DE102021129278B3

DE102021129278B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Georeferenzierung von Bilddaten

Info

Publication number: DE102021129278B3
Application number: DE102021129278.6A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Runge; Thomas Krauss
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2041-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Georeferenzierung von bereitgestellten Bilddaten BD. Das Verfahren umfasst die Schritte: 1.1 Bereitstellen von georeferenzierten Fußpunkten FPivon sich vertikal über den Teil der Erdoberfläche erstreckenden länglichen Objekten OBJi; 1.2 Bereitstellen (102) von ersten Bilddaten BD1(t1) und zweiten Bilddaten BD2(t2), in denen jeweils derselbe der Teil der Erdoberfläche für einen ersten Sonnenstand ST(t1) und einen zweiten Sonnenstand ST(t2) abgebildet ist; 1.3 Registrieren der ersten Bilddaten BD1(t1) mit den zweiten Bilddaten BD2(t2) zur Erzeugung co-registrierter erster Bilddaten BDR1(t1) und co-registrierter zweiter Bilddaten BRDR2(t2), 1.4 in den co-registrierten ersten und zweiten Bilddaten BDR1(t1) und BDR2(t2) Ermitteln von länglichen, insbesondere linien- oder balkenförmigen, in Sonnenstrahlrichtung erzeugten Schlagschatten SSn(t1) und SSm(t2); 1.5 Verlängern der Schlagschatten SSn(t1) und SSm(t2) entgegen der jeweiligen auf die Erdoberfläche projizierten Sonnenstrahlrichtung (d.h. in Richtung auf die Sonne zu) um eine vorgegebene Strecke IHI zur Erzeugung verlängerter Schlagschatten VSSn(t1) und VSSm(t2); 1.6 Ermitteln von Schnittpunkten SPkder verlängerten Schlagschatten VSSn(t1) mit den verlängerten Schlagschatten VSSm(t2); 1.7 Ermitteln derjenigen Schnittpunkte SPpaus den Schnittpunkten SPk, bei denen sich die verlängerten Schlagschatten VSSn(t1) und VSSm(t2) im Bereich ihrer jeweiligen Verlängerung H schneiden; 1.8 Ermitteln von zu den ermittelten Schnittpunkten SPpörtlich korrespondierenden georeferenzierten Fußpunkten KGFPi, 1.9 Georeferenzieren der ersten Bilddaten BD1(t1) und/oder der zweiten Bilddaten BD2(t2) und/oder der co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t1) und/oder der co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t2) mit den ermittelten örtlich korrespondierenden georeferenzierten Fußpunkten KGFPi, zur Erzeugung georeferenzierter erster Bilddaten BDG1(t1) und/oder georeferenzierter zweiter Bilddaten BDG2(t2) und/oder georeferenzierter co-registrierter erster Bilddaten BDRG1(t1) und/oder georeferenzierter co-registrierter zweiter Bilddaten BDRG2(t2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Georeferenzierung von Bilddaten, insbesondere von Bilddaten, in denen ein Teil der Erdoberfläche abgebildet ist.
Derartige Bilddaten der Erdoberfläche werden insbesondere mittels aktiver oder passiver Abbildungssysteme (Fernerkundungssensoren), die auf Luftfahrzeugen oder Satelliten angeordnet sind, gewonnen. Im Rahmen der Georeferenzierung werden diesen Bilddaten raumbezogene Informationen, d.h. ein geodätisches Referenzsystem bzw. eine Georeferenz, hinzugefügt, sodass sie als Karten genutzt werden können
Anmerkung: Vorliegend werden die Begriffe „Bilddaten“ und „Bilddatensatz“ synonym verwendet.
Zur vorliegenden Thematik sind im Stand der Technik folgende Dokumente bekannt.
Die Druckschrift WO 2010/057903 A1 beschreibt ein Verfahren zur Georeferenzierung optischer Fernerkundungsbilder eines Erdoberflächenbereichs, bei dem die Georeferenzierung aufgrund eines SAR-Bildes, das georeferenziert ist, korrigiert wird.
Die Druckschrift DE 2016123286 A1 beschreibt ein Verfahren zur Georeferenzierung von Luftbilddaten auf Basis bereitgestellter georeferenzierter SAR-Bilddaten. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: in den georeferenzierten SAR-Bilddaten Ermitteln von im Wesentlichen punktförmigen Radarsignaturen; Bereitstellen des Sonnenstandes für die Aufnahmezeit der Luftbilddaten und den darin abgebildeten Teil der Erdoberfläche; in den Luftbilddaten basierend auf dem Sonnenstand zur Aufnahmezeit Ermitteln von länglichen, insbesondere linien- oder balkenförmigen, in Sonnenstrahlrichtung erzeugten Schlagschatten; in den Luftbilddaten Ermitteln von der Sonne zugewandten Anfangspunkten der ermittelten Schlagschatten; Ermitteln von örtlich korrespondierenden punktförmigen Radarsignaturen und Anfangspunkten der Schlagschatten; Registrieren der Luftbilddaten mit den SAR-Bilddaten auf Basis der korrespondierenden Radarsignaturen und Anfangspunkte; und Übertragen der Georeferenzierung der SAR-Bilddaten auf die mit den SAR-Bilddaten registriert Luftbilddaten.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Georeferenzierung von Bilddaten anzugeben, das/die eine robuste, einfache, genauere und automatisierbare Georeferenzierung ermöglicht.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird gelöst durch folgendes Verfahren zur Georeferenzierung von bereitgestellten Bilddaten BD, die mit einem Abbildungssystem aufgenommen wurden und in denen ein Teil der Erdoberfläche abgebildet ist, wobei eine Georeferenzierung der Bilddaten anhand von bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkten FP_i von einzelnen, sich über denselben Teil der Erdoberfläche erhebenden Objekten erfolgt.
In einem ersten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen von georeferenzierten Fußpunkten FP_i, (d.h. von Geokoordinaten, bspw. als geographische Länge, geographische Breite, Höhe der Fußpunkte), von sich vertikal über den Teil der Erdoberfläche erstreckenden länglichen Objekten OBJ_i (101), mit i = 1, ..., I.
Vorteilhaft sind diese Objekte vom Erdboden im Wesentlichen vertikal aufragende längliche, schlanke Objekte, beispielsweise Masten, Stangen, Träger oder dergleichen. Die bereitgestellten Fußpunkte FP_i sind bereits georeferenziert und weisen dabei vorteilhaft eine Georeferenzierungsgenauigkeit GFP im Bereich von ≤ 0,5 m, insbesondere ≤ 5 cm, ≤ 10 cm, ≤ 20 cm, ≤ 30 cm oder ≤ 40 cm auf, d.h. die Geokoordinaten der Fußpunkte FP_i sind auf ≤ 0,5 m, insbesondere ≤ 5 cm, ≤ 10 cm, ≤ 20 cm, ≤ 30 cm oder ≤ 40 cm genau.
