Historia, metoda, rodzaje, zastosowania fotogrametrii

1788
Egbert Haynes
Historia, metoda, rodzaje, zastosowania fotogrametrii

Plik fotogrametriaía Jest to technika wydobywania informacji przestrzennych ze zdjęć, zwłaszcza ze zdjęć lotniczych, ale także tych wykonanych na lądzie, a nawet pod wodą. Na podstawie tych informacji wymiary i pozycje reprezentowanych obiektów są określane ilościowo..

Obrazy fotograficzne są płaskie, jak to pokazane na rysunku 1, ale dzięki nim można oszacować na przykład wysokość budynków lub skał, zarówno w odniesieniu do drogi, morza, jak i innego punktu odniesienia.

Rysunek 1. Zdjęcie lotnicze wykonane w celu wykonania badania fotogrametrycznego. Źródło: Wikimedia Commons. Zdjęcie: D Ramey Logan [CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)]

Tworzenie obrazów bardzo bliskich rzeczywistości nie jest niczym nowym. Wielki Leonardo da Vinci (1452-1519) był pionierem perspektywy, doskonaląc swoje zasady za pomocą tzw. punkty wycieku.

Znikające punkty to miejsca na horyzoncie, w których zbiegają się równoległe linie, dając widzowi poczucie głębi.

Leonardo robił to ręcznie malowidłami i rysunkami, ale od momentu wynalezienia fotografii, w XIX wieku, zdjęcia zaczęto również wykorzystywać do celów technicznych.

Podobnie Aimé Laussedat (1819-1907) i Albrecht Meydenbauer (1834-1921), uważani za ojców współczesnej fotogrametrii. Laussedat stworzył szczegółowe mapy topograficzne w 1850 roku, nakładając różne perspektywy na płaszczyznę..

Ze swojej strony Meydenbauer, który był architektem, zastosował tę technikę do udokumentowania budynków, które w przypadku zniszczenia można było całkowicie odbudować dzięki przechowywanym informacjom..

W latach 80-tych XX wieku nowoczesna fotogrametria dokonała wielkiego skoku, minimalizując czas przetwarzania obrazu..

Indeks artykułów

  • 1 Metoda fotogrametryczna
    • 1.1 Widzenie stereoskopowe
  • 2 rodzaje
    • 2.1 Fotogrametria vs. topografia
    • 2.2 Fotogrametria z pojedynczego obrazu
  • 3 Aplikacje
  • 4 Odnośniki

Metoda fotogrametryczna

Mówiąc najogólniej, metoda polega na wykonywaniu zdjęć obiektów, przetwarzaniu ich i ostatecznej interpretacji. Główne elementy opisujące podstawową zasadę przedstawiono na rysunku 2:

Rysunek 2. Podstawowa zasada przechwytywania obrazu. Źródło: F. Zapata.

Przede wszystkim potrzebny jest czujnik do przechwytywania obrazu, a także soczewka, tak aby każdy promień światła wychodzący z punktu trafiał w czujnik w tym samym miejscu. Jeśli tak się nie stanie, punkt zostanie zarejestrowany jako nakładka, co spowoduje rozmazanie lub nieostre zdjęcie..

Aby zrekonstruować obiekt, w fotogrametrii interesujący jest tylko prostoliniowy promień narysowany na czarno na rysunku 2. To ten, który przechodzi przez punkt zwany centrum perspektywy w obiektywie

SNa tym promieniu, który przechodzi bezpośrednio od obiektu, przechodzi przez soczewkę i dociera do czujnika, jest poszukiwana odległość.

Widzenie stereoskopowe

Naturalna wizja ludzi jest taka stereoskopowy. Oznacza to, że możemy poznać odległości, w jakich znajdują się obiekty, dzięki temu, że mózg przetwarza uchwycone obrazy i ocenia reliefy..

Dlatego każde oko rejestruje nieco inny obraz, a następnie mózg interpretuje je jako jedno, z ulgą i głębią..

Jednak w przypadku płaskiego rysunku lub fotografii nie można stwierdzić, jak daleko lub jak blisko jest obiekt, ponieważ utracono informacje o głębokości, jak wyjaśniono graficznie na rysunku 3..

Jak powiedzieliśmy, punkt znajduje się na głównym promieniu, ale nie ma sposobu, aby dowiedzieć się, czy jest bliżej, ponieważ obiekt jest mały, czy też jest dalej, ale należy do czegoś większego..

Rysunek 3. Na płaskim obrazie nie można określić głębi obiektów. Źródło: F. Zapata.

Aby rozwiązać problem z bliskością, robione są dwa nieco inne zdjęcia, jak pokazano poniżej na rysunku 4.

Rysunek 4. Przecięcie dwóch linii pozwala nam znaleźć rzeczywiste położenie punktu w przestrzeni. Źródło: F. Zapata.

Znając przecięcie promieni przez triangulację, odkrywane jest położenie obiektu, z którego pochodzą. Procedura ta nazywana jest „dopasowywaniem punktów” i odbywa się za pomocą specjalnie zaprojektowanych algorytmów, ponieważ konieczne jest powtórzenie procedury dla wszystkich punktów obiektu..

