DE2143397C3 - Apparat zur Herstellung von Orthophoto-Planbildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Herstellung von Orthophoto-PIanbildern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung betrifft insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, einen Apparat zur Herstellung von farbigen Orthophoto-PIanbildern mit Vergrößerungen, die kleiner als die normalerweise benutzten sind.

Ein Apparat dieser bekannten Gattung ist in der DE-AS 19 36 414 beschrieben. Die darin erwähnten Klischees und Farbklischees sind in der Regel Photos bzw. Aufnahmen, die lichtdurchlässig sind und in Form von Photonegativen, Filmen oder Photoplatten verwendet werden. Diese Photos sind gewöhnlich Luftaufnahmen, die von einem Flugzeug aus von dem überflogenen Gebiet aufgenommen werden. Die beiden Aufnahmen werden gleichzeitig von zwei verschiedenen Stellen des Flugzeugs aus aufgenommen, beispielsweise mittels einer Weitwinkel-Stereomeßkammer. Auf den gemachten Aufnahmen ist das photographierte Gelände konisch oder zentralperspektivisch projiziert. Die Aufgabe der orthophotoskopischen Geräte, zu denen auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zählt, besteht nun darin, ausgehend von der konisch oder zentralperspektivischen Projektion des Geländes dieses in Zylinderprojektion oder in Parallelperspektive abzubilden. Mit dem bekannten Gerät sollen Orthophoto-Karten in Farbe angefertigt werden, wofür eine Vorrichtung zum periodischen Abdecken verwendet wird, die jedoch relativ kompliziert ist und deren planimetrische Präzision zu wünschen übrig läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Apparate so auszubilden, daß sie leicht auszuführen sind, dabei aber die Herstellung von farbigen Orthophoto-PIanbildern ermöglichen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Maßnahmen.

Die Projektionsvorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie vielfarbige Lichtbündel bildet. Es ist dann möglich, mit farbigen Bildern und einer farbempfindlichen Fläche farbige Orthophoto-Planbilder herzustellen.

Die zweite Marke wird zweckmäßig duicn eine fiktive öffnung gebildet, deren Aussehen mit der wirklichen öffnung identisch ist.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

F i g. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Apparats zur Herstellung von Orlhophotoplanbildern;

Fig. 2 zeigt in einer teilweisen Draufsicht die Empfangsvorrichtung für den Empfang der Bilder und die Belichtungsvorrichtung des Apparats;

F i g. 3 ist ein Prinzipschema zur Erläuterung der

Möglichkeiten des Apparats.

In F i g. 1 weist der Apparat 1 zur Herstellung von Orthophotoplanbildern ein Gestell 2 auf, weiches eine optische Projektionsvorrichtung 3 für die Projektion eines stereoskopischen Bildpaares Pa, Pb trägt

Die Vorrichtung 3 enthält zwei Lichttiuellen Ea und Eb sowie zwei Projektoren 3a, 36, deren Abstand E mit Hilfe von Regelmitteln R geregelt werden kann. Die Projektoren 3a, 3b haben Hauptpunkte 4a bzw. 4b.

Die Ausbildung ist so getroffen, daß das Bild eines ι ο Punkts oder einer Zone 5a oder 56 des Bildpaares Pa bzw. Pb sich auf der den Punkt 5a oder 56 mit dem entsprechenden Hauptpunkt 4a bzw. 46 verbindenden Geraden bildet Die Ausbildung ist ferner so getroffen, daß der von der die Punkte 5a oder 56 mit den Hauptpunkten 4a oder 46 verbindenden Geraden mit der Projektionsachse Aa oder Ab gebildete Winkel gleich dem Winkel ist welcher bei der Aufnahme eines jeden Bildes zwischen der die Punkte Sa oder 56 mit dem Knotenpunkt des Aufnahmeobjektivs Oa, Ob verbindenden Geraden und der Visierachse dieses Objektivs Oa bzw. Ob gebildet wurde. Da bei der Aufnahme der Gegenstand praktisch eine unendliche Entfernung von dem Objektiv Oa bzw. Ob hat liegen die Bilder Pa oder Pb in der Brennebene des Objektivs Oa bzw. Ob. Bei der Wiedergabe muß also der Abstand zwischen den Hauptpunkten 4a, 46 und den Bildern Pa, Pb gleich der Brennweite des Aufnahmeobjektivs Oa, Ob stm.

