DE1261391B - Verfahren zur Herstellung eines differentiell entzerrten orthogonalen Bildplanes vonraeumlichen Objekten und Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W¥W PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

G03b

Deutsche Kl.: 57 a-5/09

Z11705IX a/57 a
13. August 1965
15. Februar 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Herstellen eines differentiell entzerrten orthogonalen Bildplanes von räumlichen Objekten durch die Projektion von Zentralperspektiven Aufnahmen des Objektes und mittels eines laufenden Blendenspaltes vorgenommener streifenweiser Belichtung photographischer Schichten unter fortlaufender, dem Höhenprofil des Objektes angepaßter Änderung des Abbildungsmaßstabes.

Bei den bekannten Verfahren und Anordnungen dieser Art (vgl. hierzu z. B. die deutsche Patentschrift 1184 626) wird zum Zwecke der sogenannten differentiellen Entzerrung der Abbildungsmaßstab eines Orthoprojektors nach den in einem Stereoauswertegerät gemessenen Höhenprofilen gesteuert. Dieser Vorgang kann sowohl in direkter Kopplung beider Geräte als auch über einen Profilspeicher erfolgen, wobei das Aufzeichnen und Abtasten der Profile auf beliebige Art z. B. mechanisch, optisch, photoelektrisch oder auch elektromagnetisch erfolgen kann.

Der Nachteil dieser bekannten Verfahren ist darin zu sehen, daß der streifenweise belichtete Orthophotoplan zwar in der Streifenlängsrichtung differentiell, in der Querkomponenten jedoch nur stufenweise (entsprechend der aus wirtschaftlicher Erwägung gewählten Streifenbreite) entzerrt ist.

Bei den herkömmlichen Orthoprojektionen auf eine ebene, horizontale Projektionsfläche (Orthophotoplan) treten deshalb außer den bekannten Klaffen je nach der Querneigung (quer zur Richtung des Belichtungsstreifens bzw. der Richtung der Profilmessungen) des räumlichen Objektes, z. B. des aufgenommenen Geländes, Doppelabbildungen in benachbarten Belichtungsstreifen oder Detailausfall zwischen benachbarten Streifen auf.

Diese Fehlererscheinungen lassen sich zwar, wie in der oben zitierten Patentschrift ausführlich dargelegt ist, durch die lineare Interpolation von Zwischenprofilen verringern, jedoch erhöht sich hierbei infolge der vergrößerten Anzahl der Belichtungsstreifen im selben Maße die Laufzeit des Projektors bei der Belichtung des Orthophotoplanes.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zu entwickeln, das (die) es gestattet, die an den Belichtungsstreifenrändern auftretenden Klaffen, Doppelabbildungen und Detailausfälle weitgehend zu beseitigen und gleichzeitig optimale Nachbargenauigkeit und Lagegenauigkeit der Bildpunkte in beiden Koordinatenrichtungen (in Richtung der Belichtungsstreifen und quer dazu) des Bildplanes zu erzielen, ohne daß hierbei eine wesentliche Vergrößerung der Projektorlaufzeit und der Verfahren zur Herstellung eines differentiell
entzerrten orthogonalen Bildplanes von
räumlichen Objekten und Anordnung zur
Durchführung des Verfahrens

Anmelder:

Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim

Als Erfinder benannt:

Herbert Mondon, 7082 Oberkochen

Scannzeiten (Vergrößerung der Anzahl der zu messenden Höhenprofile) erforderlich ist.

Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß während der Projektion der durch jeweils zwei vorgegebene Höhenprofile begrenzten Bildstreifen ein eine affine Entzerrung bewirkendes optisches Element über dem laufenden Blendenspalt in Abhängigkeit von der jeweiligen Profilhöhendifferenz bewegt wird.

Eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung enthält beispielsweise ein mit dem Laufspalt eines Orthoprojektors verbundenes, aus Lichtleitfasern zusammengesetztes Entzerrungselement, dessen dem Projektor zugewandte Auffangfläche alle zu entzerrenden Neigungen bzw. Steigungen des räumlichen Objektes enthält und dessen Fasern mindestens an der dem Orthophotoplan zugewandten Grundseite senkrecht zum Orthophotoplan verlaufen.

Durch eine eine elektrische Nachlaufeinrichtung enthaltende Steuereinrichtung wird dieses Entzerrungselement derart eingestellt, daß die der jeweilig eingebenen Profilhöhendifferenz entsprechende Neigung bzw. Steigung seiner Auffangfläche senkrecht über dem Laufspalt zu liegen kommt..

Die Erfindung sei nun an Hand der F i g. 1 bis 4 c näher erläutert:

In der F i g. 1 sind von den bekannten Einzelheiten einer Orthoprojektionseinrichtung der besseren Übersicht wegen nur die im Zusammenhang mit der Erfindung wesentlichen Teile schematisch eingezeichnet.

