DE2259762B2 - Verfahren zur automatischen Auswertung von Stereobildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Auswertung von Stereobildern, bei dem die Bilder abgetastet und identische Punkte durch Korrelation der Abtastsignale bestimmt werden.

Ein solches Verfahren ist z. B. aus der US-PS 31 45 303 bekannt Das Gerät weist eine Einrichtung für das Führen kleiner Lichtpunkte Ober die beiden Stereobilder auf. Die Lichtpunkte werden in Obereinstimmung mit dem Bilddetail auf den Stereobildern moduliert Die Korrelation der mit der Bildinformation modulierten Abtastsignale wird zur Identifizierung von konjugierten oder identischen Punkten herangezogen. Bei konjugierten Punkten weist die Korrelation ein Maximum auf. Die Koordinaten der konjugierten Punkte auf den beiden Stereobildern werden dann Ober Rechnung der Position derjenigen Punkte in der tatsächlichen Szene, d.h. im Normalfall in der Landschaft, benutzt die durch Paare zueinander konjugierter Bildpunkte bestimmt sind.

Einander entsprechende Gegenstände oder Bilddetails auf den beiden Stereobildern weisen unterschiedliche Formen auf, da jedes Stereobild die Szene von einem anderen Aufnahmepunkt aus darstellt Andere Faktoren wie eine unterschiedliche Filmschrumpfung, führen auch dazu, daß einander entsprechende Bilddetails auf verschiedenen Stereobildern unterschiedliche Formen aufweisen. Bekannte automatische Stereobildauswertegeräte, die genauere Messungen gestalten, ermöglichen, daß der Lichtpunkt auf dem einen Stereobild einem Abtastweg folgt der von dem Abtastweg des Lichtpunktes auf dem anderen Bild etwas abweicht so daß jeder Punkt längs einander entsprechender Bildelemente bewegt wird. Eines der Hauptprobleme auf diesem Gebiet der Photogrammetric ist die Frage, wie die unterschiedlichen Abtastwege über die beiden Stereobilder ausgelegt sein müssen, so daß bei der Abtastung konjugierte Bildinhalte abgetastet werden. Die Abtastbahnen, die für eine Abtastung von Punkten auf konjugierten Bildinhalten der beiden Stereobilder eingehalten werden müssen, wurden bisher durch die Bestimmung der Paralaxen auf verschiedenen Gebieten um verschiedene interessierende Punkte herum und durch Benutzung dieser Paralaxenmessungen zur Berechnung der Abtastbahnen bestimmt Das Erfordernis einer solchen Abtastformung, die in der englischen Literatur als »scan shaping« bezeichnet wird, vergrößert die Komplexität des Ausfertevorgangs und damit die Kosten unter gleichzeitiger Verringerung der Arbeitsgeschwindigkeit der Auswertegeräte.

Das Ausmaß der erforderlichen Abtastformung oder des Unterschieds zwisrhen den von den beiden Abtastlichtpunkten auf den Stereobildern einzuhaltenden Abtastformen ist durch die Natur des durch die Bilder dargestellten Geländes bestimmt Wenn das Gelände Zufallscharakter aufweist wird die Bewegung des auf das eine Stereobild auffallenden Punktes sehr unregelmäßig und damit von der Bewegung des auf das andere Stereobild auffallenden Punktes mehr abweichend sein. Zusätzlich müssen die Lichtpunkte auf den beiden Stereobildern sehr schnell bewegt werden, um alle interessierenden konjugierten Punkte auf den beiden Stereobildern in einer wirtschaftlich vernünftigen Zeit durch die Korrelation der zugeordneten Abtastsignale bestimmen zu können. Weil die Abtastlichtpunkte in einem komplexen Abtastmuster bewegt werden müssen, sind bei den meisten automatischen Auswertegeräten — so auch bei dem in der US-PS 3145 303 gezeigten Gerät — eine oder mehrere Kathodenstrahlröhren vorgesehen, deren Brennfleck als Lichtquelle für die Abtastpunkte dient. Eine Kathodenstrahlröhre gibt aber ein relativ schwaches Lichtsignal ab. Die durch die Information der Stereobilder modulierten Lichtpunkte weisen daher ein sehr kleines Signal-Rauschverhältnis auf, das zu erheblichen Fehlern in den Korrelationsmessungen führt Obwohl in den bekannten Auswertegeräten Kathodenstrahlröhren verwendet werden, sind sie darüber hinaus wegen der

ίο großen Anzahl von Punkten auf dem zweiten Stereobild, die mit jedem Punkt auf dem ersten Stereobild zur Identifizierung eines Paares konjugierter Punkte verglichen werden müssen, sehr langsam. Darüber hinaus weisen üblicherweise Teilbereiche mancher Stereobilder relativ wenig Bilddetail auf. Die zum Stand der Technik gehörigen Stereobildauswertegeräte arbeiten oft nicht mehr richtig, wenn bei der Auswertung ein solcher Bildbereich zur Auswertung ansteht. Der Bildinhalt auf dem zweiten Stereobild, der konjugiert zu dem auf einer Abtastlinie auf dem ersten Stereobild liegenden Gildinhalt ist kann auf einer Abtastlinie aus einer Vielzahl von verschiedenen Abtastrichtungen liegen. Daher sind die zum Stand der Technik gehörigen Stereobildauswertegeräte oft nicht in der Lage, eine Abtastung über einen wenig Bilddetail aufweisenden Bereich zu führen und in diesem Bereich die Bestimmung identischer, d. h. zueinander konjugierter Punkte fortzusetzen, wenn die Lichtpunkte auf Bildbereiche der Stereobilder gelangen, die mehr Bilddetail

M aufweisen.

Aus dem Aufsatz »Automatic Map Compilation Using Digital Techniques« von J. V. Sharp et al, veröffentlicht in »Photogrammic Engineering« 1965, Seiten 223-238, ist es bekannt Stereobilder mit Hilfe eines Brennflecks einer Kathodenstrahlröhre abzutasten, bei dem der Lichtpunkt in x- Richtung über das Stereobild geführt wird, das üblicherweise Verzerrungen infolge von Luftbrechung, Linsenverzerrung, Filmschrumpfung und dergleichen aufweist.

•to Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der im Oberbegriff des vorstehenden AnsDruches 1 genannten Art zu schaffen, bei dem die Zahl der mit einem Punkt auf einem Bild zu korrelierenden Punkte beschränkt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Bestimmung der Korrelation auf solche Punkte beschränkt wird, die im wesentlichen auf epipo'aren Linien liegen.

Unter einer sich über ein Stereobild erstreckenden epipolaren Linie wird eine Linie verstanden, die die Schnittlinie der Bildebene des Stereobildes mit einer epipolaren Ebene 'st. Eine epipolare Ebene ist jede Ebene, die die Aufnahmeorte der beiden Stereobildpr und damit die Basis und die wenigstens einen Punkt der drrch die beiden Stereobilder dargestellten Szene enthält. Es gibt damit eine unendlich große Anzahl von verschiedenen möglichen Epipolarebenen bei zwei Stereobildern. Die verschiedenen Epipolarebenen können durch Auswahl einer Epipolarebene und durch

ω Drehung dieser Eoipolarebene um die Basis erzeugt werden.