Der Apparat 1 enthält noch einen Halter, welcher durch einen Tisch 6 gebildet wird, dessen Abstand D von der Projektionsvorrichtung durch eine Betätigung H einstellbar ist Der Tisch 6 trägt eine empfindliche Fläche 7, welche wenigstens von dem von dem Projektor 3a kommenden Licht belichtet werden kann.

Der Apparat 1 enthält noch eine Empfangsvorrichtung 8 für den Empfang der ein und demselben Abschnitt des Gegenstands entsprechenden Bildabschnitte der Bilder Pa, Pb.

Diese Empfangsvorrichtung 8 liegt in der Nähe des Tisches 6 zwischen diesem und der Projektionsvorrichtung 3 und ist mit dem Tisch 6 so verschieblich, daß sie sich der Projektionsvorrichtung 3 nähern oder von dieser entfernen kann.

Der Apparat 1 enthält schließlich eine Vorrichtung 9 zur aufeinanderfolgenden Belichtung benachbarter Zonen der empfindlichen Fläche 7. Diese Vorrichtung 9 weist Gleitschienen 10 auf, an welchen die Empfangsvorrichtung 9 so angebracht ist daß sie in einer zu der Ebene des Tischs 6 parallelen Richtung verschieblich ist so Die Gleitschienen 10 sind in einer zweiten Richtung verschieblich, welche zu der ersten senkrecht und zu der Ebene des Tisches 6 parallel ist

Die Vorrichtung 9 umfaßt noch Mittel zur Abdeckung der Abschnitte der empfindlichen Fläche 7, weiche nicht belichtet werden sollen. Diese Mittel weisen im wesentlichen Blenden 11 auf, welche die ganze Zone der empfindlichen Fläche 7 abdecken, welche außerhalb der Orthogonalprojektion des Umrisses der Vorrichtung 8 auf den Tisch 6 liegt Die Blenden 11 sind so ausgebildet, t>o daß sie sich bei Verschiebungen der Vorrichtung 8 in einer zu der Ebene des Tisches 6 parallelen Ebene automatisch ab- oder aufwickeln.

Die Belichtungsvorrichtung 9 besitzt gemeinsam mit der Empfangsvorrichtung 8 eine in dieser letzteren b^r> vorgesehen öffnung 12 zur Belichtung der empfindlichen Fläche 7 mit wenigstens einem aus den Projektoren 3a oder 3d kommenden üchtöündei.

Die Empfangsvorrichtung 8 weist zwei getrennte sichtbare Marken Ma, Mb auf, welche in einer zu der die Hauptpunkte 4a, 46 verbindenden Geraden parallelen Richtung voneinander entfernt sind. Eine der Marken Ma wird durch die genannte öffnung 12 gebildet

Wie insbesondere aus Fig.2 hervorgeht weist die Empfangsvorrichtung 8 einen Block 14 in Form eines rechteckigen Parallelelepipeds auf, in welchem ein Fenster 15 mit einem zu dem Umriß des Blocks 14 parallelen rechteckigen Umriß ausgebildet ist

Zwei Schirme 16a, 166 oder »Schalen« mit praktisch rechteckigem Umriß mit identischen Abmessungen erstrecken sich über die ganze Breite des Fensters 15 aber nur über einen Teil seiner Länge. Diese Schirme sind für den Empfang der ein und demselben Abschnitt des Gegenstands entsprechenden Bildabschnitte der Bilder Pa, Pb vorgesehen. Die Schirme besitzen einen vertieften mittleren Abschnitt in welchem die praktisch mit der Fläche 7 in Berührung stehenden Marken Ma, Mb vorgesehen sind.

