Wyznaczanie parametrów dystorsji kamery na podstawie zdjęć obiektów naturalnych i korekcja zdjęć

W referacie omówiono sposoby wyznaczenia parametrów dystorsji zdjęć wykonanych niedrogimi kamerami cyfrowymi. Do wyznaczania tych parametrów mogą zostać wykorzystane pojedyncze zdjęcia, obiektów dla których nie jest znana informacji o rzeczywistych współrzędnych 3D. Omówiono metody wykorzystują zniekształcenie odwzorowania obiektów liniowych. Przedstawiono kilka metod znajdowania parametrów dystorsji. W dalszej części omówione zostały problemy związane z korekcją zdjęć (usuwaniem zniekształceń wywołanych dystorsją)

Systemy automatycznej analizy prążków mory projekcyjnej

W referacie przestawiono doświadczenia autorów związane z odtwarzaniem kształtu powierzchni na podstawie analizy obrazów prążków mory dla metody czterech intensywności. Do tych analiz zostało wykorzystane komputerowe stanowisko pomiarowe zaprojektowane dla potrzeb diagnostyki medycznej. Wyznaczenie błędu systematycznego systemu zrealizowano poprzez pomiar płaskiej powierzchni. Przedstawiono wybraną metodę odtworzenia informacji fazowej na podstawie zarejestrowanych obrazów mory. Analiza prążków odbywa się w dwu etapach. Pierwszy –związany jest z rejestracją kilku obrazów i jego celem jest wyznaczenie fazy prążka na podstawie jego jasności. Drugi etap ma na celu pozbycie się nieciągłości fazy, czyli wyznaczenia numeru prążka („phase unwarpping”)

Georeferencing of close range photogrammetric data

The paper presents some general approaches for indirect georeferencing of close range photogrammetric data being acquired for various applications by the imaging systems of different types either independently or in integration. Various digital metric or non-metric cameras and terrestrial laser scanning systems, which register the objects to determine their shape and location, can be located either on the MMS moved vehicles or on the terrestrial stable stands. Various factors, such as objects’ location, dimension and shape as well as the form of data required and type of the photogrammetric imaging systems have the major effect on the approach to be used for georeferencing of photogrammetric data. In case of dynamic collection of imaging data, direct georeferencing is required. In this case, the GPS/INS systems of adequate accuracy for direct georeferencing of registered data, have to be ensured. Such systems allow to orient all collected data (cloud of points or discrete points for the objects) in the uniform coordinate system which can be later re-transformed to the final reference system in post processing stage. In case of imaging by the conventional metric or non-metric cameras located on the terrestrial stable stands, indirect georeferencing of data is usually executed in the post-processing stage. In many of close range applications, data collected by one or more photogrammetric acquisition systems located in various positions around the object, are integrated. This requires determination of orientation of all sets of photogrammetric data in the same reference system, which for close range applications is usually arbitrary selected. The indirect georeferencing approaches of close range imagery data require always a few control data, mostly points, either for a block of images or for each separate image/model. The methods are classified into two general groups: (1) multi-image exterior orientation, including self calibration, for orientation of images of similar or different scale and geometry taken by the metric and/or non metric cameras, in simultaneous adjustment of all photogrammetric data, and (2) the sequential. orientation of each image or model. The spatial location of control data for orientation of the block or separate model / image is determined either by the field survey or from the set of data already georeferenced, which were collected earlier by close range photogrammetric methods. In this paper, some approaches of indirect georeferencing of photogrammetric data for the selected objects, obtained only from imagery taken by metric and nonmetric cameras or in integration with data from terrestrial laser scanning, are presented

COMPARING MULTI-SOURCE PHOTOGRAMMETRIC DATA DURING THE EXAMINATION OF VERTICALITY IN A MONUMENTAL TOWER

This paper presents an analysis of source photogrammetric data in relation to the examination of verticality in a monumental tower. In the proposed data processing methodology, the geometric quality of the point clouds relating to the monumental tower of the castle in Iłżawas established by using terrestrial laser scanning (Z+F 5006h, Leica C10), terrestrial photographs and digital images sourced via unmanned aerial vehicles (UAV) (Leica Aibot X6 Hexacopter). Tests were performed using the original software, developed by the authors, which allows for the automation of 3D point cloud processing. The software also facilitates the verification of the verticality of the tower and the assessment of the quality of utilized data

