VYSOKÉ U�ENÍ TECHNICKÉ V BRN� FAKULTA STAVEBNÍ

VLASTIMIL HANZL

FOTOGRAMMETRIE A DÁLKOVÝ PR�ZKUM MODUL 04

FOTOGRAMMETRIE II

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Fotogrammetrie II

© Doc. Ing. Vlastimil Hanzl, CSc., Brno 2007

Obsah

- 3 (28) -

OBSAH

1 Úvod 5 1.1 Cíle ........................................................................................................5 1.2 Požadované znalosti ..............................................................................5 1.3 Doba pot�ebná ke studiu .......................................................................5 1.4 Klí�ová slova.........................................................................................5

2 Fotoelektrický obrazový záznam ................................................................7 3 Prostorové modely povrchu........................................................................9

3.1 Vizualizace povrchu............................................................................10 4 Ur�ování povrchu pomocí strukturovaného sv�tla .................................12

4.1 Moiré technika ....................................................................................13 5 Šikmé letecké snímky .................................................................................15

5.1 Technologie sb�ru digitálních šikmých snímk� - systém PixoView ..16 5.2 Zpracování šikmých snímk� ...............................................................16 5.3 Využití technologie PixoView ............................................................18

6 Snímkování dynamických jev� .................................................................20 7 Uzlové body a paprsky ...............................................................................21 8 Odborné spole�nosti ...................................................................................23

8.1 Mezinárodní spole�nost pro fotogrammetrii a dálkový pr�zkum - The International Society for Photogrammetry and Remote Sensing........23

8.2 Spole�nost pro fotogrammetrii a dálkový pr�zkum v �R ..................26 8.3 EuroSDR – European Spatial Data Research .....................................26

9 Záv�r ............................................................................................................27 10 Studijní prameny ........................................................................................27

10.1 Seznam použité literatury....................................................................27 11 Seznam použité literatury..........................................................................27

11.1 Odkazy na další studijní zdroje a prameny .........................................27

Záv�r

- 5 (28) -

1 Úvod

1.1 Cíle

Cílem �tvrtého modulu p�edm�tu Fotogrammetrie a dálkový pr�zkum je doplnit p�edm�t Fotogrammetrie I znalostmi mající úzký vztah k sou�asným frekventovaným technologiím jako je využití uzlových paprsk�, prostorové modelování a vizualizace.

1.2 Požadované znalosti

Znalosti z modulu Fotogrammetrie I.

1.3 Doba pot�ebná ke studiu

Modul 04 je zvládnutelný za 2 hodiny studia

1.4 Klí�ová slova

fotoelektrický záznam, CCD sníma�, modelování a vizualizace povrchu, struk-turované sv�tlo, moiré technika, dynamické jevy, uzlové body a paprsky

Záv�r

- 7 (28) -

2 Fotoelektrický obrazový záznam

Fotoelektrický obrazový záznam získáme v p�ípad�, kdy místo filmu je v rovi-n� obrazu fotoelektrický sníma�. Sníma� se skládá z velkého množství detek-tor� - bun�k, které registrují dopadající fotony a pracují na principu polovodi�e (t�ívrstvá struktura: elektroda- izolant-polovodi�). Dopadající sv�tlo vygeneru-je elektrický náboj úm�rný množství foton�. Snímkování probíhá ve t�ech kro-cích. Nejprve expozice p�evede sv�tlo na elektrický náboj v pixelu. Náboje jsou p�enášeny v silikonové podložce do registru a nakonec je náboj p�eveden na nap�tí a odeslán ze sníma�e. Existují 3 druhy konstrukcí: Full-Frame (FF) CCD je nejjednodušší konstrukce, vyžaduje mechanickou uzáv�rku, aby bylo možné provést vy�tení pixel� sníma�e. Vy�ítání u tohoto typu CCD sníma�� (charge coupled device- za�ízení s nábojov� sp�aženými vy�ítacími prvky) probíhá v ur�itém taktu p�esunem náboje do sousední bu�ky a tak postupn� až do registru. Frame –Transfer (FT) CCD struktura se odlišuje tím, že máme samostatný re-gistr (ukládací pole), které není citlivý na sv�tlo. Zachycený obraz se p�enese z citlivého snímkového pole do ukládacího pole a vy�ítání ze sladovacího pole prob�hne stejn� jako u FF CCD. Interline CCD struktura je podobná FT struktu�e. Mezi �ádky na sv�tlo citli-vých oblastí jsou �ádky na sv�tlo necitlivých vy�ítacích oblastí.

V analogov� – digitálním p�evodníku jsou pak hodnoty elektrického nap�tí p�evedeny do �íselné hodnoty ( t.j. kvantifikací nap�. 0-255 v p�ípad� 8 bitové-ho záznamu). Sníma�e používané ve fotogrammetrii mohou být plošné nebo �ádkové. Podle vzorkovacího teorému musí být vzdálenost dvou obrazových prvk� alespo� dvakrát menší, než je velikost obrazu p�edm�tu, který chceme rozlišit.

Geometrické aspekty CCD sníma��.

Jelikož se jedná o pevný prvek na rozdíl od filmu, je p�esnost polohy obrazo-vého prvku v ortogonálním rastru 0,2 mµ . Rovinnost sníma�e je cca 10 mµ .