Die (Geokoordinaten der) Fußpunkte FP, können beispielsweise manuell jeweils mittels Satelliten-Navigation (GNSS) ermittelt werden. Besonders vorteilhaft können derartige Fußpunkte FP_i aber auch aus Radardaten, in denen der Teil der Erdoberfläche abgebildet ist, für senkrechte und längliche über die Erdoberfläche erhabene Objekte (bspw. Masten) ermittelt werden. Derartige Masten sind in Straßenbereichen häufig zu finden und durch ihren charakteristischen Schattenwurf in optischen Bildern gut zu erkennen.
Die Verwendung von Masten als Referenzpunkte bietet noch den weiteren wichtigen Vorteil, dass sie in SAR-Bildern (SAR = „Synthetic Aperture Radar“) als fokussierte punktförmige Radarsignaturen abgebildet werden, deren Geokoordinaten sehr genau bestimmt werden können. Die SAR-Daten werden mittels eines satellitengetragenen oder luftfahrzeuggetragenen Radarsensors aufgenommen. Die ermittelten Geokoordinaten entsprechen mit sehr hoher Genauigkeit dem Fußpunkt des Mastes, auf der Seite des Mastes, der vom Radar beleuchtet wurde. Zur Erzeugung der Radardaten ist die Verwendung von satellitengetragenen oder luftfahrzeuggetragenen Radarsensoren vorteilhaft.
Derartige Masten bilden mit der Erdoberfläche typischerweise einen rechten Winkel, der auf, bspw. unter einem Elevationswinkel von 45 Grad einfallenden Mikrowellen, wie ein sogenannter „Corner Reflektor“ wirkt. Diese Anordnung bildet somit einen Retro-Reflektor, der die eingestrahlten Mikrowellen wieder in Richtung des Radar-Senders zurück reflektiert. Auch Gebäudeecken können als Corner Reflektoren wirken, sind aber in optischen Bilddaten schlecht auszumachen.
Aus derartigen Radardaten können heute punktförmige Fußpunkte FP_i mit einer Koordinatengenauigkeit von bis zu 2 - 5 cm in X, Y und Z angegeben werden. Auf diese Weise können sehr schnell und großflächig die Koordinaten von Fußpunkten einer großen Anzahl von Objekten bestimmt werden, ohne dass das betroffene Gebiet betreten werden muss.
Vorteilhaft werden in entsprechenden Radardaten nur solche im Wesentlichen punktförmige Radarsignaturen als Fußpunkte FP, ermittelt, bei denen in einer Radardaten-Umgebung mit einem vorgegebenen Radius R um einen Schwerpunkt der jeweiligen im Wesentlichen punktförmigen Radarsignatur keine anderen Radarsignaturen vorhanden sind. Vorteilhaft wird der Radius R abhängig von einer Georeferenzierungsgenauigkeit GBD der bereitgestellten ersten Bilddaten BD1(t₁) und zweiten Bilddaten BD2(t₂) gewählt: R= R(GBD).
In einem zweiten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen von ersten Bilddaten BD1(t₁), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine erste Aufnahmezeit t₁ und einen ersten Sonnenstand ST(t₁) abgebildet ist, und ein Bereitstellen von zweiten Bilddaten BD2(t₂), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine zweite Aufnahmezeit t₂ und einen zweiten Sonnenstand ST(t₂) abgebildet ist, mit t₁ ≠ t₂, wobei der Teil der Erdoberfläche bei t₁ und bei t₂ von der Sonne bestrahlt wird.
Hintergrund hierzu ist, dass die länglichen Objekte, die für die Ermittlung von Fußpunkten FP, (bspw. ermittelte Fußpunkte in SAR-Daten) genutzt werden, nicht zu eng stehen dürfen und es in ihrer Nähe keine anderen Radar-Reflektoren geben soll. Die länglichen Objekte sollten möglichst jeweils auf einer freien Fläche stehen, die deutlich größer ist als die Orts-Auflösung des die Radardaten erzeugenden Sensors ist. Diese Orts-Auflösung hängt von dem verwendeten Radar-Sensor-Mode ab und liegt typischerweise zwischen 0,5 m und 3 m. Die freie Fläche sollte vorteilhaft um den Faktor 10 größer sein. Wenn die länglichen Objekte doch etwas enger zusammenstehen, leidet darunter die erreichbare Georeferenzierungsgenauigkeit für dieses Objekt.
Der Sensor, der die ersten Bilddaten BD1(t₁) und der Sensor, der die zweiten Bilddaten BD2(t₂) aufnimmt/erfasst sind vorteilhaft identisch, sie können natürlich auch verschieden sein.
Der erste und zweite Sonnenstand kann durch einen jeweiligen Azimutwinkel und Elevationswinkel repräsentiert werden. Vorteilhaft sind die Azimutwinkel des ersten Sonnenstandes ST(t₁) und des zweiten Sonnenstandes ST(t₂) nicht identisch oder nicht um 180° verschieden.
Vorteilhaft sind die bereitgestellten ersten Bilddaten BD1(t₁) und zweiten Bilddaten BD2(t₂) mittels eines satellitengetragenen oder luftfahrzeuggetragenen Fernerkundungssensors ermittelt worden. Der Fernerkundungssensor ist vorteilhaft ein optischer Sensor für den sichtbaren und/oder infraroten Bereich, so dass damit Schlagschatten, die Objekte bspw. im Sonnenlicht werfen, erfasst werden. Die ersten Bilddaten BD1(t₁) und zweiten Bilddaten BD2(t₂) müssen nicht notwendigerweise von demselben (identischen) Sensor aufgenommen bzw. erfasst werden. Vorteilhaft sind die ersten Bilddaten BD1(t₁) und zweiten Bilddaten BD2(t₂) am selben Tag zu unterschiedlichen Zeiten t₁ und t₂ erfasst worden, d.h. t₁ ≠ t₂.
Die ersten Bilddaten BD1(t₁) und die zweiten Bilddaten BD2(t₂) umfassen vorteilhaft Angaben zur Position und zur Lage des die jeweiligen Bilddaten erfassenden Sensors für die entsprechenden Zeiten t₁ und t₂. Sind die jeweiligen Sensoren beispielsweise auf einem Satelliten angeordnet, so sind dies die entsprechenden Satellitenbahndaten und zugeordneten Lagedaten des jeweiligen Sensors. Aus diesen ergibt sich insbesondere die Blickrichtung des jeweiligen Sensors auf den Teil der Erdoberfläche bei der Aufnahme der jeweiligen Bilddaten.