Analysis of surface deformation of construction element with a usage of image-based matching

Celem niniejszego artykułu jest analiza deformacji powierzchni elementów budowlanych (fragmentów blachy) poddawanych różnym obciążeniom, opracowanych na podstawie zdjęć cyfrowych. Badaniom podlegało 32 fragmenty blach, do rekonstrukcji których wykorzystano zdjęcia wykonane cyfrowym aparatem niemetrycznym, a opracowanie wykonano na stacji cyfrowej Z/I Imaging z wykorzystaniem modułu z funkcją matchingu. Wizualizację deformacji powierzchni wykonano w porównaniu do teoretycznej, nieodkształconej powierzchni blachy w programie ArcGIS 9.3. Dzięki temu możliwe było uzyskanie wartości odkształcenia w dowolnym punkcie powierzchni badanego obiektu. Opracowane modele i analiza deformacji pozwoliła na ocenę, wykonaną przez inżynierów budowlanych, mechanizmów plastycznych zniszczenia blach czołowych o zróżnicowanej grubości, wysokości i zmiennym stopniu zbrojenia płyty stropowej. Pozwoliło to na wysnucie wniosków związanych z ich projektowaniem i wyznaczaniem nośności samych węzłów stalowych i zespolonych w konstrukcjach szkieletowych. Stalowe węzły, których powierzchnie blach czołowych poddane zostały modelowaniu, były uprzednio poddane deformującym obciążeniom doświadczalnym w Laboratorium Zakładu Konstrukcji Budowlanych Wydziału Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej. Celem opracowania fotogrametrycznego wykonanego w Zakładzie Fotogrametrii, Teledetekcji i Systemów Informacji Przestrzennej była rekonstrukcja i modelowanie zdeformowanych powierzchni blach czołowych oraz odpowiednia wizualizacja uzyskanych wyników.The aim of this paper is the analysis of surface disfigurement for construction elements such as fragment of end-plates, which were subjected to various, deforming loads, with a usage of image-based matching. 32 pieces of end-plates were a subject of experiment where digital images from non-metric camera were used. The project was performed on Z/I Imaging workstation with a usage of the module equipped with image matching option. Visualization of surfaces deformation was shown in respect to theoretical, non-deformed plane in ArcGIS 9.3. software. Thus it was possible to obtain deformation values at any point on the surface for object of interest. Creation of digital surface models and analysis of their deformations allowed for the assessment (made by construction engineers) of deformation mechanisms for end-plates with different thickness, height and with varying reinforcement ratio of the concrete slab. This research helped to draw a conclusion concerning design and load capacity assignment for steel joints and composite skeletal construction. Before steel joints with their end-plates were subject of photogrammetric modeling, they had been disfigured by experimental loads in laboratory of Department of Building Construction in Faculty of Civil Engineering, Warsaw University of Technology. Such plates were a subject of photogrammetric reconstruction in Department of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Science, where digital surface model of mentioned objects were reconstructed and presented in graphic and numerical formats

ATTEMPTS TO AUTOMATE THE PROCESS OF GENERATION OF ORTHOIMAGES OF OBJECTS OF CULTURAL HERITAGE

At present, digital documentation recorded in the form of raster or vector files is the obligatory way of inventorying historical objects. The orthoimage is a cartometric form of photographic presentation of information in the two-dimensional reference system. The paper will discuss the issue of automation of the orthoimage generation basing on the TLS data and digital images. At present attempts are made to apply modern technologies not only for the needs of surveys, but also during the data processing. This paper will present attempts aiming at utilisation of appropriate algorithms and the author’s application for automatic generation of the projection plane, for the needs of acquisition of intensity orthoimages from the TLS data. Such planes are defined manually in the majority of popular TLS data processing applications. A separate issue related to the RGB image generation is the orientation of digital images in relation to scans. It is important, in particular in such cases when scans and photographs are not taken simultaneously. This paper will present experiments concerning the utilisation of the SIFT algorithm for automatic matching of intensity orthoimages of the intensity and digital (RGB) photographs. Satisfactory results of the process of automation, as well as in relation to the quality of resulting orthoimages have been obtained

The New Approach to Camera Calibration – GCPs or TLS Data?