Radiometrické aspekty CCD sníma��.

Na rozdíl od filmových materiál� je u CCD sníma�� velká lineární závislost mezi expozicí a výslednou �íselnou hodnotou vyjad�ující obrazovou intenzitu (s odchylkou max. 1% ). Rozsah zaznamenávaného vln�ní CCD sníma�� je v�tší než film�, obvykle registrují vlnové délky v rozsahu 0,4 až 1,1 mµ .

Pom�r signál/šum (SNR – signal to noise ratio) je definován jako pom�r inten-zity elektrického signálu ku standardní odchylce signálu (což jsou systémové

šumy). SS

SSSNR

σσlog20== . SNR m�že dosáhnout pom�ru až 1000 /1,

�asto bývá uvád�n v decibelech (60dB). Pod pojmem dynamický rozsah (DR) rozumíme maximální hodnotu SNR. P�i kvantifikování má být zvolený interval 2 Sσ , což p�i DR=1000 p�edstavuje kvantifikaci do 500 interval�, a to lze

zobrazit pomocí 9 bit� ( 5129 =n ).

Fotogrammetrie II

Šum je jakýkoliv necht�ný signál p�idaný k výstupu sníma�e (podobn� jako chyby v m��ení, m�že mít náhodnou a systematickou složku). Významné dru-hy šumu jsou:

Šedý šum (dark current noise) zp�sobený termickým efektem, který závisí na teplot� sníma�e - vzniká i za tmy.

Výst�elový šum vznikající p�i velkých intenzitách sv�tla (p�esv�tlení –blooming).

Vy�ítací šum zp�sobený p�enosem náboje p�i vy�ítání.

U speciálních kamer se radiometrická stabilita zajiš�uje chlazením sníma�e.

P�esv�tlení vzniká p�ekro�ením nábojové kapacity pixelu, �ím se ovlivní i sou-sední pixely. Lze �áste�n� eliminovat tzv. antibloomingovou strukturou sb�ru náboje.

Na podobném principu pracují i CMOS sníma�e (Complementary Metal Oxid Semiconductor). CCD sníma�e mají vysokou kvalitu obrazu v d�sledku nízkého šumu (imaging performance), ale mají vyšší spot�ebu elektrické energie. Elek-tronika pot�ebuje dosti velké množství prostoru uvnit� kamery, protože CCD nedovolují vestav�t podp�rnou elektroniku na senzor. CCD za�ízení od�ítají posunem náboje z pixelu na pixel, což vyžaduje externí elektroniku vyžadující prostor a energii. Senzory CMOS mohou sdružit podp�rnou elektroniku na senzor. N�které senzory dokonce mají vestav�ný analogový – digitální konver-tor (p�evodník), který významn� redukuje prostor a energii požadované pro kameru. CMOS senzory mají další vlastnosti, které zjednodušují obrazové ope-race. CMOS senzory mají slabší dynamický rozsah a menší rozsah citlivosti. To vychází ze skute�nosti, že CMOS senzory byly vyvinuty p�vodn� pro ex-trémn� nízké low-end aplikace (hra�ky, bezpe�nostní kamery) , které nevyža-dují vysokou kvalitu snímku, ale vyžadují nízkou cenu nebo malý rozm�r. Byly však vyvinuty senzory (high-end aplikace), které konkurují CCD senzor�m, mající v�tší pixely, které dovolují zv�tšit dynamický rozsah, zvýšit citlivost sníma�e a frekvenci snímkování. Mezi výhody digitálních kamer v porovnání s filmovými kamerami je nižší váha a menší rozm�r. Dále je to vyšší citlivost (až 3000 ISO), radiometrická linearita záznamu, lepší geometrická kvalita ob-razu a lepší trvanlivost záznamu. Pam��ová média p�edstavují menší možnost poškození, než film, nevyžadují velké skladovací prostory. Nevýhodou je zatím velkost formátu sníma�� a n�kdy rychlost snímkování. Je obtížné zjistit, jaký je nejv�tší sníma� v sou�asné dob�. V roce 2002 je uvád�no vyrobení sníma�e CCD o velikosti 9216 x 9216 pixel�, pixel o velikosti 2,4 x 2,4 mµ . V roce 2007 jsou komer�n� dostupné tyto sníma�e KODAK. Data jsou v po�adí vý-robní ozna�ení, po�et pixel�, velikost pixelu.

Full frame sníma�e

KAF –16800 4096 x 4096 9 mµ , KAF –22000 5440 x 4080 9 mµ ,

KAF –39000 7216 x 5412 7 mµ , KAF –31600 5412 x 5412 7 mµ

Interline sníma�e

KAI -11002 4672 x 4008 9 mµ

Obdorné spole�nosti

3 Prostorové modely povrchu

V p�ípad� ortofotosnímk� je obrazová textura redukována do roviny X,Y. Tex-tura nap�. vertikálních ploch není dostupná. Pot�ebujeme-li zobrazit textury i z jiných rovin než jen X,Y, je pot�eba vytvo�it prostorový model povrchu. Pro-storové modely povrchu je možné vytvá�et r�zným zp�sobem, nej�ast�ji jsou používány dv� následující metody.

