MINV12 Pe 12:15-14:00

1
Fotogrammetrian ja ilmakuvauksen perusteita III
Tähän mennessä käsiteltyä kuvauksen
suunnittelu, ilmakuvaus, skannaus,
ilmakolmiointi, 3D eteenpäinleikkaus/yhteensovitus
Tällä luennolla (3) - stereofotogrammetriaa
(stereokuvaus, kuvien normalisointi)-
fotogrammetrian automatisaatio (digitaalista
fotogrammetriaa)- ilmakuvien geometria ja
radiometria (kamera-kohde-aurinko geom.)-
ilmakuvien tulkinnasta metsäsovellusten
kannaltaViimeisellä luennolla (4) Yksittäisen
puun tulkinta ilmakuvilta- referenssiaineiston
keruu maastosta- tavoitteista - YPNIT/STRSn
mahdollisuuksista- menetelmiä 2D- menetelmiä 3D
MINV12 Pe 1215-1400
2
Stereoskooppinen mittaaminen (Binocular vision)
- Kuva kummallekin silmälle ilman
pystyparallakseja- Toisiaan vastaaviin
kuvapisteisiin suuntautuvien näkösäteiden
tulee leikata avaruudessa
Tietokoneen näytöllä- anaglyfi, polarisoitu
valo, kuvien vuorottelu
Tarvitaan kuvien stereonormaalitapaukset?
vastinpisteet samoilla riveillä (row)Ratkaistaan
kuvien orientointi 1) Kuvat kierretään
pystykuviksi2) Kuvia kierretään kuvakannan
suhteen3) Tulostetaan kuvaparin kuvat
DEMO 6
MINV12 Pe 1215-1400
3
Fotogrammetrian automatisaatio
Perinteiset menetelmät työläitä ja vaativat
erikoisosaamista.

• Kuvaus (kehitys) Manuaalista (UAV), Digikamerat
• Digitointi skannerilla Automatiikkaa
• Sisäinen orientointi Reunamerkkien
  automaattinen reunamerkkimuunnos mittaus
• Kuvien ulkoinen orientointi Liitospisteiden
  autom. mittaus Suora georeferointi
• Kuvamittaukset Autom. yhteensovitus (Sovelt
  ajan taso)