Vorteilhaft sind die bereitgestellten ersten Bilddaten BD1(t₁) und zweiten Bilddaten BD2(t₂) bereits grob georeferenziert und weisen dabei eine Georeferenzierungsgenauigkeit GBD von ≤ 150 m, insbesondere ≤ 100m, ≤ 50 m, ≤ 20 m, ≤ 10 m, ≤ 5 m, ≤ 2 m auf, d.h. die Koordinaten der jeweiligen Bildpixel sind auf ≤ 150 m, insbesondere ≤ 100m, ≤ 50 m, ≤ 20 m, ≤ 10 m, ≤ 5 m, ≤ 2 m genau. Die Koordinaten von Bildpixeln der ersten Bilddaten BD1(t₁) und der zweiten Bilddaten BD2(t₂) können somit bereits als Geokoordinaten angegeben werden.
In einem dritten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt ein co-Registrieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) mit den zweiten Bilddaten BD2(t₂) zur Erzeugung von co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und co-registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂). Unter „co-registrieren“ wird hier verstanden, dass die betreffenden Bilddaten BD1(t₁) und BD2(t₂) zueinander registriert werden, d.h. dass die in den jeweiligen Bilddaten abgebildeten Szenen in bestmögliche Übereinstimmung miteinander gebracht werden. Dabei wird typischerweise einer der Bilddatensätze BD1(t₁) oder BD2(t₂) als Referenzbilddatensatz festgelegt, die jeweils anderen Bilddaten werden üblicherweise Objektbilddaten genannt. Um diese optimal an den Referenzbilddatensatz anzupassen, wird eine ausgleichende Transformation berechnet. Die zu co-registrierenden Bilddaten unterscheiden sich voneinander, weil sie von unterschiedlichen Positionen, zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder mit demselben oder unterschiedlichen Sensoren aufgenommen wurden.
Vorteilhaft erfolgt das co-Registrieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) mit den zweiten Bilddaten BD2(t₂) mittels Bündelblockausgleich und Orthorektifizieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) und der zweiten Bilddaten BD2(t₂) auf ein gemeinsames digitales Gelände- oder Oberflächenmodell GOM des Teils der Erdoberfläche.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt das co-Registrieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) mit den zweiten Bilddaten BD2(t₂) zunächst durch ein Orthorektifizieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) unter Nutzung eines bereitgestellten, hinreichend genauen Gelände- oder Oberflächenmodells GOM des Teils der Erdoberfläche sowie unter Nutzung der Bahn- und Lagedaten des die ersten Bilddaten BD1(t₁) zur Zeit t₁ aufnehmenden Sensors. Dieser Schritt weist jedem Pixel der ersten Bilddaten BD1(t₁) bspw. zumindest eine Längenangabe und eine Breitenangabe zu.
Anschließend erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ein Co-Registrieren der zweiten Bilddaten BD2(t₂) mit den orthorektifizierten ersten Bilddaten BD1(t₁). Dieser Schritt schließt ein, eine Korrektur der Bahn- und Lagedaten des die zweiten Bilddaten BD2(t₁) zur Zeit t₂ aufnehmenden Sensors (hier insbesondere der entsprechenden Lagedaten). Die Korrektur der Bahn- und Lagedaten des die zweiten Bilddaten BD2(t₁) zur Zeit t₂ aufnehmenden Sensors zu Bahn- und Lagedaten* erfolgt unter Nutzung desselben Gelände- oder Oberflächenmodells GOM des Teils der Erdoberfläche, wie zuvor, sowie der orthorektifizierten ersten Bilddaten BD1(t₁).
Anschließend erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ein Orthorektifizieren der zweiten Bilddaten BD2(t₂) unter Nutzung desselben Gelände- oder Oberflächenmodells GOM des Teils der Erdoberfläche (wie zuvor) sowie unter Nutzung der korrigierten Bahn- und Lagedaten* des die zweiten Bilddaten BD2(t₂) zur Zeit t₂ aufnehmenden Sensors.
Beispielsweise werden dabei folgende Relationen ermittelt bzw. verwendet: 1. zwischen einem Bildpixel der Bilddaten BD1(t₁) (in Kenntnis der zu BD1(t₁) zugehörigen Bahn- und Lagedaten sowie dem GOM) und einer Geokoordinate, sowie 2. zwischen einer Geokoordinate (in Kenntnis der zu BD2(t₂) zugehörigen Bahn- und Lagedaten sowie dem GOM) und einem Bildpixel der Bilddaten BD2(t₂).
In einem vierten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt in den co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) ein Ermitteln von länglichen, insbesondere linien- oder balkenförmigen, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₁ erzeugten Schlagschatten SS_n(t₁) und in den co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t₂) ein Ermitteln von länglichen, insbesondere linien- oder balkenförmigen, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₂ erzeugten Schlagschatten SS_m(t₂), mit n = 1, 2, 3, ..., N und m = 1, 2, 3 ..., M.
Das Ermitteln der Schlagschatten erfolgt vorteilhaft mittels bekannter Bilddaten-Segmentierungsverfahren. Die in den Bilddaten ermittelten Schlagschatten besitzen jeweils Bilddaten-Koordinaten (bspw. 3D-Koordinaten) für den Anfang des Schlagschattens (der Sonne zugewandt) und Bilddaten-Koordinaten für das Ende des Schlagschattens (der Sonne abgewandt). Die ermittelten Schlagschatten können somit als Vektoren repräsentiert werden.
Die Bilddaten-Koordinaten sind vorteilhaft bereits Geokoordinaten. In diesem Fall können die Schlagschatten-Vektoren, d.h. der jeweilige Vektoranfang und das jeweilige Schlagschatten-Vektorende als Geokoordinaten angegeben werden.
In einem fünften Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt ein Verlängern der Schlagschatten SS_n(t₁) und SS_m(t₂) entgegen der jeweiligen auf die Erdoberfläche projizierten Sonnenstrahlrichtung (d.h. in Richtung auf die Sonne zu) um eine vorgegebene Strecke H mit dem Betrag |H| . Dies erzeugt verlängerte Schlagschatten VSS_n(t₁) mit Betrag: |VSS_n(t₁)| = |SS_n(t1)| + |H| und verlängerte Schlagschatten VSS_m(t₂) mit Betrag: |VSS_m(t₂)| = |SS_m(t₂)| + |H| .
Vorteilhaft wird die Strecke H derart gewählt, dass sie auf dem Teil der Erdoberfläche einer Strecke von 5 cm bis 500 cm oder 10 cm bis 300 cm oder 25 cm bis 200 cm oder 30 cm bis 100 cm entspricht.
Sind die Schlagschatten als Vektoren repräsentiert, so werden jeweils die Anfangspunkte der Vektoren entsprechend verändert.
In einem sechsten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt ein Ermitteln von Schnittpunkten SP_k der verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) mit den verlängerten Schlagschatten VSS_m(t₂), mit k = 1, 2, 3, ..., K und K ≤ MIN(N,M).
In einem siebten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt ein Ermitteln derjenigen Schnittpunkte SP_p aus den Schnittpunkten SP_k, bei denen sich die verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) und VSS_m(t₂) im Bereich ihrer jeweiligen Verlängerung H schneiden, mit p = 0, 1, ..., P und P ≤ K. Diese Schnittpunkte SP_p besitzen wiederum Bilddaten- bzw. Geo-Koordinaten, die Fußpunkte von sich vertikal über den Teil der Erdoberfläche erstreckenden länglichen Objekten in den Bilddaten repräsentieren.
