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

An efficient system for regenerating Taraxacum pieninicum Pawl. from seedling explants

An efficient micropropagation system for Taraxacum pieninicum using seedling explants germinated in vitro is described. Shoot tips and fragments of cotyledons, hypocotyls and roots were isolated from several-day-old seedlings. The highest response, 100% frequency with 12.3 axillary shoots/explant, was from shoot tips on medium supplemented with 0.5 mg L-1 BA and 0.05 mg L-1 NAA. In subsequent subcultures the number of shoots was significantly higher on all explants cultured on medium containing 0.25 and 0.5 mg L-1 BA, and the multiplication rate was highest (20 shoots/explant) in the 4th passage. Shoots rooted on MS and 1/2 MS medium; the highest rooting frequency was 90% and the highest number of roots 2.7/shoot. Rooted plants showed 96.2% survival in sterile soil:sand, and 100% survival in hydroponic culture. Regenerated plants flowered in the second year after acclimatization and yielded viable seeds. This protocol for obtaining complete plants through micropropagation may prove useful for conservation of the genetic resources of this and other endangered species

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

An Efficient System for Regenerating Taraxacum Pieninicum Pawł. from Seedling Explants

An efficient micropropagation system for Taraxacum pieninicum using seedling explants germinated in vitro is described. Shoot tips and fragments of cotyledons, hypocotyls and roots were isolated from several-day-old seedlings. The highest response, 100% frequency with 12.3 axillary shoots/explant, was from shoot tips on medium supplemented with 0.5 mg L-1 BA and 0.05 mg L-1 NAA. In subsequent subcultures the number of shoots was significantly higher on all explants cultured on medium containing 0.25 and 0.5 mg L-1 BA, and the multiplication rate was highest (20 shoots/explant) in the 4th passage. Shoots rooted on MS and 1/2 MS medium; the highest rooting frequency was 90% and the highest number of roots 2.7/shoot. Rooted plants showed 96.2% survival in sterile soil:sand, and 100% survival in hydroponic culture. Regenerated plants flowered in the second year after acclimatization and yielded viable seeds. This protocol for obtaining complete plants through micropropagation may prove useful for conservation of the genetic resources of this and other endangered species

Analysis of source data resolution on photogrammetric products quality of architectural object

Wraz z szybkim rozwojem bezinwazyjnych metod pomiarowych opartych na pomiarze odległości od badanego obiektu zwiększyła się możliwość pozyskiwania danych z większą dokładnością przy jednoczesnym skróceniu czasu pomiaru. Pozwoliło to znacznie poszerzyć efektywność metod fotogrametrycznych w dokumentacji i analizie obiektów dziedzictwa kulturowego, poprzez połączenie danych z naziemnego skaningu laserowego z obrazami. Taka integracja pozwala pozyskać wymagane zwykle w tych zastosowaniach 3D modele obiektów, a także cyfrowe mapy obrazowe – ortoobrazy oraz produkty wektorowe. Jakość produktów fotogrametrycznych jest charakteryzowana zarówno ich dokładnością jak i zasobem treści, tj. liczbą i wielkością zawartych w nich detali. Jest to zawsze zależne od rozdzielczości geometrycznej danych źródłowych. Badania przedstawione w niniejszym referacie dotyczą oceny jakości dwóch produktów, obrazowego - ortoobrazu i wektorowego, wygenerowanych dla wybranych fragmentów obiektu architektonicznego. Danymi źródłowymi są chmury punktów z naziemnego skaningu laserowego oraz obrazy cyfrowe. Oba rodzaje danych zostały pozyskane w kilku rozdzielczościach. Numeryczne Modele Obiektu pozyskane z chmur punktów o różnej rozdzielczości, stanowią podstawę do orientacji zewnętrznej obrazów oraz stworzenia kilku wersji ortoobrazów o różnych rozdzielczościach. Porównanie tych produktów pomiędzy sobą pozwoli ocenić wpływ rozdzielczości danych źródłowych na ich jakość (dokładność, zasób informacji). Dodatkowa analiza zostanie przeprowadzona na podstawie porównania produktów wektorowych, pozyskanych na podstawie wektoryzacji (monoplotingu) ortoobrazów.Due to considerable development of the non-invasion measurement technologies, taking advantages from the distance measurement, the possibility of data acquisition increased and at the same time the measurement period has been reduced. This, by combination of close range laser scanning data and images, enabled the wider expansion of photogrammetric methods effectiveness in registration and analysis of cultural heritage objects. Mentioned integration allows acquisition of objects threedimensional models and in addition digital image maps – true-ortho and vector products. The quality of photogrammetric products is defined by accuracy and the range of content, therefore by number and the minuteness of detail. That always depends on initial data geometrical resolution. The research results presented in the following paper concern the quality valuation of two products, image of true-ortho and vector data, created for selected parts of architectural object. Source data is represented by point collection in cloud, acquired from close range laser scanning and photo images. Both data collections has been acquired with diversified resolutions. The exterior orientation of images and several versions of the true-ortho are based on numeric models of the object, acquired with specified resolutions. The comparison of these products gives the opportunity to rate the influence of initial data resolution on their quality (accuracy, information volume). Additional analysis will be performed on the base of vector products comparison, acquired from monoplotting and true-ortho images. As a conclusion of experiment it was proved that geometric resolution has significant impact on the possibility of generation and on the accuracy of relative orientation TLS scans. If creation of high-resolution products is considered, scanning resolution of about 2 mm should be applied and in case of architecture details - 1 mm. It was also noted that scanning angle and object structure has significant influence on accuracy and completeness of the data. For creation of trueorthoimages for architecture purposes high-resolution ground-based images in geometry close to normal case are recommended to improve their quality. The use of grayscale true-orthoimages with values from scanner intensity is not advised. Presented research proved also that accuracy of manual and automated vectorisation results depend significantly on the resolution of the generated orthoimages (scans and images resolution) and mainly of blur effect and possible pixel size

