DE2322459B2 - Meßverfahren für ein photogrammetrisches Gerät und Gerät zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Meßverfahren für ein photogrammetrisches Gerät und Gerät zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
lieh, die Größe der X-Parallaxe durch elektronische
Mittel ohne Eingriff eines menschlichen Operateurs zu bestimmen. Zwei grundlegende Vorgänge sind erforderlich.
Der erste ist die Umwandlung der Bildinformation in entsprechende Videosignale; dies kann mittels
mechanischer oder elektronischer Abtastmittel durchgeführt werden.
Der zweite ist ein Vergleich dieser Videosignale in einem Korrelatorkreis, dessen Funktion darin besteht,
den Ähnlichkeitsgrad zwischen den beiden Videosignalen, die die Bilder auf dem Stereopaar repräsentieren,
festzustellen. Je ähnlicher die Bilder sind, um so besser ist die Korrelation zwischen ihnen.
Aus der an den Korrelator gelieferten Videoinformation werden die Verschiebungs- und Maßstabs-Korrektur-Signale
erzeugt.
Bei komplizierten Reliefverhältnissen ist es nicht ausreichend, nur mit einem Maßstab zu arbeiten. Es
stellt sich die Aufgabe, ein Meßverfahren für ein automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät
anzugeben, bei dem jedes der beiden Stereobilder über Intervalle der Länge /'und /"auf den Längen ep-polarer
Linien abgetastet wird, wobei eine mittlere Geländesteigung β über die Länge / eines Geländeabschnittes als
Funktion der Intervallänge /'und /"ermittelt wird, bei dem die Meßgenauigkeit erhöht wird, ohne daß die
Meßgeschwindigkeit wesentlich herabgesetzt wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Meßverfahren der genannten Art gelöst, bei dem die
abgetasteten Stereobilder in zweimal zwei getrennten Stereokanälen ausgewertet werden, und zwar
a) als ein das gesamte Intervall umfassendes »Grobsignal« und
b) als nur einen Teil des Intervalles umfassendes »Feinsignal«, dessen Länge und Breite zum
»Grobsignal« wählbar ist. Der Korrelator kann demnach angewendet werden, um sowohl Korrekturen
niedrigerer Ordnung (Grobkorrekturen) und Korrekturen höherer Ordnung (Feinkorrekturen)
durchzufünren.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät
mit je zwei je einem Stereobild zugeordneten Abtastern und Eingangskreisen und einem Korrelator, bei dem
dieser mit einem ersten, die »Grobsignale« und einem zweiten, die »Feinsignale« vergleichenden Kreise
ausgerüstet ist.
Weitere Kennzeichen der Unteransprüche werden in der Beschreibung erläutert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnurgen im folgenden näher erläutert. Es zeigt
Fig. I die geometrische Beziehung zwischen zwei Aufnahmeorten während des Fluges und einem Gelände
zur Erzeugung eines Aufnahme-Stereopaares, wobei das Gelände durch eine einfache schiefe Ebene
dargestellt ist.
Fig. 2 die gleiche geometrische Beziehung wie Fig. I, jedoch mit einer komplizierteren Geländeformation,
F i g. 3 graphisch bestimmte Geländeeinzelheiten,
Fig.4 eine graphische Darstellung der in Stereobildern
auftretenden anamorphen Verzerrungen,
Fig.5 eine vereinfachte Blockschaltung einer photogrammetrischen
Einrichtung gemäß der Erfindung,
Fig.6 einen Längsschnitt einer Bild-'Dissector-Röhre,
welche als Abtaster trgesetzt ist, und ein Teil der dazugehörenden Elektronik,
Fig.7 einen Schnitt gemäß den in der Fig.b
angegebenen Schnittlinien 7-7,
F i g. 8 graphisch verarbeitete Videosignale, die von einem Abtaster bei der Betrachtung eines Stereopaares
ri abgeleitet wurden,
F i g. 9 eine Blockschaltung des in der pbotogrammetrischen Einrichtung enthaltenen Korrelator,
Fig. 10 Wellenformen, die die Spannungen darstellen,
welche an verschiedenen Punkten des in F i g. 9
ίο dargestellten Korrelators erzeugt werden, und
Fig. 11 eine Abtastblendeöffnung.