Die Schritte vier bis sieben des vorgeschlagenen Verfahrens dienen somit dazu, in den co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) bzw. den co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t₂) Bilddaten Fußpunkte von sich vertikal über den Teil der Erdoberfläche erstreckenden länglichen Objekten zu ermitteln.
In einem achten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt ein Ermitteln von zu den ermittelten Schnittpunkten SP_p örtlich korrespondierenden georeferenzierten Fußpunkten KGFP_i, mit KGFP_i ∈ {FP₁, ..., FP_i}. Zu den Schnittpunkten SP_p korrespondierende örtlich korrespondierende georeferenzierte Fußpunkte KGFP_i sind jene Fußpunkte FPi, aus der Menge aller Radarfußpunkte {FP_i, ..., FP_I), die in einem vorgegebenen Bereich um die jeweiligen Schnittpunkte SP_p liegen.
Vorteilhaft werden beim Ermitteln der Schnittpunkte SP_p aus den Schnittpunkten SP_k, auch diejenigen Schnittpunkte gezählt, bei denen sich die Schlagschatten SS_n(t₁) und SS_m(t₂) in ihren jeweiligen der Sonne zugewandten Anfangspunkten AP schneiden.
In einem neunten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt ein Georeferenzieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) und/oder der zweiten Bilddaten BD2(t₂) und/oder der co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder der co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t₂) mittels den ermittelten örtlich korrespondierenden georeferenzierten Fußpunkten KGFP_i, zur Erzeugung georeferenzierter erster Bilddaten BDG1(t₁) und/oder zweiter Bilddaten BDG2(t₂) und/oder georeferenzierter co-registrierter erster Bilddaten BDRG1(t₁) und/oder zweiter Bilddaten BDRG2(t₂), wobei eine höhere Georeferenzierungsgenauigkeit der bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkte FP, auf die ersten Bilddaten BD1(t₁) und/oder die zweiten Bilddaten BD2(t₂) und/oder die co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder die co-registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) übertragen wird.
In einem optionalen, d.h. vorteilhaften zehnten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt ein Ausgeben der Bilddaten BDG1(t₁) und/oder BDG2(t₂) und/oder BDRG1(t₁) und/oder BDRG2(t₂). Natürlich können auch alternativ oder zusätzlich andere während des Verfahrens ermittelte Zwischenergebnisse (bspw. Korrekturen von Bahn- und/oder Lagedaten der jeweiligen Bildsensoren, Schnittpunkte SP_p oder SP_k, Schlagschattenvektoren SS_n(t₁) bzw. SS_m(t₂) oder verlängerte Schlagschattenvektoren VSS_n(t₁) und VSS_m(t₂)), korrigierte Bahn- und Lagedaten*, etc. ausgegeben werden. Dies kann bspw. in digitaler Form an einer digitalen Ausgabeschnittstelle, in optischer Form an einer optischen Ausgabeschnittstelle erfolgen.
Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass als geodätische Referenzpunkte Fußpunkte bspw. von Masten oder anderen länglichen sich über die Erdoberfläche erhebenden Objekten verwendet werden, da sie einerseits in der Kombination aus ersten und zweiten Bilddaten gut zu ermitteln sind und andererseits mit Hilfe bspw. der SAR-Fernerkundung ihre Koordinaten sehr genau bestimmt werden können.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Georeferenzierung von bereitgestellten Bilddaten BD, die mit einem Abbildungssystem aufgenommen wurden und in denen ein Teil der Erdoberfläche abgebildet ist, wobei eine Georeferenzierung der Bilddaten anhand von bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkten FP_i von einzelnen, sich über denselben Teil der Erdoberfläche erhebenden Objekten erfolgt.
Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst eine erste Schnittstelle, mittels der georeferenzierte Fußpunkte FP_i von sich vertikal über den Teil der Erdoberfläche erstreckenden länglichen Objekten OBJ_i bereitgestellt werden, mit i = 1, ..., I; eine zweite Schnittstelle mittels der erste Bilddaten BD1(t₁), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine erste Aufnahmezeit t₁ und einen ersten Sonnenstand ST(t₁) abgebildet ist, und zweite Bilddaten BD2(t₂), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine zweite Aufnahmezeit t₂ und einen zweiten Sonnenstand ST(t₂) abgebildet ist, bereitgestellt werden, mit t₁ ≠ t₂, wobei der Teil der Erdoberfläche bei t₁ und bei t₂ von der Sonne bestrahlt wird; sowie eine Registriereinheit, mit der die ersten Bilddaten BD1(t₁) mit den zweiten Bilddaten BD2(t₂) zur Erzeugung von co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und co-registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) registriert werden.
Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst weiterhin eine Auswerteeinheit, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist, in den co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) längliche, insbesondere linien- oder balkenförmige, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₁ erzeugte Schlagschatten SS_n(t₁), und in den co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t₂) längliche, insbesondere linien- oder balkenförmige, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₂ erzeugte Schlagschatten SS_m(t₂) zu ermitteln, mit n = 1, 2, 3, ..., N und m = 1, 2, 3 ..., M; die Schlagschatten SS_n(t₁) und SS_m(t₂) entgegen der jeweiligen auf die Erdoberfläche projizierten Sonnenstrahlrichtung (d.h. in Richtung auf die Sonne zu) um eine vorgegebene Strecke H mit dem Betrag |H| zur Erzeugung verlängerter Schlagschatten VSS_n(t₁) mit Betrag |VSS_n(t₁)| = |SS_n(t1)| + |H| und verlängerter Schlagschatten VSS_m(t₂) mit Betrag |VSS_m(t₂)| = |SS_m(t₂)| + |H| zu verlängern; Schnittpunkte SP_k der verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) mit den verlängerten Schlagschatten VSS_m(t₂) zu ermitteln, mit k = 1, 2, 3, ..., K und K ≤ MIN(N,M); diejenigen Schnittpunkte SP_p aus den Schnittpunkten SP_k zu ermitteln, bei denen sich die verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) und VSS_m(t₂) im Bereich ihrer jeweiligen Verlängerung H schneiden, mit p = 0, 1, ..., P und P ≤ K; und zu den ermittelten Schnittpunkten SP_p örtlich korrespondierende georeferenzierte Fußpunkte KGFP_i zu ermitten, mit KG FP_i ∈ {FP₁, ..., FP_i}.
Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst weiterhin eine Georeferenzierungseinheit, mit der die ersten Bilddaten BD1(t₁) und/oder die zweiten Bilddaten BD2(t₂) und/oder die co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder die co-registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) mit den ermittelten örtlich korrespondierenden georeferenzierten Fußpunkten KGFP_i zur Erzeugung georeferenzierter erster Bilddaten BDG1(t₁) und/oder georeferenzierter zweiter Bilddaten BDG2(t₂) und/oder georeferenzierter co-registrierter erster Bilddaten BDRG1(t₁) und/oder co-registrierter zweiter Bilddaten BDRG2(t₂) georeferenziert werden, wodurch eine höhere Georeferenzierungsgenauigkeit der bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkte FP_i auf die ersten Bilddaten BD1(t₁) und/oder die zweiten Bilddaten BD2(t₂) und/oder die registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder die registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) übertragen wird.
Vorteilhaft umfasst die vorgeschlagene Vorrichtung eine Ausgabeschnittstelle, mittels der Bilddaten BDC1(t₁) und/oder BDC2(t₂) und/oder BDRC1(t₁) und/oder BDRC2(t₂) ausgegeben werden. Natürlich können von der Ausgabeschnittstelle auch alternativ oder zusätzlich andere während des Verfahrens ermittelte Zwischenergebnisse (bspw. Korrekturen von Bahn- und/oder Lagedaten der jeweiligen Bildsensoren, Schnittpunkte SP_p oder SP_k, Schlagschattenvektoren SS_n(t₁) bzw. SS_m(t₂) oder verlängerte Schlagschattenvektoren VSS_n(t₁) und VSS_m(t₂)), korrigierte Bahn- und Lagedaten*, etc. ausgegeben werden.
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der zu dem vorgeschlagenen Verfahren gemachten Aussagen. Die vorgeschlagene Vorrichtung ist insbesondere dazu ausgeführt und eingerichtet die vorstehend beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die Aufgabe der Erfindung ist weiterhin gelöst durch ein Computersystem mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein Verfahren, wie vorstehend beschrieben, auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
Zudem wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, wobei die Steuersignale so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass ein Verfahren, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt wird.
Ferner wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Computer-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, wie vorstehend beschrieben, wenn der Programmcode auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Computer-Programm mit Programmcodes zur Durchführung des Verfahrens, wie vorstehend beschrieben, wenn das Programm auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung abläuft. Dazu kann die Datenverarbeitungsvorrichtung als ein beliebiges aus dem Stand der Technik bekanntes Computersystem ausgestaltet sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnungen - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 einen schematisierten Ablaufplan eines vorgeschlagenen Verfahrens, und
2 einen stark schematisierten Aufbau einer vorgeschlagenen Vorrichtung

1 zeigt einen schematisierten Ablaufplan eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß eines Ausführungsbeispiels zur Georeferenzierung von bereitgestellten Bilddaten BD, umfassend vorliegend die ersten Bilddaten BD1(t₁) und die zweiten Bilddaten BD2(t₂), die jeweils mit einem Luftfahrzeug-getragenen Fernerkundungssystem, vorliegend einer optischen Kamera, aufgenommen wurden und in denen ein Teil der Erdoberfläche abgebildet ist.
In einem ersten Schritt 1.1 erfolgt ein Bereitstellen von georeferenzierten Fußpunkten FP_i von sich vertikal über den Teil der Erdoberfläche erstreckenden Masten OBJ, (bspw. Laternenmasten, Ampelmasten, Fahnenmasten etc.), mit i = 1, ..., I.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Fußpunkte FP, aus Radardaten eines Satellitengetragenen SAR-Radarsensors, in denen der Teil der Erdoberfläche abgebildet ist, gewonnen. Fußpunkte FP_i von Masten, die auf dem Teil der Erdoberfläche angeordnet sind, bilden sich in den Radardaten als (quasi) punktförmige Radarsignaturen ab. Die Geokoordinaten solcher punktförmigen SAR-Radarsignaturen können heute mit einer Genauigkeit von < 10 cm, insbesondere im Bereich von 2 cm bis 5 cm ermittelt werden.
In diesen Radardaten werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur solche im Wesentlichen punktförmigen Radarsignaturen als Fußpunkte FP_i ermittelt, bei denen in einer Radardaten-Umgebung mit einem vorgegebenen Radius R um einen Schwerpunkt der jeweiligen im Wesentlichen punktförmigen Radarsignatur keine anderen Radarsignaturen vorhanden sind.
In einem zweiten Schritt 1.2 erfolgt ein Bereitstellen von ersten Bilddaten BD1(t₁), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine erste Aufnahmezeit t₁ und einen ersten Sonnenstand ST(t₁) abgebildet ist und ein Bereitstellen von zweiten Bilddaten BD2(t₂), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine zweite Aufnahmezeit t₂ und einen zweiten Sonnenstand ST(t₂) abgebildet ist, mit t₁ ≠ t₂, wobei der Teil der Erdoberfläche bei t₁ und bei t₂ von der Sonne bestrahlt wird.
Die ersten Bilddaten BD1(t₁) sowie die zweiten Bilddaten BD2(t₂) wurden in diesem Ausführungsbeispiel jeweils von einer Luftbildkamera, die an einem Luftfahrzeug nach unten blickend angeordnet ist, aufgenommen. Das Luftfahrzeug überflog hierfür den betreffenden Teil der Erdoberfläche einmal am Vormittag um t₁ = 10:00 Lokalzeit und einmal am Nachmittag um t₂ = 14:00 Lokalzeit desselben Tages. Der betreffende Teil der Erdoberfläche wurde dabei jeweils in Aufsicht aufgenommen. An dem Tag herrschte wolkenfreier Himmel, so dass die in dem Teil der Erdoberfläche angeordneten länglichen Objekte wie Masten, Fahnenstangen etc. aufgrund des jeweils unterschiedlichen Sonnenstandes einen unterschiedlichen Schattenwurf und damit unterschiedliche Schlagschatten erzeugten.
Die Bilddaten BD1(t₁) und BD2(t₂) enthalten zudem jeweils bereits eine zumindest grobe Georeferenzierung, d.h. jedem Bildpixel kann eine Geokoordinate zugewiesen werden. Mit den jeweiligen Bilddaten BD1(t₁) und BD2(t₂), werden vorliegend auch die jeweiligen Bahn- und Lagedaten des (Kamera-)Sensors zu den Zeiten t₁ und t₂ erfasst und bereitgestellt.
In einem Schritt 1.3 erfolgt ein co-Registrieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) mit den zweiten Bilddaten BD2(t₂) zur Erzeugung co-registrierter erster Bilddaten BDR1(t₁) und co-registrierter zweiter Bilddaten BRDR2(t₂).
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das co-Registrieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) mit den zweiten Bilddaten BD2(t₂) zunächst durch ein Orthorektifizieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) unter Nutzung eines bereitgestellten, hinreichend genauen Gelände- oder Oberflächenmodells GOM des Teils der Erdoberfläche sowie unter Nutzung der Bahn- und Lagedaten des die ersten Bilddaten BD1(t₁) zur Zeit t₁ aufnehmenden Kamerasensors. Dieser Schritt weist jedem Pixel der ersten Bilddaten BD1(t₁) zumindest beispielsweise eine Längenangabe und eine Breitenangabe zu. Weiterhin kann jedem Pixel dadurch auch eine Geo-Höhenangabe zugewiesen werden.