Zweckmäßig sind Mittel zur Regelung des Abstands der Schirme 16a, 166 vorgesehen. Diese weisen z. B. eine Spindel 17 auf, welche in fest mit dem Block 14 verbundenen Lagern 18 drehbar gelagert ist und auf ihren beiden Hälften 17a und 176 mit gegenläufigen Gewinden versehen ist. Jede Hälfte 17a, 176 wirkt mit einer fest mit den Schirmen 16a, 166 verbundenen entsprechenden Mutter 19a bzw. 196 zusammen. Die Spindel 17 trägt an einem Ende einen Knopf 20 für ihre Verdrehung und somit zur Einstellung des Abstands der Schirme 16a, 166.

Die öffnung 12 ist in dem Schirm 16a vorgesehen und wird durch einen Spalt mit parallelen Rändern gebildet, dessen Breite und Länge einstellbar sind. Die Einstellung der Länge des Spalts erfolgt durch Verschiebung einer an zu der Richtung der großen Abmessung des Spalts 12 parallelen Führungsstäben 22a beweglichen Anordnung 21a, entgegen der Wirkung von elastischen Rückholmitteln 23a. Um die Anordnung 21a in ihrer neuen Stellung zu halten, wird ein (nicht dargestelltes) Zwischenstück zwischen der Anordnung und einem Anschlag 24a angeordnet.

Der Schirm 166 gleicht dem Schirm 16a, er ist jedoch in bezug auf eine zu der Achse der Spindel 17 senkrechte Ebene symmetrisch zu diesem angeordnet. Die Marke Mb wird zweckmäßig durch einen fiktiven Spalt gebildet, welcher das gleiche Aussehen wie der wirkliche Spalt 12 hat, und dessen Abmessungen unter den gleichen Bedingungen wie die des letzteren regelbar sind.

Es sind Trennmittel vorgesehen, welche an jedem Schirm 16a, 166 und an den Marken Ma, Mb die Übereinanderlagerung von von den beiden Bildern Pa, Pb kommenden Bildausschnitte verhindern. Diese Trennmittel weisen eine Klappe aus zwei undurchsichtigen Teilen 25a, 256 auf, welche mit den Schirmen 16a bzw. 166 verbunden sind, und deren Ebenen senkrecht zu der die Zentren 13a, 136 der Marken verbindenden Geraden liegen. Die Klappe ist zwischen den Marken Ma, Mb angeordnet. Ein schematisch dargestellter Balgen 26 deckt den zwischen den Schirmen 16a, 166 liegenden Abschnitt des Fensters 15 ab, wenn die Schirr"; voneinander Einfernt sind. Ebenso sind (nicht dargestellte) ausdehnbare Blenden zwischen den Schirmen 16a, 166 und dem Block 14 vorgesehen, um die beiderseits der Schirme 16a, 166 liegenden Zonen des Fensters 15 abzudecken.

Es ist zu bermerken. daß Ct Einstellung des Armands

der Schirme l*w, 166 auf andere Weise als in Fig. 2 dargestellt, erfolgen kann. So können z. B. anstatt einer gegenseitigen Verschiebung der Schirme 16a, 166 mehrere Säue von iop.pelten Schirmen 16a, 166 vorgesehen werden, welche in bezug aufeinander festliegt n, deren ALs^:.üwd aber bei den einzelnen Sätzen verschieden ist. Der Block 14 enthält dann Mittel für den schnellen Ein- und Ausbau eines Schirmsatzes. Man erhält dann durch Ersatz eines ersten Satzes, bei weichem die Schirme 16a, 166 in bezug aufeinander festliegen und einen gewissen Abstand haben, durch einen anderen Satz, in welchem die Schirme 16a, 166 ebenfalls in bezug aufeinander festliegen aber einen anderen Abstand als bei dem ersten Satz haben, eine Regelung des Abstands der Schirme 16a, 166 in getrennten Werten.