Da die Stereobilder üblicherweise auf einer planen Oberfläche erzeugt werden, schneiden die Epiptilarebenen die Photographien längs gerader Linien mit

&"> Ausnahme des Ausnahmefalls, in dem die Epipolarebene parallel zu dem eimn oder dem anderen der beiden Stereobilder liegt.
Gerade Epipolarlinien können aber auch auftreten,

wenn die Stereobilder auf bestimmten nichtplanen Oberflächen aufgezeichnet werden. Sie bleiben z. B. gerade Linien auf Stereobildern, die auf Zylindern aufgezeichnet werden, deren Achsen sich parallel zur Basis erstrecken, oder auf konischen Flächen, deren Spitzen auf der Basis liegen. Selbst unter Bedingungen, die noch weniger ideal als die vors'.ehend genannten sind, können die Epipolarlinien für alle praktischen Zwecke als gerade oder wenigstens als im wesentlichen gerade betrachtet werden.

Verschiedene epipolare Ebenen schneiden das Stereobild an verschiedenen Stellen und führen damit zu verschiedenen epipolaren Linien. Der Ausdruck »entsprechende epipolare Linie« wird im folgenden zur Identifizierung der beiden Epipolarlinien, je eine auf einem Stereobild, verwendet, die durch ein und dieselbe epipolare Ebene erzeugt werden. Epipolare Linien auf zwei Stereobildern, die eine Szene von verschiedenen Aufnahmeorten aus gleicher Höhe betrachten, verlaufen parallel zur Projektion der die beiden Aufnahmeorte verbindenden Basis auf die beiden Stereobilder. Die epipolaren Linien auf Stereobildern, die eine von verschieden hohen Aufnahmeorten aufgenommene Szene zeigen, bilden ein Fächermuster. Die sich auffächernden epipolaren Linien auf einem Stereobild gehen von dem Punkt aus, an dem die die beiden Aufnahmeorte der beiden Stereobilder verbindende Basis oder eine Verlängerung der Basis die Ebene dieses einen Stereobildes schneidet. Da in den meisten tatsächlichen Fällen die Aufnahmeorte nicht die gleiche Höhe aufweisen, ist bei der Auswertung von Flächenmustern auszugehen, d. h. der ideale Fall, in dem die Epipolarlinien sich alle parallel zur X-Achse des Stereomodells erstrecken, tritt der sehr selten auf.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß konjugierte Punkte auf zwei Sterpobildern im wesentlichen auf entsprechenden Epipolarlinien liegen. Da die Suche nach konjugierten Punkten auf eine Untersuchung entsprechender epipolarer Linien begrenzt wird, führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer höheren Arbeitsgeschwindigkeit, mit der konjugierte Punkte identifiziert werden können. Die Bildkorrelation wird durch das Abtasten längs epipolarer Linien von einer zweidimensionalen in eine eindimensionale Aufgabe umgewandelt, indem die innere Ordnung eines Stereobildpaares auf den Epipolarlinien ausgenützt wird. Die Arbeitsgeschwindigkeit eines Stereokartierers oder einer ähnlichen Anordnung, in der das Epipolarlinienabtastprinzip eingebaut ist, kann um mehr als zwei Größenordnungen erhöht, da das bei den zum Stand der Technik gehörigen Gerätetypen vorhandene Erfordernis des Vergleiches eines Punktes auf einem Stereobild mit auf vielen verschiedenen Linien eines anderen Stereobildes liegenden Punkten zur Identifizierung konjugierter Punkte (zweidimensionale Aufgabe) nicht mehr gegeben ist, sondern der eine Punkt auf einem Stereobild nur noch mit Punkten auf dem anderen Stereobild zu vergleichen ist, die auf der Epipolarlinie liegen, die der durch den Punkt auf dem ersten Bild gehenden Epipolarlinie entspricht Da beim epipolaren Abtasten konjugierte Bildinhalte stets längs konjugierter bzw. entsprechender Epipolarlinien unabhängig von der Geländeüberhöhung und der Bildorientierung gefunden werden können, ist die Bestimmung der Identität, die dem Korrelationsmaximum entspricht, auf eine Suche in einer Dimension beschränkt, wodurch der Signalverarbeitungsaufwand deutlich herabgesetzt wird.

Vorzugsweise wird die Bestimmung der Korrelation von auf zugeordneten Epipolarlinien liegenden Punkten zusätzlich dadurch beschränkt, daß nach Bestimmung der maximalen Korrelation eines ersten Punktesatzes auf einer ersten Epipolarlinie des ersten Stereobildes mit einem dazu konjugierten ersten Punktesatz auf einer zugeordneten ersten Epipolarlinie des zweiten Stereobildes und nach Auswahl einer bezüglich de ersten Punktesatzes auf der ersten Epipolarlinie des

ίο ersten Stereobildes eine vorgegebene Lage aufweisen den und auf einer Epipolarlinie des ersten Stereobildes liegenden zweiten Punktesatzes die Korrelation zur Bestimmung des dazu konjugierten Punktesatzes au der zugeordneten Epipolarlinie des zweiten Stereobil

'■> des auf einen Punktesatz auf dieser Epipolarlinie beschränkt wird, dessen Punktezahl größer ist als die Punktezahl des zweiten Punktesatzes auf dem ersten fjtereobild und dessen Lage bezüglich des ersten konjugierten Punktesatzes auf der Epipolarlinie der Lage des zweiten Punktesatzes auf dem ersten Stereobild bezüglich des ersten Punktesatzes entspricht Punkte auf einem Teil einer Epipolarlinie auf dem

ersten Stereobild werden nur mit Punkten auf einem relativ kurzen Teil einer entsprechenden Epipolarlinie auf dem anderen Stereobild verglichen. Die Positionen der ersten Sätze an konjugierten Punkten, die längs entsprechender erster epipolarer Linien auf den beiden Stereobildern liegen, sind identifiziert. Punkte, die in einem bestimmten Abstand von dem identifizierten ersten Puiiktesatz auf dem einen Stereobild liegen, werden nur mit solchen Punkten verglichen, die in einem Intervall liegen, das einen ähnlichen Abstand von dem ersten identifizierten Punktesatz auf dem zweiten Stereobild aufweist. Das Punkteintervall auf dem zweiten Stereobild weist mehr Punkte auf als der zu identifizierende Punktesatz. Der Punktesatz muß etwa mehr Punkte aufweisen, weil die relativen Lagen von konjugierten Punkten auf zwei einer Szene von unterschiedlichen Aufnahmeorten aus aufgenommenen

■to Stereobildern unterschiedlich sein werden. Das Interval ist aber wesentlich kürzer als die gesamte sich über ein Stereobild erstreckende epipolare Linie. Die Begren zung der Korrelationsmessungen auf einen Vergleich der Punkte auf einem Stereobild mit nur Punkten in einem Intervall auf der entsprechenden epipolaren Linie auf dem anderen Stereobild gibt in signifikanter Weise die Arbeitsgeschwindigkeit an, mit der konjugierte Punkte identifiziert werden können.
Bei der zusätzlichen Beschränkung der Bestimmun

so der Korrelation von auf zugeordneten Epipolarlinien liegenden Punkten besteht die Möglichkeit, daß ^Jei zweite Punktesatz des ersten Stereobildes auf der ersten epipolaren Linie in vorgegebenem Abstand von dem ersten Punktesatz liegt, daß der zu korrelierendf Punktesatz auf der zugeordneten ersten Epipolarlinie des zweiten Stereobildes liegt und daß der auf die Mim bezogene Abstand des zu korrelierenden Punktesatze von dem ersten konjugierten Punktesatz auf der erste? Epipolarlinie des zweiten Stereobildes gleich den entsprechenden Abstand der beiden Punktesätze au der ersten epipolaren L-nie des ersten Stereobildes ist

Andererseits ist es möglich, daß der zweite Punkte satz auf einer zur erster, Epipolarlinie parallelen zweiter Epipolarlinie des erste'; Stereobildes liegt und der zi korrelierende Punktesatz auf der zugeordneten zweiter Epipoiariiüie des zweien Stereobildes in einer Lags liegt, die der Lage des eisten konjugierten Punktesatze auf der ersten Epipolar inie auf dem zweiten Stereobilc

entspricht.