U metoda využívající prostorovou m�ížku je základním prvkem krychle viz obr. 3.1. Povrch je popsán pomocí bod� pr�seku plochy s hranou krychle a naklon�ných trojúhelníkových ploch v rozsahu krychle. I velmi složitá plocha m�že být popsána tímto zp�sobem efektivn�. Kvalita popisu závisí na velikos-ti rozm�ru krychle. Tento zp�sob má nevýhodu spo�ívající v tom, že lomová linie na popisované ploše nem�že být modelována exaktn�. P�ekonání t�chto potíží vede k velmi jemné m�ížce, což znamená zvýšené nároky na pam�� po�í-ta�e a výpo�etní �as. Mezní možností je, že body plochy jsou ur�eny množinou malých krychlí.

Druhá metoda modelování povrchu modeluje hrany exaktn� a vychází z principu, že povrch je aproximován pomocí díl�ích ploch- nap�. trojúhelníky tvo�ící mnohost�n. Budovy mají v�tšinou díl�í plochy uspo�ádány v prostoru libovoln� a obvykle mají víc jak 3 rohové body. Nap�. díl�í plocha sedlové st�echy je obdélník viz obr. 3.2.

Obr. 3.1. Zobrazení díl�ích ploch v elementární krychli

Každá díl�í plocha je definována lokálním prostorovým sou�adnicovým systé-mem. V globálním (geodetickém) systému je díl�í plocha definována pomocí po�átku lokálního systému a rota�ní maticí. Body �tvercové m�ížky (rastru na

Fotogrammetrie II

díl�í ploše mohou být p�etransformovány do globálního systému. Povrchy slo-žené z geometricky elementárních ploch mohou být p�esn� modelovány. Nap�. �tvercovou m�ížku na válcové ploše je možné p�etransformovat do prostorové-ho lokálního sou�adnicového systému a ten pak do globálního.Rastr pro prvky fototextury je umíst�n na 2D díl�í ploše objektu. Tyto prvky se nazývají texely (texture elements) . Až jsou všechny díl�í plochy pokryty texely, fototextura reálného sv�ta je p�enesena do po�íta�e. V této souvislosti mluvíme o virtuální realit�, kde m�žeme pozorovat objekt z jakékoliv pozice a sm�ru. Lze také vytvá�et vizualizaci projektovaného objektu v již existujícím prost�edí. Tohoto postupu je využíváno pro 3D modelování r�zných objekt� nap�. m�stských �ástí. 3D modely umožní dobrou p�edstavu geometrických vztah� mezi objek-ty, mohou sloužit plánování m�stské výstavby, pro �ešení dopravy, pro �ešení bezpe�nostních záležitostí apod. Je pot�eba si uv�domit, že kvalitní 3 D model p�edstavuje velké množství práce a tím je jeho cena vysoká. Proto se kvalitní modely d�lají v�tšinou pro m�stské památkové reservace nebo významné ob-jekty.

Obr. 3.2. Díl�í plocha st�echy

3.1 Vizualizace povrchu

Ortofoto p�edstavuje pohled z nekone�na a sm�r pohledu je kolmý k rovin� X,Y. Tento pohled však nedává p�edstavu o prostorovém tvaru povrchu. Proto se používají vizualizace s šikmou osou pohledu. Jde o vytvo�ení fiktivního snímku se zadanými prvky vnit�ní a vn�jší orientace viz obr. 3.3. Pixely ortoto-fota transformujeme do fiktivního snímku. Je nezbytné �ešit zákryt pixel�, na fiktivním snímku se zobrazí jen viditelné �ásti plochy. P�i generaci fiktivních snímk� je žádoucí i úprava kontrastu s ohledem na vytvo�ení reálného pohledu. Vliv atmosféry zp�sobuje stav, že pixely v pozadí mají nižší kontrast než �ásti plochy v pop�edí.

Obdorné spole�nosti

Obr. 3.3. Vzualizace terénu

Fotogrammetrie II

4 Ur�ování povrchu pomocí strukturovaného sv�tla

Strukturované sv�tlo je synonymum pro projekci vzoru na povrch objektu. Cí-lem je poskytnutí pot�ebné textury na povrch s malou nebo žádnou p�írodní texturou. Um�lá výrazná textura tak umož�uje m��ení a rekonstrukci povrchu objektu. Tato skute�nost má význam v blízké fotogrammetrii, avšak s omeze-ním velikosti objektu, které je dáno výkonem sv�telného zdroje projektoru a vlastnostmi prost�edí. Nej�ast�ji se setkáváme se dv�ma postupy:

• Projekce náhodných nebo pravidelných vzor� • Moiré technika

Projekce náhodných nebo pravidelných vzor�

Tento postup slouží k vytvo�ení textury na povrchu objektu, která umožní m�-�ení povrchu v�etn� automatizovaných postup�. Na objekt je promítán vzor a sou�asn� jsou po�ízeny nejmén� dva snímky. Doporu�uje se použít 3-4 snímky (kamery) jedná-li se o prostorov� velmi �lenitý objekt. Náhodný vzor obr. 4.2 usnad�uje lepší kontrolu a menší možnost omylu p�i automatizovaných postu-pech (matching).