Der Abstand E der Hauptpunkte 4a, 46 hängt bei einer gegebenen Vergrößerung von den Aufnahmebedingungen der Bilder Pa, Pb ab, insbesondere von dem im allgemeinen »Basisabstand« genannten Abstand zwischen den Stellungen, weiche das Objektiv Oa, Ob des Aufnahmeapparats bei der Aufnahme der Bilder einnahm.

Wenn dieser Basisabstand genau konstant bliebe, würde der Abstand £der Hauptpunkte 4a, 46 konstant sein, und die Projektoren 3a, 36 könnten gegenseitige feste Stellungen einnehmen. Bei den bisher bekannten Apparaten waren jedoch die bereits genannten Regelmittel R so vorgesehen, daß sie insbesondere die Einstellung des Wertes von E in Funktion der Änderungen des Basisabstands ermöglichten.

Bei dem erfindungsgemäßen Apparat gibt man dem Abstand £der Hauptpunkte 4a, 46 einen Wert, welcher nicht nur von dem Basisabstand abhängt, sondern auch um den Abstand der Marken Ma, Mb vermehrt ist.

Es sind optische Mittel 27 mit zwei Visierachsen vorgesehen, um aus der Beobachtung der Marken Ma, Mb und der projizieren Bilder von ein und demselben Abschnitt des Gegenstands entsprechenden Punkten 5a, 56 eine stereoskopische Wiedergabe einer Raummarke und des Abschnitts des Gegenstands zu ermöglichen. Der Abstand der Visierachsen Va, V6 der optischen Mittel 27 hängt von dem Abstand der Marken Ma, Mb ab. Dieser Abstand der Achsen Va, V6 ist so gewählt, daß ein Auge Ya eines Beobachters nur die Marke Ma sieht, d. h. die öffnung 12 und das projizierte Bild des Punktes 5a, während das andere Auge Yb des Beobachters nur die Marke Mbund das projizierte Bild des Punktes 56 sieht.

Die optischen Mittel 27 werden vorzugsweise durch ein Stereoskop mit regelbarem Abstand der Visierachsen gebildet. Bei einem geeigenten Abstand der Marken Ma, Mb ist es jedoch nicht ausgeschlossen, daß ein Beobachter eine unmittelbare Beobachtung vornimmt, wobei dann die optischen Mittel 27 nur durch die beiden Augen des Beobachters gebildet werden.

Zur Herstellung eines Orthophotoplanbildes mittels eines Apparats der oben beschriebenen Art wird dann folgendermaßen vorgegangen.

Man vergewissert sich zunächt, daß der Abstand E der Hauptpunkte 4a, 46 tatsächlich den oben definierten Wert hat, welcher den Abstand der Marken Ma, Mb berücksichtigt Nachdem man die empfindliche Fläche 7 auf den Tisch 6 gelegt und geprüft hat, daß der Abstand der Visierachsen der optischen Mittel 27 dem Abstand der Marken Ma, Mb entspricht, bewirkt man die Bestreichung der empfindlichen Fläche 7 durch Verschiebung der öffnung 12 in einer zu dieser Fläche parallelen Ebene. Indem man mitteln der optischer Mittel /7 die Marken Ma, Mb und die projizienen Bilde: von zwei homologen Punkten oder Zonen 5a, 56 dei beiden Bilder betrachtet, bringt man ständig durch Betätigung der Betätigungsvorrichtung H die untei Ausgang von den beiden Marken Ma, Mb gebildete Raummarke und das erhabene Bild des den projizierter Bildern von 5a, 56 entsprechenden Abschnitts de; Gegenstands zum Zusammenfallen. Dieses Zusammen fallcii der Raummarke und des Abschnitts de; Gegenstands bei stereoskopischer Betrachtung kanr nur erhalten werden, wenn einerseits das projizierte Bild des Punktes oder der Zone 5a auf dem die Marke Ma bildenden Spalt !2 und andererseits das projiziert« Bild des Punkts oder der Zone 56 auf der Marke Mt liegt. Sobald diese beiden Bedingungen nicht mehl gleichzeitig erfüllt sind, scheint die von der Beobachtung der Marke Ma durch das Auge Ya und der Marke Ml durch das Auge Yb herrührende Raummarke über odei unter dem Abschnitt des Gegenstands zu liegen. Dei Apparat ermöglicht also, die Änderungen des Abstand; des Tischs 6 von der Projektionsvorrichtung 3 herzustellen, welche zur Erzielung des Orthophotoplanbildes und der Umwandlung der Kegelprojektion de; eines der Punkte 5a, 56 bildenden Geländes in eine Zylinderprojektion erforderlich sind, und zwar durch die steroskopische Beobachtung voii zwei ein und demselben Abschnitt des Gegenstands entsprechenden Bildern. Da die Bilder der Zonen 5a, 56 auf dem Tisch ί getrennt sind und nur das Bild der Zone 5a die Marke Ma überdeckt, d. h. die öffnung 12, wird die empfindliche Fläche nur durch das von dem Projektor 3t kommende Lichtbündel belichtet. Man erhält so ein Orthophotoplanbild des Bildes Pa auf der Fläche 7.