Hei abschnittsweise gekrümmten Epipolarlinicn auf den beiden Stereobildern wird der Verlauf einer Epipolarlinic durch Abtasten mehrerer zueinander paralleler Linien abgedeckt, die jeweils einem Abschnitt der F.pipolarlinien zugeordnet sind, und daß bei der Korrelation von Punktesätzen auf einer Epipolarlinie des ersten Stereobildes mit Punktesätzen auf der zugeordneten Epipolarlinic des zweiten Stereobildes die Zuoruivjng aufeinanderfolgender Fpipolarlinicnabschnitte zu verschiedenen Abtastlinien berücksichtigt wird.

Hei diesen Möglichkeiten wird stets die Korrelation /wischen einem Punktesatz auf einer epipolaren Linie auf dem einen Stereobild verschiedenen Punktesätzen längs der entsprechenden cpipolaren Linie auf dem /weiten Stereobild bestimmt. Da die Punkicsät/c eine hinreichend große Anzahl von Punkten aufweisen, ist es unwahrscheinlich, daß ein hoher Korrelationswert zwischen Punktesätzen erzielt wird, die nicht Sätze von zueinander konjugierten Punkten sind.

Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Stereobildauswertegerät mit zwei Bildträgern, einer Abtasteinrichtung zum relativen Führen eines Abtaststrahls über jedes von dem zugeordneten Bildträger getragene Stereobild mittels einer Antriebseinrichtung und zur Erzeugung entsprechend dem Bildinhalt modulierter Ausgangssignale, einem Speicher zur Speicherung von den Ausgangssignalen entsprechenden Datenblöcken und einem nachgeschalteten Korrelator zur Bestimmung identischer Punkte auf den beiden Stereobildern. Diese Vorrichtung soll zur Durchführung des Venahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 geeignet sein.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Antriebseinrichtung mit einer Steuerung verbunden ist, die aus ihr vorgegebenen Steuerdaten Steuersignale für die Antriebseinrichtung ableitet, derart, daß die Abtaststrahlen über die Stereobilder in im wesentlichen längs epipolarer Linien führbar sind.

Die Steuerung kann für die Führung der Abtaststrahlen längs epipolarer Linien einen Datenleser aufweisen, mit dem Abtastdaten für eine Abtastung längs epipolarer Linien eingegeben werden. Es ist aber auch möglich, daß die Steuerung einen Rechnerabschnitt und einen Programmleser aufweist, dem Parameter für die Abtastung längs epipolarer Linien eingebbar sind, um daraus die Abtastdaten zu berechnen. In der Figurenbeschreibung wird die Ableitung solcher Steuerdaten anhand der F i g. 2 noch erläutert.

Vorzugsweise sind die Stereobilder in ihrer Lage einstellbar und ist die Abtasteinrichtung eine einzige optisch wirksame, versetzbare, punktförmige Lichtquelle, die über je eine im Projektionsmittelpunkt des zugeordneten Stereobildes angeordnete Optik auf das zugeordnete Stereobild abbildbar ist. Eine solche Ausbildung des Stereobildauswertegerätes kann verwendet werden, da es nicht mehr erforderlich ist, längs einer irregulären Linie ein Stereobild abzutasten. Lichtpunkte hoher Intensität werden längs vereinfachter Abtastmuster über jedes Stereobild geführt. Bei Verwendung von Lichtpunkten hoher Intensität wird erreicht, daß das durch die Information der Stereobilder modulierte Licht ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis aufweist, so daß sehr genaue Korrelationsbestimmungen durchgeführt werden können.

Weitere Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Stereobildauswertegerätes.

Das erfindungsgemäße Verfahren und verschiedene Stereobildauswcrtegeräte zur Durchführung des Verfahrens soll nun anhand der Figuren genauer beschrieben werden. F.s zeigt

^rt F i g. I eine schematische teilweise perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung zweier Bilder einer Landfläche, die von verschiedenen Standpunkten

in bei gleicher Höhe aufgenommen worden sind, wobei das Konzept epipolarer Linien für solche Bilder dargestellt ist;

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung zweier Bilder einer Landfläche, die von verschiedenen Standpunkten

is bei unterschiedlichen Höhen aufgenommen sind, wobei das Kon/cpt epipolarer Linien für solche Bilder dargestellt ist;

F i g. 4 eine Aufsicht auf zwei Stereobilder, wobei der Abstand zwischen verschiedenen konjugierten Punkten

j» auf diesen Bildern zur Erläuterung verschiedener Hctriebsweisen der in der F i g. i gezeigten Vorrichtung dargestellt ist:

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung eines abgewandelten Teils der in der F i g. I gezeigten Vorrichtung. wobei faseroptische Elemente für eine schnelle Verschiebung eines Lichtpunktes über die Stereobilder vorgesehen sind und

Fig. 6 eine Aufsicht auf zwei Stereobilder mit gekrümmten epipolaren Linien zur Erläuterung einer zusätzlichen Arbeitsweise der in den F i g. 1 und/oder F i g. 5 gezeigten Vorrichtung.

Die Fig. I zeigt ein Stereokartiergerät 10 für das automatische Identifizieren zueinander konjugierter Punkte auf zwei Stereobildern einer Szene, bei dem die Positionen eines jeden konjugierten Punktpaares zur Berechnung der X-, Y- und Z-Koordinaten eines jeden Punktes in der Szene dienen, der durch ein identifiziertes konjugiertes Punktepaar dargestellt ist. Das Stereokartiergerät besitzt einen Lasergenerator 12 zur Erzeugung eines kleinen hellen Lichtfleckes und eine mechanische Verschiebeeinrichtung 14 für das Verschieben des Generators 12 in einer Bezugsebene: weiterhin gehört zu dem Kartiergerät eine Gehäuseanordnung 16. in der zwei Stereobilder 18 und 20 derart angeordnet sind, daß das vom Generator 12 aufgesandte Licht auf einen Punkt eines jeden Stereobildes auftrifft. Schließlich gehört zu dem Stereokartiergerät 10 eine elektronische Schaltung 22 für die Steuerung des Betriebs der mechanischen Verschiebeeinrichtung 14.

so Das auf ein Stereobild auftreffende Licht wird durch das Bild moduliert. Die elektronische Schaltung 22 empfängt das modulierte Licht und bestimmt die Korrelation zwischen den verschiedene Punkte auf den Stereobildern darstellenden Lichtintensitäten, um die Positionen der konjugierten Punkte auf diesen Bildern zu bestimmen. Die Position eines jeden konjugierten Punktepaares wird zur Berechnung der dreidimensionalen Koordinaten des Punktes in der Szene herangezogen, der durch das konjugierte Punktepaar dargestellt wird.

Die mechanische Verschiebeeinrichtung 14 für die Bewegung des Lasergenerators 12 zur Verschiebung eines kleinen Lichtpunktes oder -fleckes über jedes der Stereobilder 18 und 20 weist eine Stütz- und Führungsstange 24 und eine Spindel 26 auf, die zusammen den Lasergenerator tragen. Die Stütz- und Führungsstange 24 und die Spindel 26 sind auf zwei Führungsstangen 28 und 30 und zwei weiteren Spindeln

32 und 34 beweglich gelagert. Motore 36,38 und 40 sind antriebsmäßig mit den Spindeln 26, 32 bzw. 34 verbunden, um diese in Abhängigkeit von durch die elektronische Schaltung 22 abgegebenen Stellsignalen zu verdrehen, wodurch der Lasergenerator 12 bewegt wird. Die Spinde¹ 26 und die Stütz- und Führungsstange 24 sind so gelagert, daß die Motore 38 und 40 unabhängig voneinander erregt werden können und damit die Spindel 26 und die Stütz- und Führungsstange 24 bezüglich der X-Achse des Stereokartiergerätes unter einem spitzen Winkel anordnen können. Daher kann der Motor 36 den Generator 12 längs einer einen Winkel mit der .Y-Achse des Kartiergerätes 10 einschließenden Linie bewegen, wobei angenommen wird, daß sich die X-Achse senkrecht zu den Führungsstangen 28 und 30 erstreckt.