Fig. 1 ist eine stark vereinfachte und idealisierte Version des Falles der Aufnahme einer schiefen Ebene 5 von zwei Luftbildkameras, wobei sich eine Überdekkung ergibt, die diese Ebene einschließt. Zur Vermeidung von Komplikationen wird angenommen, daß die beiden Kameras ideale Projektioner liefern, deren Projektionszentren die Punkte 3 und 4 sind. Die ganze Bildebene ist nicht dargestellt, sondern nur jener Teil,
Fig. 11 eine Abtastblendeöffnung.
Fig. 1 ist eine stark vereinfachte und idealisierte Version des Falles der Aufnahme einer schiefen Ebene 5 von zwei Luftbildkameras, wobei sich eine Überdekkung ergibt, die diese Ebene einschließt. Zur Vermeidung von Komplikationen wird angenommen, daß die beiden Kameras ideale Projektioner liefern, deren Projektionszentren die Punkte 3 und 4 sind. Die ganze Bildebene ist nicht dargestellt, sondern nur jener Teil,
2(i der von Strahlen geschnitten wird, die von der schiefen
Ebene 5 durch die Projekt ionszernren 3 und 4 hindurchgehen.
Der Einfachheit halber sind längs der schiefen Ebene in gleichen Abständen zueinander liegende Bezugs-
j) punkte 5a, 5b, 5c usw. angegeben worden. Zwei
unterschiedliche Projektionen sind vorhanden. Die erste wird von Strahlen 10 gebildet, die durch mehrere
Informationspunkte (5a, 5b usw.) der Ebene 5 gehen, wobei die Strahlen das Projektionszenirum 3 passieren
i» und sich als Projektionsstrahlen 8 fortsetzen, welche
durch die linke Bildebene 1 hindurchtreten.
Die zweite Projektion wird von Strahlen 11 gebildet, die von den gleichen Bezugspunkten auf der Ebene 5
ausgehen, das Projektionszentrum 4 passieren und als
r. Projektionsstrahlen 9 durch die rechte Bildebene 2
hindurchtreten. Jedes Strahlenbüschel wurde nach unten durch die schiefe Ebene 5 verlängert bis es eine
unterhalb der schiefen Ebene 5 angeordnete Bezugsebene 12 schneidet.
4Ii Für die erste Analyse, die später verallgemeinert wird.
wurde eine Konfiguration gewähk, die dadurch vereinfacht worden ist, daß beide Kameras in genau
gleicher Höhe über der Bezugsebene 12 angeordnet wurden, wobei die Bildebenen I und 2 miteinander
•π koplanar sind und parallel zur Bezugsebene 12 liegen. Es
werden nur Projektionen betrachtet, die in einer durch die vertikale Achse der beiden Kameras definierten
Ebene liegen. Der Schnitt dieser Ebene mit irgendeiner Bezugsebene, wie etwa der Ebene 12, definiert die
ι» X-Achse des vereinfachten Systems.
Bei der Untersuchung der Fig. 1 ist ersichtlich, daß
die Projektionen der schiefen Ebene 5 auf die horizontal verschobenen Bildebenen I und 2 merklich voneinander
verschieden sind. Es ist auch ersichtlich, daß durch die
->r> Verwendung ähnlicher Triangularprojektionen die
Bilder in den Bildebenen 1 und 2 als vergrößerte Projektionen auf der Bezugsebene 12 erscheinen, wobei
die Verhältnisse zwischen den beiden Bildern gewahrt bleiben
bo Folglich können die in den Bildebenen 1 und 2
erzeugten Bilder in der Bezugsebene 12 in einem
vergrößerten Maßstab untersucht werden. In der Bezugsebene 12 stellt die Punktgruppe 16 den Schnitt
der Strahlen 10 mit der Bezugsebene dar, während die
6> Punktgruppe 13 den Schnitt der Strahlen 11 mit ihr
darstellt.