Es ist ohne weiteres klar, daß der Projektor 3a mit mehrfarbigem Licht arbeiten kann, und daß man, wenn das Bild Pa farbig ist und die empfindliche Fläche 7 nach Entwicklung ein farbiges Bild geben kann, ohne Schwierigkeit ein farbiges Orthophotoplanbild erhalten kann. Es ist zu bemerken, daß, da die öffnung 12 praktisch mit der empfindlichen Fläche 7 in Berührung steht, eine ausgezeichnete planimetrische Präzision des Orthophotoplanbildes aufrechterhalten wird.

Ferner ist zu bemerken, daß der Apparat die Herstellung von Orthophotoplanbildem mit Vergrößerungen ermöglicht, welche nicht mehr durch den Platzbedarf der Projektoren 3a, 36 begrenzt sind.

Aus Fig.3 geht nämlich hervor, daß für gegebene Bilder Pa, Pb der Abstand ρ zwischen den Bildern und den Hauptpunkten 4a, 46 vorgegeben ist, da er, wie oben erläutert, gleich der Brennweite des Aufnahmeapparats ist Unter diesen Bedingungen müssen zur Erzielung eines Orthophotoplanbildes mit einer gegebenen Vergrößerung γ die projizierten Bilder der Abschnitte 5a, 56 in einem Abstand pf von den Hauptpunkten 4a, 4L· liegen, welcher durch die bekannten Größen ρ und y vollständig bestimmt wird. Die optischen Projektionssysteme der Projektoren 3a, 36 müssen solche Brennwei ten haben, daß die Punkte oder Zonen 5a, 56 Bilder haben, welche in der Entfernung pf von den Hauptpunk ten 4a, 46 liegen. Aus dem Schema der F i g. 3 geht klar hervor, daß, wenn mit einer kleineren Vergrößerung γ gearbeitet werden soll, dta, wenn der Abstand pf abnimmt, infolge der Beibehaltung der Richtung der Geraden 5a -4a und 56- 46 die Bilder Ia, Ib der Puntke 5a, 56 auseinanderrücken, wenn die Bilder Pa, Pb fest bleiben. Es ist möglich, den Abstand der Bilder Ia, Ib konstant zu halten, indem man die Bilder Pa. Pb

einander nähert, bis sic aneinanderstoßen. Der /■■ LiLüüd der Bilder h, lh kann ab?·" dann nicht meh; konstant gehalten werden, außer, wenn sich die Bilder Pa, Pb überlappen. Diese Überlappend ist ungünstig, da sie einen Teil der Bilder unbenutzbar rn.icht.

Wenn mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit geringen Vergrößerungen gearbeitet werden soll, genügt es. den Abstand der Marken Ma, Mb so weit zu vergrößern, daß die Bilder la, Ib von zwei homologen Punkten mit den Marken Ma, Mb zusammenfallen können. Bei einer Veränderung des Abstände der Marken Ma, Mb wird natürlich auch der Abstand der Visierachsen der optischen Mittel 27 entsprechend verändert.