Anschließend erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ein Co-Registrieren der zweiten Bilddaten BD2(t₂) mit den orthorektifizierten ersten Bilddaten BD1(t₁). Dieser Schritt schließt ein, eine Korrektur der Bahn- und Lagedaten des die zweiten Bilddaten BD2(t₁) zur Zeit t₂ aufnehmenden Kamerasensors (hier insbesondere der entsprechenden Lagedaten). Die Korrektur der Bahn- und Lagedaten des die zweiten Bilddaten BD1(t₁) zur Zeit t₂ aufnehmenden Kamerasensors zu Bahn- und Lagedaten* erfolgt unter Nutzung desselben Gelände- oder Oberflächenmodells GOM des Teils der Erdoberfläche, wie zuvor, sowie der orthorektifizierten ersten Bilddaten BD1(t₁).
Anschließend erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ein Orthorektifizieren der zweiten Bilddaten BD2(t₂) unter Nutzung desselben Gelände- oder Oberflächenmodells des Teils der Erdoberfläche (wie zuvor) sowie unter Nutzung der korrigierten Bahn- und Lagedaten* des die zweiten Bilddaten BD2(t₂) zur Zeit t₂ aufnehmenden Kamerasensors.
In einem Schritt 1.4 erfolgt in den co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) ein Ermitteln von länglichen, insbesondere linien- oder balkenförmigen, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₁ erzeugten Schlagschatten SS_n(t₁) und in den co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t₂) ein Ermitteln von länglichen, insbesondere linien- oder balkenförmigen, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₂ erzeugten Schlagschatten SS_m(t₂), mit n = 1, 2, 3, ..., N und m = 1, 2, 3 ..., M. Das Ermitteln der Schlagschatten in den Bilddaten kann bspw. mit einem bekannten Kanten-Segmetierungsalgorithmus erfolgen und schließt ein, dass für die ermittelten Schlagschatten SS_n(t₁) und SS_m(t₂) jeweils zweidimensionale Anfangspunkt-Geokoordinaten (Vektorfuß) und Endpunkt-Geokoordinaten (Vektorspitze) ermittelt werden, so dass die Schlagschatten SS_n(t₁) und SS_m(t₂) letztlich durch Schlagschattenvektoren SS_n(t₁) und SS_m(t₂) repräsentiert sind.
In einem Schritt 1.5 erfolgt ein Verlängern der ermittelten Schlagschattenvektoren SS_n(t₁) und SS_m(t₂) entgegen der jeweiligen auf die Erdoberfläche projizierten Sonnenstrahlrichtung (d.h. in Richtung auf die Sonne zu) um eine vorgegebene Strecke H mit dem Betrag |H| zur Erzeugung verlängerter Schlagschatten VSS_n(t₁) mit Betrag |VSS_n(t₁)| = |SS_n(t1)| + |H| und verlängerter Schlagschatten VSS_m(t₂) mit Betrag |VSS_m(t₂)| = |SS_m(t₂)| + |H| . Als Ergebnis dieses Schrittes liegen somit verlängerte zweidimensionale Schlagschattenvektoren: VSS_n(t₁) und VSS_n(t₂) vor.
In einem Schritt 1.6 erfolgt ein Ermitteln von Schnittpunkten SP_k der verlängerten Schlagschatten(vektoren) VSS_n(t₁) mit den verlängerten Schlagschatten(vektoren) VSS_m(t₂), mit k = 1, 2, 3, ..., K und K ≤ MIN(N,M). Als Ergebnis dieses Schrittes liegen somit (zweidimensionale) Geokoordinaten aller Schnittpunkte SP_k vor.
In einem Schritt 1.7 erfolgt ein Ermitteln derjenigen Schnittpunkte SP_p aus den Schnittpunkten SP_k (damit erfolgt eine Auswahl aus der Menge der Schnittpunkte SP_k) bei denen sich die verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) und VSS_m(t₂) im Bereich ihrer jeweiligen Verlängerung H schneiden, mit p = 0, 1, ..., P und P ≤ K. Als Ergebnis dieses Schrittes liegen (zweidimensionale) Geokoordinaten der Schnittpunkte SP_p vor.
In einem Schritt 1.8 erfolgt ein Ermitteln von zu den ermittelten Schnittpunkten SP_p örtlich korrespondierenden georeferenzierten Fußpunkten KGFP_i aus der Menge {FP₁, ..., FP_i) der in den Radardaten ermittelten und bereitgestellten Fußpunkte FP_i, mit KGFP_i ∈ {FP₁, ..., FP_i}. Es werden also aus der Menge aller bereitgestellten Fußpunkte {FP₁, ..., FP} diejenigen Fußpunkte KGFP_i, ermittelt, die örtlich zu den ermittelten Schnittpunkten korrespondieren, d.h. die in einer vorgegebenen Geo-Umgebung der Schnittpunkte SP_p liegen. Diese vorgegebene Umgebung wird bspw. durch einen Kreis mit Radius R_U um einen Schnittpunkt SP_p definiert. Der Radius R_U wird typischerweise im Bereich von 25 cm bis 5 m gewählt und beträgt in dem Ausführungsbeispiel 0,5 m.
In einem Schritt 1.9 erfolgt ein Georeferenzieren der co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder der co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t₂) mittels der ermittelten örtlich korrespondierenden, georeferenzierten Fußpunkte KGFP_i, zur Erzeugung georeferenzierter erster co-registrierter Bilddaten BDRG1(t₁) und/oder georeferenzierter zweiter co-registrierter Bilddaten BDRC2(t₂), wobei eine höhere Georeferenzierungsgenauigkeit der bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkte FP, auf die registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und deren gesamte Pixel und/oder die registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) und deren gesamte Pixel übertragen wird.
In einem Schritt 1.10 erfolgt ein Ausgeben der Bilddaten BDRC1(t₁) und/oder BDRC2(t₂) an eine elektronische Schnittstelle.
2 zeigt einen stark schematisierten Aufbau einer vorgeschlagenen Vorrichtung zur Georeferenzierung von bereitgestellten Bilddaten BD, die mit einem Abbildungssystem aufgenommen wurden und in denen ein Teil der Erdoberfläche abgebildet ist, wobei eine Georeferenzierung der Bilddaten anhand von bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkten FP_i von einzelnen, sich über denselben Teil der Erdoberfläche erhebenden Objekten erfolgt.