Die Gehäuseanordnung 16 zum Haltern der Stereobilder 18 und 20 erlaubt es der Bedienungsperson, jedes

C 1 nrnr~*i-*'i\r\ ι irrt Ar πι τι ininn nrlör r\ft\-tnctr\rfilü Λ f\iCf*r\ VII

drehen und erlaubt es ihr weiterhin, die relative Höhe der beiden Stereobilder zu verändern, so daß die Stereobilder in eine Lagebeziehung zueinander gebracht werden können, die der Lagebeziehung entspricht, welche zwei Kameras bei der Aufnahme dieser Bilder einnehmen wurden. Zu der Gehäuseanordnung 16 gehören zwei Gehäuse 42 und 44 für jeweils eines der Stereobilder 18 und 20. Die Basis eines jeden Gehäuses wird von einem Ring 46 gebildet, der drehbar in einem äußeren Ring 48 derart gelagert ist, daß die Bedienungsperson die Stereobilder retativ zueinander drehen kann. Jeder dieser Doppelringe 46, 48 ist drehbar auf einer Welle 50 gelagert, die ihrerseits von einem U-förmigen Stützglied 52 getragen wird. Jedes U-förmige Stützglied 52 ist drehbar auf einem Schlitten 54 gelagert, so daß die Bedienungsperson entweder die U-förmigen Stützglieder drehen oder sie seitlich verschieben kann, um damit die relativen Höhen (Elevationen) der Stereobilder 18 und 20 zu verändern.

Die Stereobilder 18 und 20 sind derart in den Gehäusen 42 und 44 angeordnet, daß der Projektionsmittelpunkt eines jeden Stereobildes in der Mitte des die Basis des zugeordneten Gehäuses bildenden Ringes 46 zu liegen kommt. Jeder Ring 46 hält eine Linse 56, die das aus dem Lasergenerator 12 austretende Licht auf einen Punkt des über ihr angeordneten Stereobildes fokussiert. Der Lichtpunkt auf jedem Stereobild wird mit Hilfe der mechanischen Verschiebeeinrichtung 14 über das Bild verschoben, indem der Lasergenerator in einer unterhalb der Stereobilder 18 und 20 liegenden Bezugsebene verschoben wird. Mit dem Gehäuse ist jeweils ein Photomultiplier 58 bzw. 60 befestigt, um das durch die Stereobilder 18 bzw. 20 hindurchgetretene Licht zu empfangen und die empfangenen Lichtsignale in elektrische umzuwandeln, die von der elektronischen Schaltung 22 verarbeitet werden. In jedem Gehäuse 42 und 44 ist eine Fresnel-Linse 62 angeordnet, die als Kollektor wirkt und sicherstellt, daß das auf einen beliebigen Punkt eines festgehaltenen Stereobildes auftreffende Licht auch dem oberhalb des Stereobildes angeordneten Photomultiplier zugeführt wird.

Die elektronische Schaltung 22 steuert dir. Bewegung des Lasergenerators 12. Zu der elektronischen Schaltungsanordnung gehört ein Rechner 64 zur Erzeugung der Stellsignale und ein Verschiebesteuerkreis 66 für die Fortleitung der Stellsignale zu den Motoren 36, 3fc und 40 hin. Kodierer 68, 70 und 72 geben in Abhängigkeit von der Drehung der Motoren 36, 38 bzw. 40 Ausgangssignalimpulse ab. Diese Ausgangsimpulse wurden Zählern 74, 76 bzw. 78 zugeleitet und diese summieren die empfangenen Signalimpulse auf, um Rückkopplungssignalc für den Verschiebesteuerkreis 66 zu erzeugen, die anzeigen, wenn die Motoren 36,38 und 40 den Generator 12 in die durch einen besonderen Satz an Stellsignalen identifizierte Position verschoben haben.

Die elektronische Schaltungsanordnung 22 mißt auch die Korrelationen zwischen den von verschiedenen

to Punkten auf den Stereobildern 18 und 20 modulierten Lichtintensitäten, um die Positionen konjugierter Punkte zu bestimmen. Die Einrichtung, um diese Korrelationsmessung durchzuführen und die zueinander konjugierten Punkte zu bestimmen, schließt zwei Verstärker 80 und 82 für die Verstärkung der von den Photomultipliern 59 und 60 abgegebenen elcktrisch»n Signale ein. Die Verstärker 80 und 82 geben an ihrem Ausgang Analogsignale ab, die mittels Analog/Digitalwandlern 84 und 86 in digitaler Form gpwanrlplt wprrlpn Die digitalen Signale stellen die Intensität des von den auf den Stereobildern 18 bzw. 20 vorhandenen Punkten modulierten Lichts dar. Diese ein Maß für die Intensität darstellenden Signale werden in Speicherregistern 88 bzw. 90 eingegeben. Den Speicherregistern werden auch Signale der Zähler 74 und 76 zugeführt, die die Lage auf den Stereobildern 18 und 20 identifizieren, welche jedem von den Wandlern 84 bzw. 86 empfangenen Signal zuzuordnen ist.

Eine Steuereinheit 92 steuert die Fortführung der Information über die Speicherregister 88 und 90 zu einem Korrelator 94 hin, der die Korrelation zwischen den empfangenen Signalen mißt. Die Steuereinheit 92 führt dem Korrelator 94 Signalsätze zu, der einen von dem Speicherregister 88 empfangenen Satz mit verschiedenen vom Speicherregister 90 empfangenen Sätzen vergleicht und ein Ausgangssignal abgibt, das ein Maß für die Korrelation zwischen den empfangenen Informationssätzen ist. Einer Maximum-Bestimmungseinheit % wird das Ausgangssignal des Korrelators 94 zugeführt; sie gibt immer dann ein Ausgangssignal ab, wenn ihr ein Signal zugeführt wird, das grö!ter als die ihr vorher zugeführten Signale ist. Das Ausgangssignal der Maximum-Bestimmungseinheit 96 steuert ein Speicherregister 98 derart an, daß das Register von der Steuereinheit die Koordinaten derjenigen Punkte aufnimmt, die die größere durch den Korrelator 94 erfaßte Korrelation aufweisen. Bei zueinander konjugierten Punkten wird eine Maximalkorrelation bestimmt. Das Speicherregister 98 speichert in vorgegebenen Speicherplätzen die Koordinaten eines jeden Punktepaares der Stereobilder 18 und 20, die durch den Korrelator 94 und die Maximum-Bestimmungseinheit 96 als konjugierte Punkte identifiziert worden sind. Die Positionsdaten konjugierter Punkte der beiden Stereobilder werden dem Rechner 64 zugeführt, der die Lagen eines jeden Punktes der tatsächlichen Szene berechnet, der auf den beiden Stereobildern durch ein konjugiertes Punktepaar darstellt ist. Weiterhin werden die Lagen der konjugierten Punkte der Steuereinheit 92 zugeführt, die die Lagedaten dazu verwendet, die Anzahl von Sätzen zu begrenzen und abzuändern, die von dem Speicherregister 90 entnommen werden, um den zu einem nachfolgend von dem Speicherregister 88 übertragenen Satz konjugierten Satz zu identifi7ieren.