Mit 1 ist der eigentliche Projektor mit dem Projektionszentrum O angedeutet. 2 istdie zugeordnete, den Orthophotoplan aufnehmende Projektionsebene. Unmittelbar über dem Orthophotoplan wird der die Spaltblende 3 tragende Blendenwagen 4 mit Hilfe der

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Führungsschiene 5 in Richtung y, die der Längsrichtung der Belichtungsstreifen 6 entspricht, geführt (die für eine mäanderförmige Führung der Spaltblende 3 erforderliche Führung zur Versetzung um eine Streifenbreite b in der ^-Richtung am Ende bzw. Anfang einer jeden Streifenbelichtung ist fortgelassen). Der relative Abstand h = ζ + c des Pxojektionszentrums O von der Projektionsebene 2 ist durch eine nicht näher dargestellte bekannte Steuereinrichtung verstellbar und wird durch den Augenblickswert des für den jeweiligen Belichtungsstreifen ausgemessenen Höhenprofils, z. B. des dem rechten Streifenrand des Belichtungsstreifens 6 zugehörigen Höhenprofil η in

lieh abgetasteten Profilhöhe Z₁ bzw. Z₂' Spannungen Ji₁ bzw. u₂ abgreifen und über elektrische Zuleitungen 28, 29 an die Ausgänge 30, 32 des Geberteiles legen. Mit U ist die Speisespannung der Potentiometer 26 und 27 bezeichnet.

Die dem AugenblickshöhenwertZ₁' am Profil« entsprechende Spannung^ wird über den Steuereingang 30' und die Zuleitung 32 .an den Mittelabgriff ISc des Potentiometers 15 gelegt. Das Potentiometer 15 bzw. die daran angelegte Speisespannung U' sind so bemessen, daß die der maximalen positiven bzw. negativen Profilhöhendifferenz entsprechenden Spannungsdifferenzen erfaßt werden können. Die am Steuereingang 31' anliegende und dem Augenblicks-

des Differenzverstärkers 17 gegeben. Über die Zuleitung 16 gelangt die mittels des Schleifkontaktes 14 am Potentiometer 15 abgegriffene Vergleichsspan-

der bei Orthoprojektoren üblichen Weise gesteuert

(vgl. hierzu auch oben zitierte Patentschrift), ζ ist 15 höhenwert z_z' am Profil n-1 entsprechende Spanhierbei eine dem Augenblickswert des Höhenprofils nung u₂ wird über die Zuleitung 33 an einen Eingang proportionale Größe und c eine noch näher zu er- " " ' - -

läuternde Konstante.

Nach der Erfindung ist nun oberhalb des die
Belichtung vornehmenden Spaltes 3 ein aus Licht- 20 nung u_v an den zweiten Eingang des Verstärkers 17-leitfasern zusammengesetzter Ring 7 angeordnet, Solange zwischen den in den Differenzverstärker 17 dessen Fasern senkrecht zur Projektionsebene 2 eingegebenen Spannungen ein Spannungsunterschied orientiert sind. Die dem Projektionszentrum O züge- besteht, wird in bekannter Weise mit der verstärkten wandte Auffangfläche 8 dieses Faseroptikringes weist Differenzspannung der Nachlaufmotor 12 je nach außer einem zur Projektionsfläche 2 parallel gerich- 25 Größe und Richtung der Differenzspannung in der teten und die horizontale Linie 0'-0' enthaltenden
Flächenelement noch verschiedenartige geneigte
Flächenelemente auf, die den Neigungen bzw. Steigungen des abzubildenden räumlichen Objektes, z. B.

einen oder anderen Richtung verdreht, bis auf Grund der dabei über die Welle 13', dem Getriebe 13" und der Gewindespindel 13 vorgenommenen Verschiebung des Schleifkontaktes 14 die vom Schleifkontakt

eines unebenen Geländes, entsprechen. Die Größe c 30 14 am Potentiometer 15 abgegriffene Spannung u_v ist dabei der feste Abstand der horizontalen Linie und die der Profilhöhe Z₂' entsprechende Spannung M₂ 0'-0' der Auffangfläche 8 des Faseroptikrings 7 von gleich groß sind. Die Stellung des Schleifkontaktes

14 gegenüber dem Mittelabgriff 15 c des Potentiometers 15 entspricht dann der Differenz der beiden bei der Profilabtastung gewonnenen Spannungen Δ u ~u₂ -U₁ und somit auch der augenblicklichen Profilhöhendifferenz Az' = Z₁ -Z₂. Bei Gleichheit der Profilhöhen Z₁ = Z₂ würde der Taster 14 im

der Projektionsebene 2.