THE POSSIBILITY OF USING IMAGES OBTAINED FROM THE UAS IN CADASTRAL WORKS

Updating the cadastre requires much work carried out by surveying companies in countries that have still not solved the problem of updating the cadastral data. In terms of the required precision, these works are among the most accurate. This raises the question: to what extent may modern digital photogrammetric methods be useful in this process? The capabilities of photogrammetry have increased significantly after the introduction of digital aerial cameras and digital technologies. For the registration of cadastral objects, i.e., land parcels’ boundaries and the outlines of buildings, very high-resolution aerial photographs can be used. The paper relates an attempt to use an alternative source of data for this task - the development of images acquired from UAS platforms. Multivariate mapping of cadastral parcels was implemented to determine the scope of the suitability of low altitude photos for the cadastre. In this study, images obtained from UAS with the GSD of 3 cm were collected for an area of a few square kilometres. Bundle adjustment of these data was processed with sub-pixel accuracy. This led to photogrammetric measurements being carried out and the provision of an orthophotomap (orthogonalized with a digital surface model from dense image matching of UAS images). Geometric data related to buildings were collected with two methods: stereoscopic and multi-photo measurements. Data related to parcels’ boundaries were measured with monoplotting on an orthophotomap from low-altitude images. As reference field surveying data were used. The paper shows the potential and limits of the use of UAS in a process of updating cadastral data. It also gives recommendations when performing photogrammetric missions and presents the possible accuracy of this type of work

Commission V, Working Group V/4

Databases created for various user applications require different types of geometrical and thematic data. The physical shape, volume, and texture of spatial objects are usually requested for objects concerned with such areas as, architecture, archaeology, medicine, or industry. For many years, wide range of close range systems have been used for acqisition of the source data. In the last decade, the laser technology, non matric digital imagery or automatic systems based on moire projection have become popular for close range data collection. In this paper, results of some pilot projects carried out in the Institute of Photogrammetry and Cartography at Warsaw University of Technology, will be presented. The shape and digital surface models of three various types of 3D objects of different size, shape and texture, concerned with architecture, archaeology and medecine applications, were determined. The popular amatour digital cameras and moire projection automated system were used for data acqusition. The main principles of data acqisition and processing, as well as the results and accuracy of 3D modelling of the selected objects, will be discussed in this paper. 1