Beim Betrieb des Stereokartiergerätes trifft das vom Lasergenerator 12 ausgesandte Licht auf einen Punkt eines jeden Stereobildes 18 und 20. Der Lasergenerator 12 wird mit Hilfe der mechanischen Verschieoeeinrich-

lung so verschoben, daß Punkte auf jedem Stereobild längs entsprechender epipolarer Linien beleuchtet werden. LJn' die Punkte in dieser Weise abtasten zu können, müssen die Positionen der Stereobilder 18 und 20 eingestellt werden, um diese Bilder in solche Positionen zu bringen, die den relativen Lagen entsprechen, welche Kameras bei der Aufnahme dieser Bilder einnehmen müßten. Die Orientierung verschiedener Bildtypen und das Abtasten der Bilder durch Lichtpunkte wird nun unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 3 beschrieben.

Die F i g. 2 stellt zwei photographische Bilder 100 und 102 einer Landoberfläche 104 dar, wobei die Bilder von verschiedenen Aufnahmeorten oder Standpunkten 106 bzw. 108 von gleicher Höhenlage aufgenommen worden sind. Die Standpunkte 106 und 108 werden in an sich bekannter Weise durch Aerotriangulation bestimmt. Auf dem Photo 102 wird ein Punkt 1 ausgewählt. Die sjrh Hiirrh Hin Piinktp 1. lOfi nnrl lOR rrstrprkendp F.hnnp 114 ist eine Epipolarebene, die die beiden Bilder schneidet.

Dem Punkt 1 auf dem Stereobild 102 entspricht der Punkt 116 auf der Landoberfläche 104. Der Punkt 116 und ein Punkt 2 auf der durch die Punkte 116, 108 und 1 gehenden Linie werden durch den Standpunkt 106 auf das Stereobild 100 projiziert. Die Schnittpunkte 3 und 4 der beiden Projektionsstrahlen mit dem Stereobild 100 bestimmen eine Epipolarlinie HO. Die Projektion eines auf der Linie durch die Punkte 116, 106 und 3 liegenden weiteren Punktes 5 durch den Aufnahmeort 108 auf das Stereobild 102 bestimmt einen Punkt 6 auf dem Stereobild 102. Die durch die Punkte 1 und 6 auf dem Photo 102 gehende Epipolarlinie 112 entspricht der Epipolarlinie 110 auf dem Stereobild 100. Das vorstehend beschriebene geometrische Verfahren kann auf einfache Weise von einem Rechner durchgeführt werden, so daß bei Vorgabe eines Punktes 1 bzw. 116 und der Standpunkte 106 und 108, die z. B. durch Aerotriangulation bestimmt werden können. Epipolarlinien auf einfache Weise bestimmt werden können. Die epipolaren Linien 110 und 112 verlaufen parallel zur Basis oder der Verbindungslinie der beiden Standpunkte 106 und 108.

Selbstverständlich können die Punkte zur Bestimmung einer Epipolarebene nicht nur durch Aerotriangulation bestimmt werden; es ist möglich, empirisch bekannte Punkte zur Berechnung heranzuziehen. Der Recher.aufwand zur Bestimmung der Epipolarlinien ist gering im Vergleich zur Erspa. nis an Rechenaufwand bei Korrelation längs epipolarer Linien.

Andere epipolare Linien wie die Linien 117 und 118 werden durch Drehung der epipolaren Ebene 114 um die Verbindungslinie der Standpunkte 106 und 108 erzeugt. Jede epipolarc Linie auf den Stereobildern 100 bzw. 102 verläuft parallel zu den Linien 110 und 112. Lichtpunkte werden über die von verschiedenen Standpunkten bei gleicher Höhe aufgenommenen Bilder geführt, indem zunächst diese beiden Bilder in dem Stereokartiergerät 10 in geeigneter Weise orientiert werden und danach der abtastende Lasergenerator 12 längs Linien verschoben wird, die parallel zu der Projektion einer die beiden Projektionsmittelpunkte der beiden Stereobilder verbindenden Linie auf diejenige Ebene sind, in der der Lasergenerator 12 bewegt wird.

In der F i g. 3 sind zwei fotographische Bilder 119 und 120 einer Szene oder Landfläche 122 dargestellt, die von verschiedenen Standpunkten -24 und 126 aufgenommen worden sind, wobei die Standpunkte jedoch eine unterschiedliche Höhe besitzen. Entsprechende epipolare Linien 128 und 130 werden auf den Stereobildern 119 und 120 durch eine epipolare Ebene 132 definiert, die diese Bilder schneidet. Die epipolare Ebene 132 wird durch die beiden Standpunkte 124 und 126 und durch einen Punkt 134 auf der Landoberfläche 122 definiert. Andere epipolare Linien, wie die Linien 13Ü und 136, können durch Rotation der epipolaren Ebene 132 um die Verbindungslinie der Standpunkte 124 und 126 erzeugt werden. Die epipolaren L inien auf dem Stereobild 119 sind gerade Linien, die ein Fächermuster bilden und gehen von einem Punkt 137 aus, an dem die Projektion einer die Standpunkte 124 und 126

I) verbindenden Linie die Ebene des Bildes 119 schneidet. In gleicher Weise gehören zu anderen epipolaren Linien auf dem Stereobild 120 gerade Linien, die von einem Punkt 138 ausgehen, an dem die Projektion der die Punkte 124 und 126 verbindenden Linie die Ebene des Stereobildes 120 schneidet. Lichtpunkte werden längs der entsprechenden epipolaren Linien der von verschiedenen Standpunkten bei unterschiedlicher Höhe aufgenommenen Bilder geführt, indem zunächst die Bilder in geeigneter Weise in dem Stereokartiergerät 10

r> ausgerichtet werden und danach der abtastende Lasergenerator 12 längs Linien verschoben wird, die von dem Punkt ausgehen, an welchem eine Verlängerung einer die beiden Projektionsmittelpunkte der beiden Bilder verbindenden Linien diejenige Ebene schneidet, in der der Lasergenerator 12 bewegt wird.

Die Betriebsweise der Steuereinheit 92 und des Korrelators 94 sollen nun anhand der Fig. 4 näher beschrieben werden. Die F i g. 4 zeigt eine Aufsicht auf die beiden Stereobilder 18 und 20. wobei zwei epipolare Linien 142 und 144 auf dem Stereobild 18 und zwei epipolare Linien 146 und 148 auf dem Stereobild 20 dargestellt sind; die epipolaren Linien 146 und 148 auf dem Siereobild 20 entsprechen den epipolaren Linien 142 und 144 auf dem Stereobild 18. Um die Lage der ersten Sätze von konjugierten Punkten auf den Bildern 18 und 19 zu identifizieren, übermittelt die Steuereinheit 92 zunächst ein Steuersignal auf das Speicherregister 98. so daß die ersten beiden Speicherplatz-Sätze in dem Register gelöscht werden. Danach übermii.Jt die Steuereinheit 92 an den Korrelator 94 die Intensitäten eines ersten Punktesatzes 150 auf der epipolaren Linie 142 und die Intensitäten einer ausreichenden Anzahl von Punkten auf der epipolaren Linie 146, damit der Korrelator 94 in die Lage versetzt wird, den Satz 152 derjenigen Punkte auf der Linie 146 zu ermitteln, der ein zu dem Satz 150 konjugierter Satz ist. Geht man z. B. von einem Satz 150 mit 16 Punkten längs der Linie 142 aus, so überträgt die Steuereinheit 92 die Intensitäten dieser Punkte und die Intensitäten der Punkte auf der Linie 146, so daß der Korrelator 94 die Korrelation zwischen dem Punktesatz 150 und den Punkten eins bis sechzehn, zwei bis siebzehn, drei bis achtzehn, usw. auf die Linie 146 bestimmen kann, bis das Ergebnis eine Maximalkorrelation anzeigt und damit der Punktesatz 152 auf der Linie 146 identifiziert ist. der zu dem Punktesatz 150 konjugiert ist. Die Lagen des Punktesatzes 150 auf der Linie 142 werden in dem ersten Satz an Speicherplätzen des Speicherregisters 98 gespeichert. Immer dann, wenn ein Punktesatz auf der Linie 146 erfaßt wird, der eine größere Korrelation mit dem Punktesatz 150 aufweist als alle anderen bereits untersuchten Punktesätze, veranlaßt die Maximum-Bestimmungseinheit 96, daß die Koordinaten dieses