Camera calibration is one of the basic photogrammetric tasks responsible for the quality of processed products. The majority of calibration is performed with a specially designed test field or during the self-calibration process. The research presented in this paper aims to answer the question of whether it is necessary to use control points designed in the standard way for determination of camera interior orientation parameters. Data from close-range laser scanning can be used as an alternative. The experiments shown in this work demonstrate the potential of laser measurements, since the number of points that may be involved in the calculation is much larger than that of commonly used ground control points. The problem which still exists is the correct and automatic identification of object details in the image, taken with a tested camera, as well as in the data set registered with the laser scanner

Verification of hypotheses for relative correspondence of the sculpture parts by matching their contact surfaces

W niniejszym artykule zostaną przedstawione badania, będące ostatnia częścią zrealizowanego projektu KBN nr 4T12E03326. Badania te obejmują propozycje dopasowywania przystających fragmentów wybranych rzeźb wspomagające hipotezy archeologów, które dotyczą ich przynależności do tych samych rzeźb. Niniejsza część jest kontynuacją prac badawczych opublikowanych i prezentowanych przez autorów w 2006 roku, dotyczących opracowania metody rekonstrukcji 3D modeli powierzchni przełamań rzeźb oraz jej praktycznej weryfikacji. Dla ustalenia okresu i miejsca pochodzenia rzeźb muzealnych, istotna jest analiza rzeźb możliwie kompletnych, pozwalająca we właściwy sposób zbadać ich cechy ikonograficzne i stylistyczne. Jeśli zatem w oparciu o dane archeologiczne i historyczne zostają przez archeologów wstępnie wytypowane przynależne sobie fragmenty, wówczas poprzez odtworzenie powierzchni przełamań przystających do siebie części można sprawdzić czy one do siebie pasują, a więc można dokonać końcowej weryfikacji czy są one fragmentami tych samych badanych rzeźb. Dotychczasowe proste sposoby stosowane przez archeologów polegają na wykonywaniu odlewów gipsowych badanych fragmentów rzeźb i próbie ich bezpośredniego - manualnego wzajemnego dopasowywania. Jest to sposób uciążliwy i praktycznie nie nadający sie do badania dużej liczby eksponatów, rozproszonych w różnych kolekcjach świata. Współczesne metody cyfrowe stwarzają obecnie nowe możliwości dla fotogrametrycznego generowania 3D modeli powierzchni dowolnego kształtu i rozmiaru oraz wymaganej dokładności. Pozyskane przez autorów modele powierzchni przełamań rzeźb zostały wygenerowane zgodnie z wcześniej założoną dokładnością 0.3 ÷ 0.5 mm. Postać cyfrowa 3D modeli powierzchni pozwala na ich wizualizacje w takiej postaci jaka jest korzystna dla analiz topografii powierzchni, dalszych przetworzeń, w tym dopasowania do siebie dwóch powierzchni oraz dla ich archiwizacji w archeologicznej bazie danych. W celu dopasowywania przystających powierzchni przełamanych fragmentów rzeźb autorzy zaproponowali metodę bazującą na funkcji wykorzystującej cechy prymitywne, tj. cechy wynikające bezpośrednio z geometrycznego kształtu obiektów pokrywających powierzchnie. Funkcja celu zawiera warunek minimum sumy odległości pomiędzy dwiema powierzchniami oraz dodatkowo drugi składnik wynikający z faktu niepokrywania się zasięgów powierzchni. Metoda została zweryfikowana na podstawie dopasowania odpowiadających sobie powierzchni przełamania dwóch części testowego kamienia oraz kilku fragmentów rzeźb archeologicznych, o różnych zniszczeniach powierzchni przełamań. Opracowana została także koncepcja specjalistycznej bazy danych dla archiwizacji danych archeologicznych i geometrycznych rzeźb. Funkcje bazy pozwalają na wstępne wyszukiwanie określonych rzeźb lub ich części.The present paper presents results of the research which is a final part of the KBN 4T 12E03326 project. The aim of this research was to propose a reliable method for matching of 3D contact surfaces for parts of archeological broken sculptures. To establish more accurate origin of the sculpture, analysis of the iconographical and stylistic characteristics of the whole object is valuable. Therefore, if the parts of sculptures are initially chosen base on the archeological data, a match between their corresponding contact surfaces can support the archaeologists’ hypotheses on their origin. Simple manual methods, applied by the archaeologists for checking whether two adjoining parts of sculpture fit to each other, use the plaster casts for covering the contact surfaces of those parts. Such approach, however, is not suitable for checking a huge number of items. Modern digital methods have been applied by authors for the reconstruction of 3D models of contact surfaces with accuracy of 0.3 ÷ 0.5 mm. Digital form of 3D models of those surfaces allows for their visualization which is required for topography analysis and their matching and also for storage data in the archaeological database. Details of photogrammetric method and results obtained by authors for reconstruction and automatic measurement of 3D models of 3D contact surfaces for parts of archeological sculptures were presented by authors in 2006. The proposed method for matching of 3D contact surfaces of each two adjoining parts is based on a function which applies the primitive features directly related to the geometric shape of surface’ features. The objective function consists of a least square condition for distances between two surfaces and, in addition, the second condition resulted from not covering of the entire areas of two surfaces. The proposed method has been verified by matching two contact surfaces of two parts of granite stone (broken under control for the purpose of this project), and with a few fragments of the archaeological sculptures, which have had various destruction of the contact surfaces. In addition, a concept of database for archiving archaeological and geometrical data for sculptures was also proposed. The functions of this database allow to find, in the initial stage, the most likely parts of the particular sculpture on base of the characteristics suggested by the archaeologists