Eine detaillierte Darstellung des Faseroptikringes 7 ist in den Fig. 2a bis 2d gegeben. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 2a den Ring in einer Seitenansicht und Fig. 2b in der Draufsicht. In der Fig. 2c ist der Ring im Schnitt II nach F i g. 2 a dargestellt. F i g. 2 d

Punkte 15 c des Potentiometers 15 zu stehen kommen.

zeigt den Verlauf des Außenmantels des Ringes in 4° Der in Fig. 1 dargestellte Faseroptikring7 ist so abgewickelter Darstellung. Mit 7' sind einige der zu justieren, daß im letzten Fall die horizontale Linie groß dargestellten Lichtleitfasern be-

0'-0' der Auffangfläche 8 über der Längsausdehnung (jc-Richtung) des Belichtungsspaltes 3 zu liegen kommt. Da die Drehung des Faseroptikringes 7 und

übertrieben
zeichnet.

Wie in der F i g. 1 weiter dargestellt, ist der Faseroptikring 7 in einem verzahnten Drehkranz 9 gefaßt 45 die Lage des Abtasters 14 über die Gewindespindel und zusammen mit diesem um die Achse 10 drehbar 13, Antriebsrad 11 und Zahnkranz 9 miteinander gelagert. Angetrieben wird der Drehkranz 9 über das gekoppelt sind, läßt sich durch geeignete Orientierung verzahnte Antriebsrad 11, die Gewindespindel 13 und des Faserringes und Festlegung der Drehrichtung erden Nachlaufmotor 12. Die mit dem Antriebsrad 11 reichen, daß die der abgetasteten Profilhöhendifferenz fest verbundene Gewindespindel 13 trägt einen mit 50 entsprechende Neigung der Oberfläche 8 des Fasereinem Muttergewinde versehenen Tastkontakt 14, der optikringes 7 senkrecht über dem Belichtungsspalt 3 sich bei einer Drehung der Spindel 13 über ein Poten- zu liegen kommt.

tiometer 15 bewegt. Von dem Tastkopf 14 führt eine Zur Wirkungsweise des Entzerrungselementes nach

elektrische Leitung 16 zu einem Differenzverstärker der Erfindung, welches in den Fig. 1 und2beispiels-17. Die Elemente 12, 14 bis 17 sind Teile des in der 55 weise als ringförmiger Faseroptikkörper 7 dargestellt Fig. 3 detaillierter dargestellten Ausführungsbeispiels ist', ist an Hand der Fig. 4 a, 4 b und 4 c noch einer Steuereinrichtung zum Einstellen des Faser- folgendes zu bemerken: optikringes 7. In der schematischen Darstellung der Fig. 4a

Die Steuereinrichtung enthält beispielsweise zwei bis 4 c ist mit O wiederum das Projektionszentrum die gespeicherten Profile, z.B. das Profil« und das 60 und mit 1' die senkrecht zur Zeichenebene verlauvorangehende Profil n-1, abtastende Tastköpfe 18,19, fende Bildebene bezeichnet 2 ist die den Orthoderen geteilte Photoempfänger 20, 21 die ProfilUnien photoplan enthaltende Projektionsebene (ebenfalls in bekannter Weise einfangen. Die Tastköpfe 18, 19 senkrecht zur Zeichenebene verlaufend). Mit 3 ist der werden dabei durch die Führungen 22, 23 senkrecht Belichtungsspalt angedeutet, der bei der Streifenzur Profilgrundlinie x' geführt (vgL hierzu auch die 65 belichtung senkrecht zur Zeichenebene über dem

oben zitierte Patentschrift). Die Tastköpfe 18,19 sind mit Schleifkontakten 24, 25 verbunden, die an den Potentiometern 26, 27 entsprechend der augenblick-

Orthophotoplan geführt wird. Der im Schnitt dargestellte Faseroptikring 7 ist bei den einzelnen Figuren in verschiedenen der jeweiligen Profilneigung ent-

sprechenden Stellungen eingezeichnet, b ist wiederum die Belichtungsstreifenbreite, die der Längsausdehnung des Belichtungsspaltes 3 in der ^-Richtung der Projektionsebene 2 entspricht, ζ ist der von der jeweiligen Profilhöhe abhängige Abstand des Projektionszentrums O von der Bezugsfläche 2" (senkrecht zur Zeichenebene) und c der stets gleichbleibende Abstand der Bezugsfläche 2" von der Projektionsfläche 2. Der Abstand ζ wird durch das der rechten Kantet des Belichtungsspaltes 3 zugeordnete Profil η ίο (senkrecht zur Zeichenebene verlaufend) gesteuert.