Obr. 4.1. Pravidelný vzor

Obr. 4.2. Nepravidelný náhodný vzor

Pravidelný vzor obr. 4.1 má nevýhodu v uniformit� vzoru, což m�že p�i p�i�a-zení (matching) odpovídajících si bod� na snímcích vést k nejednozna�nosti. Toto lze však kompenzovat uspo�ádání snímk� nebo pomocí uzlových p�ímek

Obdorné spole�nosti

lze jednozna�n� up�esnit identifikaci bodu. Oblíbené jsou rastry bod� (kruho-vého tvaru) nebo rastry p�ímek. V p�ípad� bodového rastru s malými kruhový-mi body ( minimáln� pr�m�r 5 pixel�) se používá p�esné metody ur�ení polo-hy výpo�tem t�žišt� ter�e. Pro ur�ení správného odpovídajícího bodu na dru-hém snímku se používá uzlových paprsk�. Této techniky se využívá pro pr�-myslová m��ení v blízkém prostoru.

4.1 Moiré technika

Pro definici povrchu objektu je možné použít i moiré stínové vzory. V �ad� aplikací nejde o kvantitativní vyhodnocení, nýbrž o kvalitativní p�ístup k po-vrchu objektu. Jsou-li stínové vzory podobné vrstevnicím, pozorovatel získá bezprost�ední vjem o t�etím rozm�ru. Moiré technika byla a je používána ze-jména v medicínských aplikacích, nap�. vybo�ení páte�e v d�sledku skoliózy m�že být snadno rozeznánoviz obr. 4.4. Jedna z metod jak vytvo�it moiré stíny je následující. Dva projektory promítají m�ížku p�ímek na povrch objektu viz obr 4.3. Tyto promítnuté p�ímky se protínají vytvo�í na povrchu objektu stíno-vé zóny. Stínové vzory vypadají jako obraz vrstevnic (�ez plochy rovinami). Vzdálenost moiré (stínových) �ar se vypo�te ze vzorce

knd

lsnsnd

lsnhn =≈

−= , který lze použít pro situaci, kdy d >> s

n je �íslo stínové roviny, ne moc velké

d je vzdálenost projek�ních center projektor�

l je vzdálenost projek�ních center od roviny m�ížky

s je interval m�ížky konstanta

k je konfigura�ní konstanta

Pot�ebujeme –li dokumentovat výsledek, jeden projektor nahradíme kamerou. Moiré efekt vznikne tak, že stínové �áry jsou snímány p�es m�ížku. Problémy vznikají p�i málo �lenitých plochách, kdy moiré �áry jsou hodn� široké a sle-dování stopy m�že být obtížné. Mezi nevýhody moiré techniky pat�í i to, že tvar povrchu je dob�e vid�t v míst� stínové �áry, mimo ni nemáme žádnou in-formaci.

Fotogrammetrie II

Obr. 4.3 Princip moiré zorazování

Obr. 4.4 Moiré zobrazení v medicín�

Obdorné spole�nosti

5 Šikmé letecké snímky

Na internetových stránkách nacházíme v posledních letech ortofotomapy. Je-jich výhodou je velká podrobnost a p�esnost, nevýhodou je pak, že každý ob-jekt na ní znázorn�ný se zobrazuje p�dorysn�. Možnost vid�t fotografované objekty ze šikmého pohledu tato technologie tém�� neumož�uje. Tuto nevýho-du však m�že vy�ešit snímkování s šikmou osou záb�ru. Šikmé letecké sním-kování má pom�rn� dlouhou historii, první šikmé letecké snímky po�ízené z balónu, byly získány v polovin� 19. století ve Francii. Od této doby byla technologie šikmého snímkování postupn� rozvíjena pro ú�ely dokumentace objekt� vzniklých lidskou �inností, p�írodních krás a pro pot�eby vojenského leteckého pr�zkumu viz obr. 5.1.

Obr. �. 5.1 Šikmé snímkování na za�átku minulého století

Širšímu využití šikmých leteckých snímk� bránila p�edevším skute�nost, že zatím co pro zpracování svislých snímk� do podoby map byly za�átkem minu-lého století nalezeny postupy jejich p�ístrojového zpracování, pro zpracování šikmých snímk� do podoby mapových nebo jim podobných podklad� nebyly tyto postupy vhodné. Po�átkem 90-tých let minulého století se šikmé snímko-vání za�alo prosazovat v dokumentaci urbanistických staveb a �ada m�stských aglomerací byla šikmým snímkováním postupn� dokumentována. Perspektivní pta�í pohled zaznamenaný na t�chto snímcích umož�oval specialist�m up�es-�ovat a navrhovat další výstavbu m�st. Za�átek našeho tisíciletí p�inesl p�íleži-tost metody šikmého leteckého snímkování optimalizovat a to p�edevším ces-tou p�echodu technologie fotografických kamer z filmového na digitální zá-

Fotogrammetrie II

znam. V�tšinou se používají kamery s ohniskovou vzdáleností 50-100 mm s vestav�nými sníma�i o velikosti obrazu 16 – 39 Mpix. Pro ur�ení prvk� vn�j-ší orientace jsou používány GNSS a IMU.