Punkiesatzes die in dem zweiten Satz an Speicherplätzen des Speieherregisters 98 gespeicherten Werte ersetzen. Da eine Maximalkorrelation zwischen dein Punktesatz 150 und dem zu dem Punktesatz 150 konjugierten Punktesatz 152 erreicht werden wird, werden schließlich die Punkte des Punktesatzes 152 in dem zweiten Salz d-τ Speicherplätze in dem Speicherregister 98 gespeichert sein.

Die Koordinaten derjenigen Punkte, die als konjugierte Punkte identifiziert worden sind, werden zu der Steuereinheit 92 weitergeleitet die zwei Koordinaten zur Begrenzung der Punktezahl heranzieht, die zur Identifizierung des Punktesatzes längs der epipolaren Linie 146 als zu einem zweiten Satz 154 längs der Linie 142 konjugiert untersucht werden müssen. Um diese konjugierten Punkte zu finden, gibt die Steuereinheit 92 zuerst ein Signal zum Speicherregister 98 ab, das die beiden zweiten Sätze an Speicherplätzen dieses Registers löscht, so daß diese Speicherplätze die Positionen der Punkte des Punktesatzes 154 und des zu ihm konjugierten Satzes aufnehmen können. Die Steuereinheit 92 überträgt dann die Intensitäten des Punktesatzes 154 und die Intensitäten derjenigen Punkte, die in einem Intervall 156 auf der Link 146 liegen, auf den Integrator 94. Die Mitte des Intervalls 156 weist von der Mitte des Punktesatzes 152 einen Abstand ab, der gleich demjenigen zwischen den Mitten der Punktesätze 150 und 154 ist. In dem Intervall 156 sind mehr Punkte enthalten als in dem Punktesatz 154, da die Höhenunterschiede zwischen verschiedenen Punkten auf den Stereobildern dazu führen, daß die Sätze von konjugierten Bildpunkten längs der entsprechenden epipolaren Linien von zwei von verschiedenen Standpunkten aus aufgenommenen Stereobildern einen leicht unterschiedlichen Abstand aufweisen. Da aber gewöhnlicherweise der Abstand zwischen den Punktesätzen 150 und 154 relativ klein sein wird, wird der Abstand zwischen dem Punktesatz 152 und dem zu dem Punktesatz 154 konjugierten Punktesatz 158 sich nicht signifikant von dem Abstand zwischen den Punktesälzen 150 und 154 unterscheiden. Das Intervall 156 kann daher relativ kurz sein und kann bei manchen Anwendungsfällen nur zwei Punkte mehr enthalten als die Punktezahl in dem untersuchten Punktesatz beträgt. Die Steuereinheit 92 erhöht daher dir Geschwindigkeit beträchtlich, mit der das Stereokartiergerät 10 konjugierte Punktesätze identifizieren kann, indem die dem Korrelator 94 notwendigerweise zuzuführende Information begrenzt wird. Der Punktesatz 154 muß nur mit einer kleinen Anzahl von Punktesätzen längs der epipolaren Linie 146 verglichen werden, um den zu dem Punktesatz 154 konjugierten Punktesatz 158 zu identifizieren. Die Koordinaten der die Punktesätze 154 und 158 bildenden Punkte werden in einer ähnlichen Weise verwendet wie die Koordinaten der zu den Punktesätzen 150 und 152 gehörigen Punkte, und zwar zur Begrenzung der Suche nach nachfolgenden Sätzen von konjugierten Punkten längs der epipolaren Linien 142 und 146.

Die Steuereinheit 92 benützt die Lagen von verschiedenen Punktesätzen längs der epipolaren Linien 142 und 146. um die Anzahl der Punkte zu begrenzen, die für eine Identifizierung von Sätzen konjugierter Punkte längs folgender epipolarer Linien, wie die Linien 144 und 148, untersucht werden müssen. Um z. B. den zu einem Punktesatz 160 auf der Linie 144 konjugierten Punktesatz auf der Linie 148 zu finden, wobei der Punktesatz 160 sich in einer der Lage des Punktesatzes 150 auf der Linie 142 entsprechenden Lage befindet, vergleicht der Korrelator den Punktesatz 160 nur mit den in einem Intervall 162 längs der Linie 148 liegenden Punkten. Der Mittelpunkt des Intervalls 162 nimmt auf der Linie 148 eine Lage an, die der Lage des Mittelpunktes des Punktesatzes 152 auf der Linie 146 entspricht. Selbst wenn der zu dem Punktesatz 160 konjugierte Punktesatz 164 auf der Linie 148 eine Lage einnimmt, die von der Lage des Punktesatzes 152 längs der Linie 146 leicht abweicht, wird die Lage des Punktesatzes 164 auf der epipolaren Linie 148 im allgemeinen nur wenig von der Lage des Punktesatzes 152 auf der Linie 146 abweichen, solange die epipolaren Linien 142 und 144 und die epipolaren Linien 146 und 148 relativ dicht beieinander liegen. In den meisten Anwendungsfällen wird daher das Intervall 162 nur wenig mehr Punkte aufweisen als zu dem Punktesatz 164 gehören. Daher identifiziert das Stereokartiergerät 10 den Punktesatz 164 auf dem Stereobild 20 sehr schnell, der zu dem Punktesatz 160 auf dem Stereobild 18 konjugiert ist. Der relative Abstand zwischen konjugierten Bildteilen ändert sich von einem Teil des Bildes zu einem anderen bei den meisten Stereobildern. Das Stereokartiergerät 10 definiert daher die Positionen der Punktesätze auf jedem neuen Paar einander entsprechender epipolarer Linien bezüglich der Positionen der Punktesätze auf einem zuvor korrelierten Paar epipolarer Linien, die in der Nähe der neuen Linien liegen, d. h. die Positionen der Punktesätze 142 und 146 werden zur Kontrolle der Korrelationsmessungen längs der Linien 144 und 148 benutzt Die Lagen der Punktesätze auf den Linien 144 und 148 werden dann zur Kontrolle der Korrelationsmessungen auf den nächsten Linien längs der Stereobilder 18 und 20

J5 herangezogen.