In den Fig. 4a bis 4c ist angenommen, daß die Profilhöhe des Profils η in den hier dargestellten Belichtungsabschnitten die gleiche ist und somit die Punkte A₀, A₁ und A₂ in gleicher Höhe liegen, was wiederum gleich große Projektionsabstände ζ bedeutet. Das der linken Blendenkante B zugeordnete Profil n-1 ändert aber seine Profilhöhe gemäß den Punkten S₀, B₁ und B₂.

In der F i g. 4 a ist angenommen, daß die Profilhöhe von A₀ und B₀ gleich sind, also in der Querrichtung von Profil n-1 zu Profil η keine Profilhöhendifferenz auftritt. In diesem Fall ist die Strecke A₀-B₀ bereits in der Bezugsebene 2" entzerrt, so daß keine weitere Entzerrung durch das Element 7 erforderlich ist und dieses also in seiner Nullstellung, d. h. ebenes Flächenelement der Auffangfläche 8 über den Belichtungsspalt 3, eingestellt ist.

In dem Belichtungsabschnitt nach Fig. 4b ist die Profilhöhe des Punktes B₁ größer als die des Punktes A₁. Eine der orthogonalen Projektion entsprechende Entzerrung erfolgt nur dann, wenn der zugeordnete Punkt der Auffangfläche 8 ebenfalls in gleichem Maße höher verlegt wird. Die Punkte i

und B₂ sind dann vollkommen entzerrt. Für die da- ~ ' eine

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zwischenliegenden Punkte erreicht man nun
weitgehende Entzerrung dadurch, daß man das zwischen A₁ und B₁ verlaufende Querprofil durch eine gleichmäßige (lineare) Steigung der Auffangfläche 8 annähert und das eingefangene Bild über die senkrecht zur Projektionsebene 2 ausgerichteten Lichtfasern T auf den Orthophotoplan projiziert. Bei dem in Fig. 4c dargestellten Belichtungsabschnitt ist die Profilhöhe des Punktes B₂ niedriger als die des Punktes A₂, dem durch eine entsprechende Neigung der Auffangfläche 8 des Faseroptikringes 7 Rechnung getragen wird. Durch die so vorgenommene differentielle optische Interpolation des Querprofils erspart man sich die explizite Erfassung der Zwischenprofile, wie sie beispielsweise noch bei dem Verfahren nach der oben zitierten Patentschrift erforderlich ist, und es findet eine fortlaufende Belichtung über die ganze Streifenbreite unter gleichzeitiger Berücksichtigung aller interpolierten Zwischenprofile statt. Die Entzerrung des gesamten Photoplanes erfolgt in der Streifenrichtung (y-Richtung) in bekannter Weise mit Hilfe der gemessenen Profile und in der Richtung quer zur Streifenrichtung (^-Richtung) gleichzeitig durch die entsprechend der Profilhöhendifferenz gesteuerte Einstellung des Entzerrungselementes nach der Erfindung.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist keineswegs an die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele gebunden. So läßt sich beispielsweise das Entzerrungselement auch als langgestreckter Faserkörper oder auch als Stufenprisma aus gewöhnlichem Glasmaterial herstellen, wichtig ist nur, daß dieser Körper alle zu entzerrenden Neigungen enthält und diese wahlweise entsprechend der jeweiligen Profilhöhendifferenz über dem Belichtungsspalt gebracht werden können. Ebenso läßt die beispielsweise angegebene Steuereinrichtung noch viele Variationen zu, ohne sich von der oben dargelegten Grundidee zu entfernen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines differentiell entzerrten Bildplanes von räumlichen Objekten durch die Projektion von Zentralperspektiven Aufnahmen des Objektes und mittels eines laufenden Blendenspalts vorgenommener streifenweiser Belichtung photographischer Schichten unter fortlaufender, dem Höhenprofil des Objektes angepaßter Änderung des Abbildungsmaßstabes, dadurch gekennzeichnet, daß während der Projektion der durch jeweils zwei vorgegebene Höhenprofile begrenzten Bildstreifen ein eine affine Entzerrung bewirkendes optisches Element über den laufenden Blendenspalt in Abhängigkeit von der jeweiligen Profilhöhendifferenz bewegt wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit dem Laufspalt eines Orthoprojektors verbundenes, aus Lichtleitfasern zusammengesetztes Entzerrungselement, dessen dem Projektor zugewandte Auffangfläche alle zu entzerrenden Neigungen bzw. Steigungen des räumlichen Objektes enthält und dessen Fasern mindestens an der der photograpliischen Schicht (Orthophotoplan) zugewandten Grundseite senkrecht zum Orthophotoplan verlaufen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine eine elektrische Nachlaufeinrichtung enthaltende Steuereinrichtung, die das Entzerrungselement derart einstellt, daß die der jeweiligen eingegebenen Profilhöhendifferenz entsprechende Neigung bzw. Steigung seiner Auffangfläche senkrecht über dem Laufspalt zu liegen kommt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1184 626.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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