Die Vorrichtung umfasst eine erste Schnittstelle 201, mittels der georeferenzierte Fußpunkte FP_i von sich vertikal über den Teil der Erdoberfläche erstreckenden länglichen Objekten OBJ, (101) bereitgestellt werden, mit i = 1, ..., I und eine zweite Schnittstelle 202, mittels der erste Bilddaten BD1(t₁), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine erste Aufnahmezeit t₁ und einen ersten Sonnenstand ST(t₁) abgebildet ist, und zweite Bilddaten BD2(t₂), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine zweite Aufnahmezeit t₂ und einen zweiten Sonnenstand ST(t₂) abgebildet ist, bereitgestellt werden, mit t₁ ≠ t₂, wobei der Teil der Erdoberfläche bei t₁ und bei t₂ von der Sonne bestrahlt wird.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Registrierungseinheit 203, mit der die ersten Bilddaten BD1(t₁) mit den zweiten Bilddaten BD2(t₂) zur Erzeugung von co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und co-registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) registriert werden.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Auswerteeinheit 204, die dazu ausgeführt und eingerichtet ist: in den co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) längliche, insbesondere linien- oder balkenförmige, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₁ erzeugte Schlagschatten SS_n(t₁), und in den co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t₂) längliche, insbesondere linien- oder balkenförmige, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₂ erzeugte Schlagschatten SS_m(t₂) zu ermitteln, mit n = 1, 2, 3, ..., N und m = 1, 2, 3 ..., M; die Schlagschatten SS_n(t₁) und SS_m(t₂) entgegen der jeweiligen auf die Erdoberfläche projizierten Sonnenstrahlrichtung (d.h. in Richtung auf die Sonne zu) um eine vorgegebene Strecke H mit dem Betrag |H| zur Erzeugung verlängerter Schlagschatten VSS_n(t₁) mit Betrag |VSS_n(t₁)| = |SS_n(t1)| + |H| und verlängerter Schlagschatten VSS_m(t₂) mit Betrag |VSS_m(t₂)| = |SS_m(t₂)| + |H| zu verlängern; Schnittpunkte SP_k der verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) mit den verlängerten Schlagschatten VSS_m(t₂) zu ermitteln, mit k = 1, 2, 3, ..., K und K ≤ MIN(N,M); diejenigen Schnittpunkte SP_p aus den Schnittpunkten SP_k, bei denen sich die verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) und VSS_m(t₂) im Bereich ihrer jeweiligen Verlängerung H schneiden zu ermitteln, mit p = 0, 1, ..., P und P ≤ K; und zu den ermittelten Schnittpunkten SP_p örtlich korrespondierende georeferenzierte Fußpunkte KGFP_i zu ermitten, mit KGFP_i ∈ {FP₁, ..., FP_i}.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Georeferenzierungseinheit 204, mit der die ersten Bilddaten BD1(t₁) und/oder die zweiten Bilddaten BD2(t₂) und/oder die co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder die co-registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) mit den ermittelten örtlich korrespondierenden, georeferenzierten Fußpunkten KGFP_i zur Erzeugung georeferenzierter erster Bilddaten BDG1(t₁) und/oder georeferenzierter zweiter Bilddaten BDG2(t₂) und/oder georeferenzierter co-registrierter erster Bilddaten BDRC1(t₁) und/oder georeferenzierter co-registrierter zweiter Bilddaten BDRC2(t₂) georeferenziert werden, wodurch eine höhere Georeferenzierungsgenauigkeit der bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkte FP, auf die ersten Bilddaten BD1(t₁) und/oder die zweiten Bilddaten BD2(t₂) und/oder die registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder die registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) übertragen wird.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung zudem eine Ausgabeschnittstelle 206, mittels der Bilddaten BDG1(t₁) und/oder BDG2(t₂) und/oder BDRG1(t₁) und/oder BDRG2(t₂) ausgegeben werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert wird.
Bezugszeichenliste

1.1 bis 1.10: Verfahrensschritte
201: erste Schnittstelle
202: zweite Schnittstelle
203: Registrierungseinheit
204: Auswerteeinheit
205: Georeferenzierungseinheit
206: Ausgabeschnittstelle

Claims

Verfahren zur Georeferenzierung von bereitgestellten Bilddaten BD, die mit einem Abbildungssystem aufgenommen wurden und in denen ein Teil der Erdoberfläche abgebildet ist, wobei eine Georeferenzierung der Bilddaten anhand von bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkten FP_i von einzelnen, sich über denselben Teil der Erdoberfläche erhebenden Objekten erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: 1.1 Bereitstellen von georeferenzierten Fußpunkten FP_i von sich vertikal über den Teil der Erdoberfläche erstreckenden länglichen Objekten OBJ_i (101), mit i = 1, ..., I; 1.2 Bereitstellen von ersten Bilddaten BD1(t₁), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine erste Aufnahmezeit t₁ und einen ersten Sonnenstand ST(t₁) abgebildet ist, und Bereitstellen von zweiten Bilddaten BD2(t₂), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine zweite Aufnahmezeit t₂ und einen zweiten Sonnenstand ST(t₂) abgebildet ist, mit t₁ ≠ t₂, wobei der Teil der Erdoberfläche bei t₁ und bei t₂ von der Sonne bestrahlt wird, 1.3 Co-Registrieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) mit den zweiten Bilddaten BD2(t₂) zur Erzeugung von co-registrierter erster Bilddaten BDR1(t₁) und co-registrierter zweiter Bilddaten BRDR2(t₂), 1.4 in den co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) Ermitteln von länglichen, insbesondere linien- oder balkenförmigen, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₁ erzeugten Schlagschatten SS_n(t₁) und in den co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t₂) Ermitteln von länglichen, insbesondere linien- oder balkenförmigen, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₂ erzeugten Schlagschatten SS_m(t₂), mit n = 1, 2, 3, ..., N und m = 1, 2, 3 ..., M; 1.5 Verlängern der Schlagschatten SS_n(t₁) und SS_m(t₂) entgegen der jeweiligen auf die Erdoberfläche projizierten Sonnenstrahlrichtung (d.h. in Richtung auf die Sonne zu) um eine vorgegebene Strecke IHI zur Erzeugung (104) verlängerter Schlagschatten VSS_n(t₁) mit Betrag |VSS_n(t₁)| = |SS_n(t₁)| + |H| und verlängerter Schlagschatten VSS_m(t₂) mit Betrag |VSS_m(t₂)| = |SS_m(t₂)| + |H|; 1.6 Ermitteln von Schnittpunkten SP_k der verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) mit den verlängerten Schlagschatten VSS_m(t₂), mit k = 1, 2, 3, ..., K und K ≤ MIN(N,M), 1.7 Ermitteln derjenigen Schnittpunkte SP_p aus den Schnittpunkten