Evaluation of cartometric properties of True-Ortho images

W referacie dokonana zostanie ocena jakości geometrycznej true-ortho tworzonegow oprogramowaniu firmy Inpho. Kartometryczność tego produktu jest funkcją precyzji geometrycznego opisu Numerycznego Modelu Powierzchni Terenu (NMPT). Prezentowane wyniki stanowią praktyczne podsumowanie prac badawczych prowadzonych w Zakładzie Fotogrametrii, Teledetekcji i SIP PW w ramach projektu badawczego KBN pt.: „Badanie jakości True-Ortho w aspekcie wykorzystywanych do jego generowania danych źródłowych”. W przypadku realizowanego projektu, budynki były rekonstruowane wariantowo w postaci GRID z danych źródłowych ALS lub automatycznego dopasowania zdjęć cyfrowych (matching) oraz TIN powstałego w wyniku pomiaru na stacji cyfrowej ImageStation (proces stereodigitalizacji) z kodowaniem danych wektorowych w środowisku MicroStation. Dzięki różnej postaci danych inicjalnych uzyskano odpowiedź, jak ich sposób zapisu i precyzja wpływa na finalną kartometryczność tworzonego produktu oraz jaka jest pracochłonność poszczególnych rozwiązań technologicznych. Ocena kartometryczności wygenerowanych true-ortho otrzymanych z różnych danych inicjalnych została przeprowadzona poprzez wektoryzację obrysów budynków techniką monoplotingu i ich porównaniu z danymi referencyjnymi.The paper presents an evaluation of the geometric quality of true-ortho images, which are generated using the Inpho software. The cartometric properties of such products are the function of the accuracy of the Digital Surface Model (DSM) geometric description. The results presented summarise the research work done within the project “Investigation of the quality of true-orthophoto images with respect to source data used for their generation”, financed by the Scientific Research Committee. The project was carried out in the Department of Photogrammetry, Remote Sensing and GIS of Warsaw University of Technology, and the results of the project are presented here. The buildings were reconstructed following two variants: (1) in the form of GRID, using ALS source data and in the process of automatic matching of digital photographs, and (2) in the form of TIN generated from measurements with the Image Station (stereo-digitising process) and coding vector data in the MicroStation environment. Various forms of initial data allowed to answer the question concerning the influence of the means of measurement on accuracy of the final cartometric properties of the generated products, as well as on the effectiveness and efficiency of particular technological solutions. Evaluation of cartometric properties of generated true-orthophoto images, resulting from various initial data, has been performed by monoplotting of buildings outlines and comparing them with the reference data