Da der relative Abstand von konjugierten Bildteilen sich längs der Linie in stetiger Weise ändert, ist es daher von Vorteil, wenn die Bildlagedaten im Speicher modifiziert werden. Dies wird durch Interpolation zwischen den bereits gemessenen konjugierten Punktesätzen erreicht. Die Koordinaten derjenigen Punkte, die bereits als konjugierte Punkte identifiziert sind, werden auf vorgegebenen Plätzen des Speicherregisters 98 gespeichert und danach dem Rechner 64 zugeführt, der diese Koordinaten zur Berechnung der X-, Y- und Z-Koordinaten eines jeden Punktes in der tatsächlichen Szene heranzieht, der durch ein konjugiertes Punktepaar auf den Stereobildern 18 und 20 dargestellt ist. Die dem Rechner 64 zugeführte Information ist dieselbe wie

so die durch irgendein anderes Kartiergerät bereitgestellte Information, nämlich die X- und V-Koordinaten konjugierter Punkte. Die von dem Rechner 64 zur Identifizierung der Koordinaten von Punkten in der durch die Stereobilder 18 und 20 dargestellten Szene

SS ausgeführten Rechnungen sind daher durchaus üblich.

Die oben beschriebene Bauart und die Betriebsweise des Stereokartiergerätes 10 kann verschiedenen Abän derungen unterworfen werden. Die in der F i g. f gezeigte mechanische Verschiebeeinrichtung 166 führi Lichtpunkte über die Stereobilder 18 und 20 mit extrerr hoher Geschwindigkeit. Zu der Verschiebeeinrichtung gehört eine Gruppe von faseroptischen lichtiibertragen den Elementen, die so angeordnet sind, daß ihre Eingangsenden einen Kreis 170 und ihre Ausgangsen den eine Linie 172 definieren. Die Ausgangsenden dei faseroptischen Gruppe 168 werden von einem Block 174 gehalten der auf Führungen 28 und 30 geführt ist Die mechanische Verschiebeeinrichtung 166 weist auch

einen Lasergenerator 176 auf, der auf die Mitte des Kreises 170 ausgefluchtet ist und einen dünnen Laserlichtstrah! bereitstellt. Das aus der Laserquelle 176 austretende Laserlicht wird durch ein gebogenes fiberoptisches Übertragungselement auf die Eingangsenden der fiberoptischen Elemente der Gruppe 168 übertragen. Durch die Drehung des Elementes 178 wird nacheinander Licht von dem Lasergenerator 176 auf die Eingangsenden der verschiedenen faseroptischen Elemente der Gruppe 168 gegeben, so uaß ein Lichtpunkt längs der Linie 172 hin und her bewegt wird. Mit dem gebogenen Element 178 ist ein Motor 180 gekoppelt, der das Element sehr schnell drehen kann, so daß ein Lichtpunkt sehr schnell längs der Linie 172 bewegt werden kann. Ein den Kodierern 68, 70 und 72 vergleichbarer Kodierer 182 gibt Ausgangssignalimpulse in Abhängigkeit von der Drehung des Motors 180 ab, die zur Bereitstellung eines Rückkopplungssignals zur Identifizierung der Lage eines Lichtpunktes längs der Linie 172 benutzt werden können. Wie bei der in Fig. 1 gezeigten Verschiebeeinrichtung kann der Lichtpunkt längs Fächerlinien bewegt werden, um den belichteten Punkt längs entsprechender epipolarer Linien von unter verschiedenen Elevationen aufgenommenen Stereobildern zu bewegen, indem die Motoren 38 und 40 derart eingestellt werden, daß die Linie gegenüber der Af-Achse des Stereokartiergerätes eine Winkelstellung einnimmt.

Es müssen aber nicht notwendigerweise Stereobilder mit geraden epipolaren Linien vorliegen und es ist auch nicht erforderlich, daß die Führung von Lichtpunkten über die Stereobilder so gestaltet werden muß, daß die Lichtpunkte den entsprechenden epipolaren Linien fo^!»en, um die Korrelationsmessung auf die Messung der Korrelation zwischen auf den entsprechenden epipolaren Linien liegenden Punkten zu beschränken. In der Fig.6 werden zwei Stereobilder 184 und 186 mit gekrümmten epipolaren Linien gezeigt. Gekrümmte epipolare Linien können z. B. auf einem fotographischen Stereobild entstehen, das mit einer Kamera aufgenommen worden ist, deren Linse Verzerrungen in die aufgenommenen Bilder einführt. Zwei gekrümmte epipolare Linien 188 und 190 sind auf dem Bild 184 und zwei gekrümmte epipolare Linien 192 und 194 sind auf dem Stereobild 186 gezeigt, wobei die letzteren Linien den epipolaren Linien 188 und 190 auf dem Stereobild 184 entsprechen. Verschiebeeinrichtungen wie Einrichtung 14 gemäß Fig. 1 und die Einrichtung 166 gemäß F i g. 5 können beleuchtete Punkte über die Stereobilder längs gerader Linien wie die Linien 196,198,200 und 202 auf dem Stereobild 184 und längs der Linien 204, 206, 208,210 auf dem Stereobild 186 verschieben. Konjugierte Punkte können dadurch identifiziert werden, daß die Intensitäten der Punkte längs mehrerer Abtastlinien auf jedem Bild aufgezeichnet werden. Die Steuereinheit 92 und der Korrelator 94 können dann einen Punktesatz 212 längs der Abtastlinie 196 mit Punktesätzen längs einer Anzahl von Abtastlinien auf dem Stereobild 186, z. B. den Linien 204 und 206, vergleichen, um dadurch einen zu dem Punktesatz 212 konjugierten Punktesatz zu identifizieren. In ähnlicher Weise wurde ein Punktesatz 214 auf der Linie 198 mit Punktesätzen auf mehr als einer Linie auf dem Stereobild 186 verglichen, um den mit dem Punktesatz 214 konjugierten Punktesatz auf dem Stereobild 186 zu identifizieren. Nach der Aufzeichnung der Positionen konjugierter Punkte auf mehreren Abtastlinien derart, daß der angenähert? Unterschied in der Krümmung zwischen den Abtastlinien und epipolaren Linien bekannt ist, kann die Steuereinheit die gespeicherten Lagen der konjugierten Punktesätze dazu heranziehen, um die Korrelationsmessungen für einen Punktesatz, wie z. B. den Punktesatz 216 auf den Linien 190 und 200, auf die Messung der Korrelation zwischen diesem Punktesatz und nur denjenigen Punktesätzen zu beschränken, die in einem Intervall 218 auf den Linien 194 und 208 des Stereobildes Stereobildes 186 liegen. Ein stetiger Vergleich der Punktesätze auf einer Abtastlinie mit Punktesätzen auf verschiedenen unterschiedlichen Abtastlinien ist daher nicht erforderlich, unv< die Krümmung der epipolaren Linien ist bekannt

Natürlich können noch weitere Abänderungen bei der Konstruktion und der Betriebsweise des Stereokartiergerätes 10 zusätzlich zu den Abänderungen vorgenommen werden, wie sie in den F i g. 5 und 6 vorgeschlagen sind. Zum Beispiel können andere Stereokartiergeräte als die Projektionsstereokartiergeräte herangezogen werden, um die Korrelation zwischen auf korrespondierenden epipolaren Linien zweier Stereobilder liegenden Punkte zu bestimmen. Ein Projektionsstereokartiergerät wie das Stereokartiergerät 10 bringt zunächst zwei Stereobilder einer Szene in die gleiche relative Lage, die für die Herstellung dieser Bilder herangezogene Kameras einnehmen wurden. Es ist sehr zeitraubend, um die Stereobilder körperlich in dieser Weise zu orientieren.