5.1 Technologie sb�ru digitálních šikmých snímk� - systém PixoView

Šikmé letecké snímkování m�že být provád�no svazkem leteckých m��ických kamer. Kamery jsou uspo�ádány do svazku tak, že jedna kamera mí�í sm�rem dol� a zbývající kamery jsou orientovány šikmo. Systém používaný ve firm� Geodis Brno spol. s r. o. se skládá ze 3 až 5 kamer, z nichž jedna mí�í sm�rem dol� a zbývající 2 až 4 mí�í do r�zných sv�tových stran, tj. vlevo a vpravo od sm�ru letu pop�. dop�edu a dozadu ve sm�ru letu nosi�e kamer. Zastav�né �ásti m�st jsou snímány z výšky od 500 do 1200 metr�. Rozlišení po�izovaných snímk� je pro jednotlivé p�ípady snímkování od 0,1 do 0,3 metru. D�ležitým aspektem p�i snímkování je použití inerciální technologie pro záznam aktuální sou�adnicové polohy st�edu systému a sklon� jeho os vzhledem k sv�tovému systému sou�adnic a jejich následnému p�evodu do národního systému sou�ad-nic S-JTSK. P�i snímkování je provád�n záznam digitálních šikmých leteckých snímk� na po�íta�e PixoView systému, který se skládá z n�kolika díl�ích vý-po�etních jednotek. Jedna z nich zajiš�uje navigaci letadla podle p�edem p�i-praveného letového plánu snímkování, druhý systém má na starost p�esné zjiš-�ování polohy a sklon� systému. Každá digitální kamera pak má vlastní �ídí po�íta�, který zajiš�uje komunikaci s naviga�ním po�íta�em, �ízení �innosti digitální kamery a p�edevším kontrolu a záznam snímání obrazu každé jednot-livé digitální kamery. P�i snímkování v této konfiguraci kamer jsou po�izovány jednak svislé snímky, které pokrývají celý prostor snímkování bez mezer a sou�asn� jsou po�izovány šikmé snímky, které zachycují každý objekt v prostoru snímkování z více stran.

5.2 Zpracování šikmých snímk�

P�i snímkování vzniká pom�rn� velký objem svislých a šikmých snímk�, které je pot�eba v první fázi zpracování uložit do databáze. Pro každé snímkované území, nap�. m�sto, vzniká databáze snímk�, která má zakomponované infor-mace o významných parametrech snímk� jako jsou:

- název snímku

- den a �as po�ízení

- poloha kamery v sou�adnicích x,y,z

Obdorné spole�nosti

- orientace a umíst�ní kamery na letadle (svislá, šikmá, vlevo, vpravo, dop�edu, dozadu)

- rozlišení obrazového elementu

- velikosti jednotlivých stran snímku v metrech

- definice roh� snímku v sou�adnicích (každý roh snímku má odpovídající sou-�adnici v terénu)

Databáze snímk� umož�uje rychlý p�ístup ke snímk�m s možností vyhledávání vhodných pohled�, které zachycují stejnou �ást území. Vybrané snímky je možno zobrazit na monitoru po�íta�e, p�i�emž ve st�edové �ásti lze zobrazovat svislý snímek a v rozích obrazovky jsou zobrazovány šikmé snímky. Aby byl zajišt�n rychlý výb�r vhodných snímk� musí s databází snímk� spolupracovat programová aplikace. V p�ípad�, že na monitoru po�íta�e ukážeme na svislém snímku na požadovaný objekt nap�. nám�stí, jsou z databáze vybrány vhodné snímky, které vybrané nám�stí rovn�ž zobrazují a na monitoru jsou zobrazeny viz obr.5.2.

Aplikace nad databází snímk� umož�uje, krom� jejich zobrazování, ješt� n�-které další základní funkce mezi n�ž pat�í nap�. možnost:

- m��it vodorovné vzdálenosti na svislých i šikmých snímcích - m��it svislé vzdálenosti na šikmých snímcích - m��it délky po terénu a plochy - zobrazovat a importovat 2D a 3D vektorová data - možnost ode�ítání prostorových sou�adnic objekt� - možnost vkládání textových anotací a zákres�

Obr. �. 5.2 Detailní znázorn�ní situace na svislém a šikmém snímku

Fotogrammetrie II

5.3 Využití technologie PixoView

PixoView je technologie, která m�že být užite�ná �ad� organizacím, ú�ad�m a firmám. M�že jim ušet�it mnoho �asu a finan�ních náklad�, v�etn� pracovník�, kte�í by v jiném p�ípad� museli provád�t poch�zky v terénu. Pomocí této tech-nologie lze získat p�esné, aktuální a podrobné informace o území, které mohou odpov�dné osoby využívat pro svou práci. Klí�ovými oblastmi, ve kterých m�-že být technologie PixoView použita jsou nap�.:

- vyhledávací studie - urbanistické plánování - fotografická dokumentace sou�asného stavu - analýzy dopravních za�ízení a zát�ží - koordinace �innosti integrovaného záchranného systému - dokumentace historického stavu a rekonstrukce - logistické analýzy a statistické mapování - dohled nad bezpe�ností d�ležitých pr�myslových a m�stských za�ízení

a majetku ob�an� a institucí - p�íprava územn� analytických podklad� (ÚAP) - p�íprava územn� plánovací dokumentace (ÚPD) - prostorová vizualizace území v�etn� prostorových model� budov

s reálnými texturami

N�které další ze systém� používaných pro šikmé snímkování jsou: Pictometry, PFIFF, Multivision. Zájem o šikmé snímky je zna�ný, v roce 2007 byly po�í-zeny snímky území Great London. GIS systémy jsou upravovány pro práci s novými daty. P�esnost sou�adnic bod� na 3D modelech viz obr.5.3. závisí na p�esnosti p�ímého ur�ení prvk� vn�jší orientace. Aerotriangulaci není možné v�tšinou provést v celém bloku, obrazová korelace mezi šikmými snímky n�-kdy nemusí být možná, záleží na úhlu vychýlení šikmého snímku od svislice.