SP_k, bei denen sich die verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) und VSS_m(t₂) im Bereich ihrer jeweiligen Verlängerung H schneiden, mit p = 0, 1, ..., P und P ≤ K; 1.8 Ermittelten von zu den ermittelten Schnittpunkten SP_p örtlich korrespondierenden georeferenzierten Fußpunkten KGFP_i; mit KGFP_i ∈ {FP_i, ..., FP_i} 1.9 Georeferenzieren der ersten Bilddaten BD1(t₁) und/oder der zweiten Bilddaten BD2(t₂) und/oder der co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder der co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t₂) mittels den ermittelten örtlich korrespondierenden georeferenzierten Fußpunkten KGFP_i, zur Erzeugung georeferenzierter erster Bilddaten BDG1(t₁) und/oder georeferenzierter zweiter Bilddaten BDG2(t₂) und/oder georeferenzierter co-registrierter erster Bilddaten BDRG1(t₁) und/oder georeferenzierter co-registrierter zweiter Bilddaten BDRG2(t₂), wobei eine höhere Georeferenzierungsgenauigkeit der bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkte FP_i auf die ersten Bilddaten BD1(t₁) und/oder die zweiten Bilddaten BD2(t₂) und/oder die co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder die co-registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte vom Erdboden im Wesentlichen vertikal aufragende längliche, schlanke Objekte sind, beispielsweise Masten, Stangen, oder Träger.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte Radarobjekte sind, die Radarsignaturen aufweisen, deren Fußpunkte FP, als punktförmige Radarsignaturen der Objekte in Radardaten ermittelt wurden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Radardaten nur solche im Wesentlichen punktförmigen Radarsignaturen als Fußpunkte FP, ermittelt werden, bei denen in einer Radardaten-Umgebung mit einem vorgegeben Radius R um einen Schwerpunkt der jeweiligen im Wesentlichen punktförmigen Radarsignatur keine anderen Radarsignaturen vorhanden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkte FP_i eine Georeferenzierungsgenauigkeit GFP von ≤ 0,5 m, insbesondere ≤ 2 cm, ≤ 5 cm, ≤ 10 cm, ≤ 20 cm, ≤ 30 cm oder ≤ 40 cm aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bereitgestellten ersten Bilddaten BD1(t₁) und zweiten Bilddaten BD2(t₂) georeferenziert sind und eine Georeferenzierungsgenauigkeit GBD von ≤ 150 m, insbesondere ≤ 100 m, ≤ 50 m, ≤ 20 m, ≤ 10 m, ≤ 5 m, ≤ 2 m aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strecke H derart gewählt wird, dass sie auf dem Teil der Erdoberfläche einer Strecke von 5 cm bis 500 cm oder 10 cm bis 300 cm oder 25 cm bis 200 cm oder 30 cm bis 100 cm entspricht.
Vorrichtung zur Georeferenzierung von bereitgestellten Bilddaten BD, die mit einem Abbildungssystem aufgenommen wurden und in denen ein Teil der Erdoberfläche abgebildet ist, wobei eine Georeferenzierung der Bilddaten anhand von bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkten FP_i von einzelnen, sich über denselben Teil der Erdoberfläche erhebenden Objekten erfolgt, umfassend: - eine erste Schnittstelle (201), mittels der georeferenzierte Fußpunkte FP_i von sich vertikal über den Teil der Erdoberfläche erstreckenden länglichen Objekten OBJ_i (101) bereitgestellt werden, mit i = 1, ..., I; - eine zweite Schnittstelle (202), mittels der erste Bilddaten BD1(t₁), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine erste Aufnahmezeit t₁ und einen ersten Sonnenstand ST(t₁) abgebildet ist, und zweite Bilddaten BD2(t₂), in denen der Teil der Erdoberfläche für eine zweite Aufnahmezeit t₂ und einen zweiten Sonnenstand ST(t₂) abgebildet ist, bereitgestellt werden, mit t₁ ≠ t₂, wobei der Teil der Erdoberfläche bei t₁ und bei t₂ von der Sonne bestrahlt wird; - eine Registriereinheit (203), mit der die ersten Bilddaten BD1(t₁) mit den zweiten Bilddaten BD2(t₂) zur Erzeugung von co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und co-registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) co-registriert werden; - eine Auswerteeinheit (204), die dazu ausgeführt und eingerichtet ist ◯ in den co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) längliche, insbesondere linien- oder balkenförmige, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₁ erzeugte Schlagschatten SS_n(t₁), und in den co-registrierten zweiten Bilddaten BDR2(t₂) längliche, insbesondere linien- oder balkenförmige, in Sonnenstrahlrichtung zur Zeit t₂ erzeugte Schlagschatten SS_m(t₂) zu ermitteln, mit n = 1, 2, 3, ..., N und m = 1, 2, 3 ..., M; ◯ die Schlagschatten SS_n(t₁) und SS_m(t₂) entgegen der jeweiligen auf die Erdoberfläche projizierten Sonnenstrahlrichtung (d.h. in Richtung auf die Sonne zu) um eine vorgegebene Strecke |H| zur Erzeugung verlängerter Schlagschatten VSS_n(t₁) mit Betrag |VSS_n(t₁)| = |SS_n(t1)| + |H| und verlängerter Schlagschatten VSS_m(t₂) mit Betrag |VSS_m(t₂)| = |SS_m(t₂)| + |H| zu verlängern; ◯ Schnittpunkte SP_k der verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) mit den verlängerten Schlagschatten VSS_m(t₂) zu ermitteln, mit k = 1, 2, 3, ..., K und K ≤ MIN(N,M), ◯ diejenigen Schnittpunkte SP_p aus den Schnittpunkten SP_k, bei denen sich die verlängerten Schlagschatten VSS_n(t₁) und VSS_m(t₂) im Bereich ihrer jeweiligen Verlängerung H schneiden zu ermitteln, mit p = 0, 1, ..., P und P ≤ K; und ◯ zu den ermittelten Schnittpunkten SP_p örtlich korrespondierende georeferenzierte Fußpunkte KGFP_i zu ermitten, mit KGFP_i ∈ {FP₁, ..., FP_i); - Georeferenzierungseinheit (205), mit der die ersten Bilddaten BD1(t₁) und/oder die zweiten Bilddaten BD2(t₂) und/oder die co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder die co-registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) mittels den ermittelten örtlich korrespondierenden georeferenzierten Fußpunkten KGFP_i zur Erzeugung georeferenzierter erster Bilddaten BDG1(t₁) und/oder georeferenzierter zweiter Bilddaten BDG2(t₂) und/oder georeferenzierter co-registrierter erster Bilddaten BDRG1(t₁) und/oder georeferenzierter co-registrierter zweiter Bilddaten BDRG2(t₂) georeferenziert werden, wodurch eine höhere Georeferenzierungsgenauigkeit der bereitgestellten georeferenzierten Fußpunkte FP, auf die ersten Bilddaten BD1(t₁) und/oder die zweiten Bilddaten BD2(t₂) und/oder die co-registrierten ersten Bilddaten BDR1(t₁) und/oder die co-registrierten zweiten Bilddaten BRDR2(t₂) übertragen wird.
Computersystem mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass ein Verfahren, wie vorstehend beschrieben, auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.