Es ist eine Reihe von Stereoplottern bekannt, die einen Rechner zur Simulierung dieser relativen Orientierung benutzen. Die Stereobilder selbst können in irgend beliebiger Weise ausgerichtet werden. Mathematische Überführungsgleichungen zwischen den von den Stereobildern eingenommenen Lagen und den Lagen, die die Stereobilder bei richtiger Orientierung in einem Projektionsstereokartiergerät einnehmen würden, werden zur Steuerung der Abtastung über jedes Stereobild herangezogen. Ein Stereokartiergerät, bei dem ein Rechner für die Simulierung der richtigen Orientierung der beiden Stereobilder benutzt wird, kann eine Einrichtung zur Begrenzung der Korrelationsmessungen auf Punkte aufweisen, die auf entsprechenden epipolaren Linien liegen.

so Die F i g. 1 zeigt ein Projektionsitereobildauswertegerät. Natürlich kann das erfindungsgemäße Verfahren au:h bei Stereokartiergeräten verwendet werden, die keine Projek.ionsauswertegeräte sind. Ein solches Gerät ist z. B. in der DE-OS 22 09 569.8 beschrieben. Bei diesem Gerät ist im Gegensatz zu dem Gerät gemäß F i g. 1 der vorliegenden Anmeldung keine physikalische Orientierung erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren kann also bei der Auswertung von Stereobildern verwendet werden, unabhängig von der Frage, ob eine mechanische Orientierung oder eine durch angeschlossenen Rechner simulierte Orientierung vorliegt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur automatischen Auswertung von Stereobildern, bei dem die Bilder abgetastet und identische Punkte durch Korrelation der Abtastsignale bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Korrelation auf solche Punkte beschränkt wird, die im wesentlichen auf epipolaren Linien liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Korrelation von auf zugeordneten Epipolarlinien (142,146; 144,148; 188, 192; 190, 194) liegenden Punkten zusätzlich dadurch beschränkt wird, daß nach Bestimmung der maximalen Korrelation eines ersten Punktesatzes (150; 212) auf einer ersten Epipolarlinie (142; 188) des ersten Stereobildes (18; 184) mit einem dazu konjugierten ersten Punktesatz (152) auf einer zugeordneten ersten Epipolarlinie (146; 192) des zweiten Stereobildes (20; 186) und nach Auswahl eines bezüglich des ersten Punktesatzes (150; 212) auf der ersten Epipolarlinie (142) des ersten Stereobildes (18) eine vorgegebene Lage aufweisenden und auf einer Epipolarlinie (142; 144/190) des ersten Stereobildes (18) liegenden zweiten Punktesatzes (154; 160/216) die Korrelation zur Bestimmung des dazu konjugierten Punktesatzes (158; 164) auf der zugeordneten Epipolarlinie (146; 148) des zweiten Stereobildes (20) auf einen Punktesatz (156; 162/218) auf dieser Epipolarlinie (146; 148) beschränkt wird, dessen Punktezahl größer ist als die Punktezahl d?F zweiten Punktesatzes (154; 160/216) auf dem ersten Stereobild (18/184) und dessen Lage bezüglich des ersten konjugierten Punktesatzes (152) auf der Epipolarliwie (146; 148/192) der Lage des zweiten Punktesatzes (154^ 160/214; 216) auf dem ersten Stereobild (18; 184) bezüglich des ersten Punktesatzes (150; 212) entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Punktesatz (154) des ersten Stereobildes (18) auf der ersten epipolaren Linie (142) in vorgegebenem Abstand von dem ersten Punktesatz (150) liegt, daß der zu korrelierende Punktesatz (156) auf der zugeordneten ersten Epipolarlinie (146) des zweiten Stereobildes (20) liegt und daß der auf die Mitte bezogene Abstand des zu korrelierenden Punktesatzes (156) von dem ersten konjugierten Punktesatz (152) auf der ersten epipolaren Linie (146) des zweiten Stereobildes (20) gleich dem entsprechenden Abstand der beiden Punktesätze (150, 154) auf der ersten epipolaren Linie (142) des ersten Stereobildes (18) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Punktesatz (116) auf einer zur ersten Epipoiarlinie (142) parallelen zweiten Epipolarlinie (144) des ersten Stereobildes (18) liegt und der zu korrelierende Punktesatz (162) auf der zugeordneten zweiten Epipolarlinie (148) des zweiten Stereobildes (20) in einer Lage liegt, die der Lage des ersten konjugierten Punktesatzes (152) auf der ersten Epipolarlinie (146) auf dem zweiten Stereobild (20) entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei abschnittsweise gekrümmten Epipolarlinien (180, 192, 190, 194) auf den beiden Stereobildern (184,186) der Verlauf einer Epipolarlinie (188; 192) durch Abtasten mehrerer zueinander paralleler Linien (196,198; 204,206) abgedeckt wird, die jeweils einem Abschnitt der Epipolarlinien (188; 192) zugeordnet sind, und daß bei der Korrelation von Punktesätzen auf einer Epipolarlinie (188; 190) des ersten Stereobildes (184) mit Punktesätzen (218) auf der zugeordneten Epipolarlinie (192; 194) des zweiten Stereobildes (186) die Zuordnung aufeinanderfolgender Epipolarlinienabschnitte zu verschiedenen Abtastlinien (204, 206; 208, 210) berücksichtigt wird.

ίο

6. Stereobildauswertegerät mit zwei Bik'trägern,

einer Abtasteinrichtung zum relativen Führen eines Abtaststrahls über jedes von dem zugeordneten Bildträger getragene Stereobild mittels einer Antriebseinrichtung und zur Erzeugung entsprechend dem Bildinhalt modulierter Ausgangssignale, einem Speicher zur Speicherung von den Ausgangssignalen entsprechenden Datenblöcken und einem nachgeschalteten Korrelator zur Bestimmung identischer Punkte auf den beiden Stereobildern zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (38, 40, 36; 180) mit einer Steuerung (66) verbunden ist, die aus ihr vorgegebenen Steuerdaten Steuersignale für die Antriebseinrichtung ableitet, derart, daß die Abtaststrahlen über die Stereobilder (18, 20) im wesentlichen längs epipolarer Linien führbar sind.

7. Stereobildiaiswertegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stereobilder (18,

20) in ihrer Lage einstellbar sind und daß die Abtasteinrichtung eine einzige optisch wirksame, versetzbare punktförmige Lichtquelle (12; 176) ist, die über je eine im Projektionsmittelpunkt des zugeordneten Stereobildes (18; 20) angeordnete Optik (46) auf das zugeordnete Stereobild (18; 20) abbildbar ist.

8. Stereobildauswertegerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktlichtquelle (12) eine mittels mehrerer Antriebe (38, 40, 36) in zwei im wesentlichen zueinander senkrechte Richtungen bewegbare Lichtquelle ist.

9. Stereobildauswertegerät ooch Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktlichtquelle ein Ausgangsende eines Lichtfasers einer Gruppe von Lichtfasern ist, die mit ihren Ausgangsenden in einer geraden Linie (172) und mit ihren Eingangsenden in einem Kreis (170) angeordnet sind, und daß ein gebogener und um eine Achse drehbarer Lichtfaser (178) vorgesehen ist, der von einer Lichtquelle (170) Licht zu jeweils einem Eingangsende der Gruppe von Lichtfasern leiten kann, wobei die Linie (172) im wesentlichen senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung bewegbar ist.

10. Stereobildauswertegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung zwei zueinander parallele Führungsbahnen (28,30) für die Führung der Lichtquelle (12) aufweist, daß längs derer je ein Stützkörper durch je einen Antrieb (38; 40) unabhängig voneinander verschiebbar ist und daß zwischen den beiden Stützkörpern die von ihnen getragene Punktlichtquelle längs einer Linie (24; 172) durch einen weiteren Antrieb (36; 180) optisch wirksam versetzbar ist, die mit einer zu den beiden Führungsbahnen normalen Linie einen spitzen Winkel einschließen kann.