Obr. 5.3 Texturovaný prostorový model budov s využitím šikmých leteckých snímk�

Obdorné spole�nosti

6 Snímkování dynamických jev�

Dynamické jevy m�žeme analyzovat pomocí sekvencí snímk�. Mezi dynamic-ké jevy pat�í:

analýza pohybu

sledování pracovního prostoru

detekce p�ekážek

sledování cíl�.

Analýza pohybu je �astou aplikací p�i léka�ských a sportovních studiích pohy-bu �lov�ka, p�i studiích proud�ní a analýzách dopravy. Sledování prostoru se uplatní v ergometrických studiích a p�i varování v nebezpe�ných zónách. Sle-dování cíl� nachází uplatn�ní ve vojenství a robotice , kde se rovn�ž uplatní detekce p�ekážek. Zm�na v poloze bodu je popsána sou�adnicovými rozdíly, které popisují vektor zm�ny v ur�itém �asovém intervalu. Tak m�žeme ur�it rychlost pohybu bod� objektu. �asový interval musí být zvolen p�im��en�, protože v p�ípad� delších interval� je menší jistota v identifikaci m��ených bod�. Sledovaný objekt se nemusí pohybovat je ur�itým sm�rem, ale m�že i rotovat, což m�že komplikovat identifikaci m��ených bod�. Proto je d�ležité m��ené body ozna�it takovým zp�sobem, aby bylo bezproblémové m��ení i identifikace bod�. P�i sledování pohybu více kamerami musíme zajistit jejich synchronizaci nebo musíme ur�it �asový posun v expozici mezi snímky. Ka-mery jsou obvykle umíst�ny na stativu, aby ur�ité sekvence snímk� m�ly stejné prvky vn�jší orientace, což kontrolujeme pomocí vlícovacích bod�. V p�ípad� použití jen jedné kamery je možné ur�it jen pohyb v jedné rovin� – metoda �asové základny. Musíme tedy ur�it m��ítko snímku pro konkrétní bod. M�že nastat i obracená situace, kdy kamera je pevn� míst�na na pohybujícím se objektu a jsou snímkovány lícovací body v okolí pohybujícího se objektu. Pohyb objektu je dán zm�nami v prvcích vn�jší orientace, které jsou vypo�teny pro každý snímek sekvence.

Motorgrafie je metoda využívající dlouhé expozice, p�i níž je poloha bodu na snímku ur�ena p�erušovanou sv�telnou stopou. Nap�. p�i sledování pohybu ramene robota jsou na rameni umíst�ny sv�telné body, které vytvá�í na snímku sv�telnou p�erušovanou stopu.

Pro sledování rychlých proces� se používají videokamery. Krom� synchroni-zace je nutno uvážit i možnost rozmazání obrazu vlivem velké rychlosti.

Fotogrammetrie II

7 Uzlové body a paprsky

V n�které literatu�e je místo slova uzlové používáno slovo epipolární.

M�jme dva snímky, pak na prvním snímku obraz projek�ního centra druhého snímku B ozna�íme jako uzlový bod K a naopak na druhém snímku obraz pro-jek�ního centra prvního snímku A ozna�íme jako uzlový bod L . Každý bod P v p�edm�tovém prostoru tvo�í s projek�ními centry uzlovou rovinu. Uzlová rovina protíná ob� snímkové roviny v uzlových paprscích. U konvergentních snímk� se sbíhají uzlové paprsky do uzlového bodu, v normálním p�ípad� jsou uzlové paprsky rovnob�žné. Uzlové paprsky od stejného bodu P se protínají v bod� S na pr�se�nici obou snímkových rovin viz obr. 7.1. Jak vyplývá z geometrické interpretace fundamentální matice obrazovému bodu na jednom snímku odpovídá p�ímka na druhém snímku, na které obraz bodu musí ležet. Této skute�nosti lze využít pro identifikaci bod� na snímku. Máme-li na jed-nom snímku bod, který leží na ur�ité �á�e, je možné nalézt polohu odpovídají-cího bodu na druhém snímku. Ten musí ležet na odpovídající pomocí uzlové p�ímce ( lze vypo�ítat a zobrazit na snímku) a rovn�ž na �á�e. Znamená to že hledaný obraz bodu musí být na pr�se�íku �áry s uzlovou p�ímkou viz obr. 7.2.