Der erfindungsgemäßi: Apparat ermöglicht also trotz seines einfachen Äufbaus die Herstellung von farbigen Orthophotoplanbildern mit einer guten planimetrischen Präzision. Ferner ermöglicht der Apparat die Herstellung von Üi thophotoplanbildern mit geringen Vergrößerungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Apparat zur Herstellung von Orthophotoplanbildern mit einer optischen Projektionsvorrichtung zur Projizierung eines stereoskopischen Bildpaares eines Gegenstands mit zwei Projektionszentren, einem Halter zur Aufnahme einer lichtempfindlichen Fläche, wobei der Abstand des Halters von der Projektionsvorrichtung regelbar ist, einer Empfangsvorrichtung zum Empfang der Bilder von ein und demselben Abschnitt des Gegenstands entsprechenden Abschnitten der Bilder, welche in der Nähe des Haitars zwischen diesem und der Projektionsvorrichtung liegt, und einer Belichtungsvorrichtung zur aufeinanderfolgenden Belichtung aufeinanderfolgender Zonen der lichtempfindlichen Fläche durch eine in der Empfangsvorrichtung vorgesehenen öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsvorrichtung zwei sichtbare, getrennte Marken (Ma, Mb) aufweist, welche in einer zu der die Hauptpunkte (4a, 4b) miteinander verbindenden Geraden parallelen Richtung voneinander entfernt sind, wobei eine (Ma) dieser Marken durch die genannte öffnung (12) gebildet wird, während der Abstand der Hauptpunkte (4a, Ab) für eine gegebene Vergrößerung (γ) gleich einem Abstand ist, welcher von den Aufnahmebedingungen der Bilder (Pa, Pb) abhängt und um den Abstand der Marken (Ma, Mb) vergrößert ist, und daß optische Mittel (27) mit zwei Visierachsen (Va, Vb) vorgesehen sind, deren Abstand von dem Abstand der Marken (Ma, Mb) abhängt, und daß die lichtempfindliche Fläche (7) nur von dem mit der öffnung (12) zusammenfallenden Bild belichtet wird.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsvorrichtung mehrfarbige Lichtbündel liefert.

3. Apparat nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die benutzten Bilder (Pa, Pb) farbig «o sind und daß die empfindliche Fläche (7) nach der Entwicklung farbige Bilder geben kann.

4. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Marke (Mb) durch eine fiktive öffnnung gebildet wird, welche « das gleiche Aussehen wie die wirkliche Öffnung (12) hat.

5. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsvorrichtung (8) Trennmittel (25a, 25b) aufweist, welche die so Überlappung der von den beiden Bildern (Pa, Pb) kommenden Lichtstrahlen auf den beiden Marken (Ma, Mtyverhindem.

6. Apparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennmittel eine undurchsichtige Klappe (25a, 25b) aufweisen, deren Ebene senkrecht zu der die Zentren (13a, \3b) der Marken (Ma, Mb) verbindenden Geraden liegt, wobei die Klappe sich zwischen den Marken befindet.

7. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, e>o dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsvorrichtung (8) Mittel (17) zur Regelung des Abstands der Marken (Ma, λ/i^aufweist.

8. Apparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel (27) Mittel zur t>5 Regelung des Abstands der Visierachsen (Va, Vb) aufweisen.

9. Apparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Regelung des Abstands der Marken eine Spindel (17) mit zwei mit gegensinnigen Gewinden versehenen Abschnitten aufweist, welche mit mit den Marken verbundenen Muttern (19a, 19/^zusammenwirken.

10. Apparat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsvorrichtung (8) einen Block (14) aufweist, welcher ein Fenster (15) enthält, in welchem zv/ei je eine Marke (Ma, Mb) und eine Mutter (19a, 19b) tragende Schirme (16a, 16b) gleitend verschieblich sind.