MINV12 Pe 1215-1400
4
Reunamerkkimuunnos ja kameran sisäinen orientointi
Tasomuunnos filmiltä digikuvalle ja
takaisinFotogrammetriset laskelmat tehdään
kuvakoordinaateilla ? digikuvan käsittely
pikselikoordinaateilla. Voidaan huomioida filmin
geometrisia vääristymiä.Kalibroinnissa
huomattujen linssivirheiden kompensointi. Kalibroi
ntitodistuksesta havainnot reunamerkeille (4/8
kpl) kuvakoordinaateissa kuvalta mittaukset
pikseleinä gt estimointi
MINV12 Pe 1215-1400
5
Reunamerkkimuunnos ja kameran sisäinen orientointi
Operaattori mittaa yhden skannatun kuvan
reunamerkit ja syöttää kalibrointitiedot
(reunamerkkien kuvakoordinaatit)?
Korrelaatiopohjaisella menetelmällä autom.
mittaus osapikselitarkkuudella. Operaattori
laaduntarkkailija.
Hyväksyttävä RMSE 4?10 um.
(x,y) f(Row,Col) (?x,?y)(x,y)piirtovirheet
DEMO 7
MINV12 Pe 1215-1400
6
Liitospisteiden automaattinen mittaus
Liitospisteillä kuvat sidotaan toisiinsa
ilmakolmioinnin yhteydessäLiitospisteillä
voidaan konstruoida 3D stereomalli (keskinäinen
orientointi)
MINV12 Pe 1215-1400
7
Liitospisteiden automaattinen mittaus
Stereokuvauksessa (pystyilmakuvat) vastinpisteet
miltei samoilla riveillä ? haku-alue
rajoittuuJos kuville on suora georereferointi,
voidaan niille laskea epipolaarigeometria ?
haku-alue rajoittuu entisestäänPuoliautomaattisi
a menetelmiä perustuvat kuvien
yhteensovitukseen kuvilta etsitään
tekstuuriltaan mielekkäitä kohteita (pisteitä,
reunoja), joita yhteensovitetaan yleensä
hierarkkisella tekniikalla (kuvapyramidi).
Yhteensovitus sub-pixel tarkkuudella.
MINV12 Pe 1215-1400
8
Ulkoinen orientointi
Jos liitospisteiden mittaus on tehokasta, ja
käytössä on suora gereferointi, tarvitaan enää
vähän signaloituja tukipisteitä.Niiden autom.
mittaus kuvilta onnistuu vain jos on tiedossa
hyvät likiarvot ja signaalit on esim. orientoitu
tunnetulla tavalla.
MINV12 Pe 1215-1400
9
Automaattiset kuvamittaukset
Sovellustaso Eri sovelluksiin tarvitaan kuvilta
varsin eri asioita.Soveltaja speksaa kuvien
laadun ja geometrian ? eo. vaiheet
kuvaus-skannaus-sis.orientointi-ulkoinen
orientointi toteutetaan kuvatoimittajan
puolesta. Työn vaiheet raportoidaan
laaduntarkkailua varten. Perinteiset tuotteet
- Topografinen kartoitus ja sen automatisointi
(maastomallit, maankäyttö, tiestö jne.
)Uudet tuotteet, jäävät soveltajan kontolle
(tai...) - puukohtaiset 3D mittaukset- 3D
kuviointi
MINV12 Pe 1215-1400
10
Ilmakuvien Kamera-Kohde-Aurinko geometria...
Kuvatulkinta ja mittaus Visuaalinen /
manuaalinen (operaattori) ?puoliautomaattinen ?
autonominenMonoskooppinen (2D)
stereoskooppinen (2,5D) multiskooppinen
(3D) Geometria ja RadiometriaKohteiden ja
kuvauksen GR? Haitta vai mahdollisuus?
MINV12 Pe 1215-1400
11
KAMERA-KOHDE-AURINKO -geometria
Filmi/sensori mittaa saapunutta valoa, joka
matkaa ilmakehän/linssin/suodattimien halki,
jotka vaikuttavat radiometriaan.Kohteet
heijastavat valoa kohti kameraa, kohteesta
lähtevän valon ominaisuudet vaihtelevat suunnan
mukaan. Efekti on selkeä pintamaisilla
homogeenisilla kohteilla. Seuraavalla kalvolla
Hyytiälän konehallin tasainen huopakate nähtynä
viidestä suunnasta ensin kahdella kuvalla 5 s
sisällä sitten kolmella kuvalla noin 3 min
myöhemmin. Kirkkain kuva A, siinä konehalli jää
kameran ja auringon väliin. Tummin kuva C, siinä
kattoa katsellaan auringon suunnasta.asteluvut
ilmaisevat off-nadir kulmia. Valkoisella neliöllä
ilmaistaan kohteen sijainti filmillä. Säteen
matka ilmakehässä ja linssisysteemissä pitenee
kulman mukana.
MINV12 Pe 1215-1400
12
KAMERA-KOHDE-AURINKO -geometria
MINV12 Pe 1215-1400
13
Sävyarvopiirteiden hyödyntäminen - Yhden
kuvauksen (sää,auringon korkeuskulma, filmin
kehitys) sisällä voi olettaa, ettei kuvien
välistä kalibrointia tarvita. - Kuvan sisältä on
löydettävä invariantteja piirteitä tai osattava
kalibroida piirre s.e. KAMERA-KOHDE-AURINKO
geometrian aih. variaatio kompensoituu.
MINV12 Pe 1215-1400
14
Max infra invariassi hypoteesi
Voisivatko valolatvuksen maksimisävyarvot olla
invariantteja KOHDE-KAMERA_AURINKO geometrialle ?
MINV12 Pe 1215-1400
15
Max Infra invariassi hypoteesi - NÄRE (vrt.
konehalli)
16
Radiometriaja puulaji
MINV12 Pe 1215-1400
17
Ilmakuvatulkinta geom. ja tekstuuripiirteet
CIR 2002, 16000, f 153 mmFront-lit
CIR 2004, 16000, f 210 mmFront-lit
18
Tekstuuripiirteiden hyödyntäminen Latvuksen ja
versojen geometria sekä heijaistusominaisuudet
tuottavat ? mittakaavariippuvuus 15000 ? 10?m
5 cm liike blur filmin MTF optiikan MTF
19
Ilmakuvatulkinta puiden 3D näkyminen
Auringon elevaatio 33 ? 50o? varjojen pituus
153 ? 83 Laajakulmakameran katselukulma 0 ?
46o ? katve kohteen takana.? Kuvalla näkyy
latvuksia (kohteita)a) suorassa valossab)
puolivarjossac) täysvarjossad) katveessa
(siis eivät näy kuvalla)? Tulkittaessa
sävyarvoja tulisi tietää eo. tapauksille a) ? c)
niiden heijastusominaisuudet / spektri /
radiometrinen signaali kuvalla.
Suorassa valossa näkyvät vain pää- ja
lisävaltapuiden latvat välipuut näkyvät
pienemmällä tn. ja aluspuut jäävät varjoon
(shading) / katveeseen (occlusion)
DEMO 8
MINV12 Pe 1215-1400
20
Ilmakuvatulkinta puiden 3D näkyminen
R (IR)
RGB
G (R)
B (G)
MINV12 Pe 1215-1400
21
Ilmakuvatulkinta puiden 3D näkyminen
RGB
R (IR) Histogram equalization(local)
MINV12 Pe 1215-1400
22
Ilmakuvatulkinta puiden 3D näkyminen
Logistinen regressiopinta latvuksen leveyden
mitattavuudelle (0/1) puun suhteellisen pituuden
ja katselukulman funktiona
MINV12 Pe 1215-1400
23
Ilmakuvatulkinta Aineistojen yhteiskäyttö?
Topografinen 116000 kevätkuvaus
Keskikesän 18000 väri-infra kuvaus
MINV12 Pe 1215-1400
24
Ilmakuvatulkinta Mittakaava
- Mittakaava kuvilta mitattavat
yksityiskohdat- Mittakaava ? ilmakehän vaikutus
radiometriaan - Kuvien lkm f (peitot,
mittakaava)- Mittakaavaluvun kaksinkertaistuessa
kuvamäärä putoaa 25 iin- Kuvauksen
kustannukset f(lentoaika)- Kuvamateriaalikustan
nukset kuvauksen ja kuvien orientoinnin kust.
- Puun (ainespuuta antava) latvus 2-10 m leveä
? latvus mitattavissa kun MK gt 130000.- Latva
ja oksat 5-30 cm (?) MK gt 110000. Huom!
Konstrasti vaikuttaa erotuskykyyn /
yksityiskohtien havaittavuuteen.
3D tulkinnassa voidaan yhdistää useita
kuvausmittakaavoja.