Obr. 7.1 Uzlové paprsky

Obdorné spole�nosti

Obr. 7.2 Uzlové paprsky – vyhledání bodu na druhém snímku

Fotogrammetrie II

8 Odborné spole�nosti

8.1 Mezinárodní spole�nost pro fotogrammetrii a dálkový pr�zkum - The International Society for Photogrammetry and Remote Sensing

Spole�nost International Society for Photogrammetry (ISP) byla založena v roce 1910 pod vedením jejího prvního prezidenta prof. Eduarda Doležela. P�-vodní název byl zm�n�n na International Society for Photogrammetry and Re-mote Sensing (ISPRS) v roce 1980. Ve stanovách je spole�nost definována jako nevládní mezinárodní organizace v�nující se rozvoji mezinárodních spo-lupráce pro dosažení pokroku ve znalostech, výzkumu, vývoji, vzd�lávání a výcviku ve fotogrammetrii a dálkovém pr�zkumu a v�dách o prostorových informacích.

Fotogrammetrie a dálkový pr�zkum definuje jako um�ní, v�du a technologii pro získání spolehlivých informací z nekontaktních zobrazení nebo jiných sen-zorových systém� o Zemi a jejím prost�edí nebo jiných fyzických objektech. Informace jsou získány v procesu zaznamenávání, m��ení, analyzování a pre-zentace.

V�du o prostorových informacích definuje jako um�ní, v�du a technologii pro získání prostorových spektrálních a temporálních vztah� mezi fyzickými ob-jekty a jejich zpracování pro integraci s jinými daty pro analýzu zobrazení a prezentaci.

Spole�nost dosahuje t�chto cíl� bez jakékoliv diskriminace na základ� rasy, náboženství , národnosti nebo politického názoru.

Pro dosažení t�chto cíl spole�nost:

• Podporuje výzkum a vývoj technologií ve fotogrammetrii a dálkovém pr�zkumu a v�dách o prostorových informacích a rovn�ž vývoj norem.

• Podn�cuje výzkum ve fotogrammetrii a dálkovém pr�zkumu a v�dách o prostorových informacích vytvo�ením technických komisí a pracovních skupin.

• Svolává kongres, sympozia a jiná setkání. • Zajiš�uje širokou cirkulaci v�deckých výsledk� pomocí Mezinárodního

archívu pro fotogrammetrii a dálkový pr�zkum a v�d o prostorových in-formacích – sborníky kongres� a sympózií. (The International Archives for Photogrammetry and Remote Sensing and Spatial information sciences).

• Vydává �asopis • Stimuluje zakládání národních a regionálních spole�ností pro foto-

grammetrii a dálkový pr�zkum a v�d o prostorových informacích. • Podporuje udílení cen za dosažené úsp�chy pro jednotlivce i skupiny

Obdorné spole�nosti

• Podporuje vzd�lávání, výcvik a p�enos technologií. • Reprezentuje fotogrammetrii a dálkový pr�zkum a v�dy o prostorových

informacích na mezinárodních fórech. Spole�nost má 6 druh� �lenství.

ádný �len (Ordinary Member) je zem� nebo region mající nezávislý rozpo�e-ta representuje celou komunitu odborník� v zemi (obvykle národní spole�nost pro fotogrammetrii a dálkový pr�zkum)

P�idružený �len (Associate Member) je organisace reprezentující skupinu od-borník�, které má mají silný zájem se podílet na �innostech spole�nosti a ne-jsou reprezentovány organizací v pozici �ádný �len.

Regionální �len (Regional Member) je multinárodní spole�enství organizací

Podporující �lenové (Sustaining Members) jsou jednotlivci, organizace, insti-tuce, firmy, které vyráb�jí a distribují p�ístroje, vybavení a poskytují služby v oblasti fotogrammetrie a dálkového pr�zkumu a v�dách o prostorových in-formacích a finan�n� podporují ISPRS.

�estný �len (Honorary Member) - �estní �lenové jsou jednotlivci vybraní za vyjime�né zásluhy o spole�nost a obor.

Spole�nost (ISPRS) je �ízena složkami kongres, koncil, generální zasedání, technické komise, finan�ní komise a výbor podporujících �len�.

Kongres spole�nosti se koná jednou za 4 roky, místo konání kongresu je vy-bráno na generálním zasedání. Generální zasedání (General Assembly) ur�uje obecnou politiku spole�nosti a je nejvyšším orgánem pro všechna rozhodnutí. Každý �ádný �len spole�nosti je representován jedním delegátem (+ dva porad-ci), hlasy delegát� mají váhu podle kategorie, která závisí na velikosti (po�tu p�iznaných specialist�) �ádného �lena. Generální zasedání volí funkcioná�e spole�nosti, což jsou �lenové koncilu (prezident spole�nosti, kongresový �edi-tel, pokladník, 1. a 2. více president, generální sekretá�) a prezidenti technic-kých komisí. Koncil �ídí spole�nost v období mezi kongresy.

Odborná �innost spole�nosti je rozd�lena do 8 technických komisí. Každá ko-mise je sponzorována �lenskou organizací v období �ty�leté periody mezi kon-gresy. Funkcioná�i technické komise jsou prezident technické komise, sekretá�, p�edsedové pracovních skupin. Technická komise organizuje pracovní skupiny a sympozium mezi kongresy.