Aby uzyskać dobre wyniki, brane są również pod uwagę szczegóły, takie jak położenie, kąt i inne cechy aparatu..

Rodzaje

W zależności od sposobu pozyskiwania obrazów istnieje kilka rodzajów fotogrametrii. Jeśli zdjęcia są robione z powietrza, jest to fotogrametria lotnicza.

A jeśli są wykonywane z ziemi, technika ta nazywa się fotogrametrią naziemną, która była pierwszym praktycznym zastosowaniem tej techniki..

Fotogrametria lotnicza jest obecnie jedną z najczęściej stosowanych gałęzi, ponieważ umożliwia generowanie bardzo dokładnych planów i map. Obrazy można również uzyskać za pośrednictwem satelity, w którym to przypadku mówimy o fotogrametrii kosmicznej lub satelitarnej.

Podobnie fotogrametria jest klasyfikowana zgodnie z zastosowanymi narzędziami i obróbką obrazu i może być:

-Analog

-Analityka

-Cyfrowy

W fotogrametrii analogowej obrazowanie i przetwarzanie są całkowicie optyczne i mechaniczne.

W fotogrametrii analitycznej ramki są analogowe, ale przetwarzane w komputerze. I wreszcie, w fotogrametrii cyfrowej zarówno rama, jak i system przetwarzania są cyfrowe..

Fotogrametria vs. topografia

Topografia ma również na celu przedstawienie terenu wiejskiego lub miejskiego na płaszczyźnie, podkreślając interesujące miejsca. I odwrotnie, jeśli to konieczne, weź punkty samolotu i umieść je w przestrzeni..

Z tego powodu topografia i fotogrametria mają ze sobą wiele wspólnego, jednak ta ostatnia ma pewne zalety:

- Prawie zawsze jest taniej.

- Pozyskiwanie danych - badanie - jest szybsze, odpowiednie dla dużych obszarów.

- Najlepiej sprawdza się na bardzo nierównym terenie, chyba że jest pokryty gęstą roślinnością.

- Wszystkie punkty są zapisywane jednakowo.

- Informacje można zapisać i nie trzeba wracać do pola, aby je ponownie uzyskać.

Fotogrametria pojedynczego obrazu

Generalnie nie da się zrekonstruować fotografowanego obiektu z pojedynczego zdjęcia, chyba że posłużą się innymi dodatkowymi informacjami, bo jak już widzieliśmy, na płaskim obrazie nie ma zapisu głębi.

Mimo to obrazy nadal dostarczają cennych informacji, aczkolwiek z pewnymi ograniczeniami.

Na przykład załóżmy, że chcesz zidentyfikować rabusia na bank. Obraz z kamery monitorującej można wykorzystać do określenia wzrostu i budowy osoby, która popełniła przestępstwo, porównując ją do znanego rozmiaru mebli lub innych osób na zdjęciu.

Rysunek 5. Krzesła są tej samej wielkości i od razu wiemy, które z nich jest najbliższe. Z drugiej strony równoległe linie na podłodze, które zbiegają się w oddali, dają wrażenie głębi na zdjęciu. Źródło: Pixabay.

Aplikacje

Fotogrametria jest szeroko stosowana w różnych dyscyplinach, między innymi w architekturze, inżynierii i archeologii. Jak wyjaśniono wcześniej, jest on stosowany w naukach sądowych i oczywiście w efektach specjalnych filmów.

W inżynierii dobre obrazy mogą na przykład ujawnić informacje o rzeźbie terenu i konfiguracji terenu. Oto kilka obszarów, które są bardzo interesujące:

-Badanie szlaków komunikacyjnych.

-Ustanowienie ścieżek.

-Ruchy Ziemi.

-Urbanistyka.

-Badanie basenów hydrograficznych.

-Badania lotnicze dla poszukiwań górniczych.

Dodatkowo fotogrametria jest bardzo cenionym narzędziem w:

-Architektura: we wznoszeniu pomników i budynków.

-Archeologia: odbudować starą zabudowę z pozostałości zachowanych do dziś.

-Zoologia- Pomaga tworzyć trójwymiarowe modele obecnych i wymarłych zwierząt.

-Mechanika: w modelowaniu samochodów, silników i wszelkiego rodzaju maszyn.

Bibliografia

  1. Blog zespołu Adam Technologies. Jak działa fotogrametria? Odzyskany z: adamtech.com.au.
  2. Armillary, Applied Geomatics. Techniki fotogrametryczne. Odzyskany z: armillary-geomatica.blogspot.com.
  3. Technologie fotomodelerów. Jak działa fotogrametria? Odzyskane z: photomodeler.com.
  4. Quirós, E. 2014. Wprowadzenie do fotogrametrii i kartografii w inżynierii lądowej. Opublikowane przez University of Extramadura.
  5. Sánchez, J. Wprowadzenie do fotogrametrii. Uniwersytet w Kantabrii. Odzyskany z: ocw.unican.es.

Jeszcze bez komentarzy