Komise spole�nosti jsou následující

Komise I – Získávání obrazových dat – sníma�e a nosi�e

Image Data Acquisition - Sensors and Platforms

Komise II - Teorie o zacházení s prostorovými a �asovými údaji a informacemi

Theory and Concepts of Spatio-temporal Data Handling and Information

Komise III – Fotogrammetrické po�íta�ové vid�ní a analýza obraz�

Photogrammetric Computer Vision and Image Analysis

Komise IV – Geodatabáze a digitální mapování

Geodatabases and Digital Mapping

Fotogrammetrie II

Komise V – Analýzy a aplikace snímání v blízkém prostoru

Close-Range Sensing Analysis and Applications

Komise VI – Vzd�lávání Education and Outreach

Komise VII – Tématické zpracování, modelování a analýza dálkov� snímaných dat

Thematic Processing, Modeling and Analysis of Remotely Sensed Data

Komise VIII –Aplikace a politika dálkového pr�zkumu

Remote Sensing Applications and Policies

Následující tabulka dává p�ehled o roce míst� konání kongresu a po�tu �esko-slovenských oficiálních ú�astník�.

Tab.

po�adí rok místo, stát �s. ú�.

po�adí rok místo, stát �s. ú�.

1 1910 Víde�, Ra-kousko

0 11 1968 Lausanne, Švý-carsko

19+X

2 1926 Berlín, N�mec-ko

0 12 1972 Ottawa, Kanada 1

3 1930 Zurich, Švýcar-sko

14 13 1976 Helsinki, Finsko 9

4 1934 Pa�íž, Francie 7 14 1980 Hamburg, N�-mecko

3

5 1938 ím, Itálie 0 15 1984 Rio de Janeiro, Brazílie

1

6 1948 Haag, Nizozemí 10 16 1988 Kyoto, Japonsko 1

7 1952 Washington, USA

0 17 1992 Washington, USA

3

8 1956 Stockholm, Švedsko

3 18 1996 Víde�, Rakousko 1+Y

9 1960 Londýn, V. Bri-tánie

5 19 2000 Amsterdam, Ni-zozemí

1+Y

10 1964 Lisabon, Portu-galsko

10 20 2004 Istanbul, Turecko 1+Y

Vysv�tlivky: X cca 40 ú�astník� tématického zájezdu,Y n�kolik desítek indivi-duálních a firemních odborník�. P�íští 21. kongres se bude konat v Pekingu v �ín� v roce 2008.

Obdorné spole�nosti

V roce 1938 a 1952 neú�ast �s. zástupc� byla zp�sobena politickou situací ( jednání velmocí v Mnichov�, studená válka). V roce 1964 získala �SSR vedení IV. komise . Prezident IV. technické komise Ing. L. Skládal se stal na kongresu v roce 1968 druhým viceprezidentem, prezidentem VI. komise se stal prof. P. Gál. V roce 1966 v Praze a roce 1970 v Bratislav� se konala zasedání p�ísluš-ných technických komisí.

8.2 Spole�nost pro fotogrammetrii a dálkový pr�-zkum v �R

�eskoslovenská fotogrammetrická spole�nost byla založena v Praze v roce 1930, jejím prvním p�edsedou byl prof. Pet�ík. V letech 1954-1967 byla nosite-lem �lenství v ISP Úst�ední správa geodézie a kartografie (ÚSGK), od roku 1967 do 1990 �eskoslovenská v�deckotechnická spole�nost (�SVTS). V roce 1990 byla založena Spole�nost pro fotogrammetrii a dálkový pr�zkum v �SFR. K rozd�lení na �eskou a slovenské spole�nost došlo až v roce 1996, kdy na kongresu ve Vídni se stala Spole�nost pro fotogrammetrii a dálkový pr�zkum (SFDP) v �SR �ádným �lenem ISPRS. Podrobn�jší a aktuální informace naleznete na internetových stránkách

8.3 EuroSDR – European Spatial Data Research

EuroSDR je výzkumná a pracovní organizace spolupracující na významných výzkumných problémech a p�enášející výsledky do geoinforma�ní produkce. Byla založena v roce 1953 pod názvem OEEPE – Organisation Europenne d´Etudes en Photogrammetrie Expérimental. Výzkum je orientovaný podle technických skupin:

TS 1) Sníma�e, získávání primárních dat

TS 2) Obrazové analýzy, extrakce informací

TS 3) Systémy a zpracování

TS 4) Geoprostorové referen�ní databáze

TS 5) Integrace a poskytováním dat a služeb

V sou�asné dob� se zabývá mimo jiné projektem zam��eným na modelování, prezentaci, kvalitu 3D model� m�st, kalibrací digitálních kamer, detekcí budov z leteckých snímk� a leteckého laserového skenování.

Záv�r

- 27 (28) -

9 Záv�r

Pro udržení znalostí aktuálního stavu je nezbytné pr�b�žné sledování informa-cí z konferencí, �asopis� a www stránek p�edních universit ( doporu�uji ze-jména n�mecké TU v Mnichov�, Stuttgartu, Hanoveru ) a odborných spole�-ností.

10 Studijní prameny

10.1 Seznam použité literatury

11 Seznam použité literatury

[1] Kraus K. Photogrammetrie. Walter de Gruyter, Berlin 2004

[2] Kraus K. Photogrammetry. Dmmler, Bonn 1997

11.1 Odkazy na další studijní zdroje a prameny

[3] www. isprs.com

[4] www.sfdp.upol.cz

Fotogrammetrie II

Klí�

Klí� k autotestu, event. klí� k ostatním úkol�m, cvi�ením a test�m (nejsou-li uvedeny v „ešení“); odpov�di na autokorektivní aktivity.