Wenn ein Modellschnitt, so wie er durch die schiefe Ebene 5 in Fig. 1 dargestellt ist, in einem normnlcn
stereophotogrammetrisrhen Gerät betrachtet wird, muß der Operateur die Höhe eines jeden der Punkte 5<i,
5b, 5c usw., die an den Schnitten der Strahlen der Strahlenbuschel 10 und 11 längs der Ebene 5 liegen, in
bezug auf die Ebene 12 bestimmen. Dies erfolgt durch räumliches Aufsetzen der schwebenden Meßmarke auf
die betreffenden Punkte durch den Operateur.
Die Lösung des gleichen Problems mit Hilfe eines !«Correlators erfordert einen anderen Lösungsweg, denn
der Korrelator wird im allgemeinen ein relativ großes
Gebiet abtasten oder, spezifischer ausgedrückt, wird er
einen großen Abschnitt in jeder der Aufnahmen, die
einen Teil des betreffenden Geländes darstellen, abtasten. Damit der Korrelator gut funktioniert, ist es
erforderlich, daß die aus einer Aufnahme abgeleitete Information zur Information der anderen Aufnahme
ähnlich (idealerweise identisch) sein muß.
7nr I Inlprcuchimn Hpc cirh Hiirrh Has Phninurunhip-■""**' *^ · ·«—......... .-..£, _· ......... — — ..._._ o... f. .
ren der in Fig. 1 dargestellten schiefen Ebene 5 ergebenden Bildes ist es in pnotogrammetrischen
Geräten erforderlich, daß die erzeugte Information gleich jener ist, die durch Abtasten der beiden
Bildebenen 1 und 2 gewonnen werden würde. Aber wie aus ihren Projektionen 13 und 16 ersichtlich ist, ist die
der Bildebene 1 entnommene Information deutlich von der der Bildebene 2 entnommenen Information
verschieden.
Man kann die Verschiebung graphisch dadurch kompensieren, daß man die Schnittpunkte 13 in der
Bezugsebene 12 durch Projektionsstrahlen 14 auf eine seitlich verschobene Punktgruppe 15 verschiebt. Das
Ausmaß der Verschiebung ist derart, daß der erste Punkt 15a der Gruppe 15 genau auf den ersten Punkt
16a ausgerichtet ist. welche die Schnittpunkte der Strahlen 11 mit der Bezugsebene 12 darstellt.
jedoch bestehen noch sehr große Unterschiede zwischen der in den Punktgruppen 15 und 16
abgetasteten Information, wiewohl als Ergebnis der Verschiebung die Anfänge der Punktmengen miteinander
identisch sind. Es kann leicht gezeigt werden, da3 mit den für diese Projektion angenommenen Randbedingungen
die Unterschiede zwischen Gruppe 16 und Gruppe 15 reine Maßstabsfaktoren sind.
Man dreht daher die Punktgruppe 16 um neunzig Grad um ihren ganz links außen liegenden Punkt 16a
durch Schlagen von Kreisboden 17 von jedem (vom Punkt 16a unterschiedlichen) Punkt der Gruppe zur
vertikalen Linie 18. Dann findet man durch punktweises horizontales Projizieren längs Linien 20 von der
vertikalen Linie 18 und durch vertikales punktweises Projizieren von der verschobenen Gruppe 15. daß die
Schnitte dieser horizontalen und vertikalen Punktprojektionen eine geneigte Gerade 19 definieren.
Derart kann bei dem vereinfachten, in F i g. 1 dargestellten Reliefzustand, bei welchem das Relief aus
einer einzigen zu untersuchenden schiefen Ebene 5 besteht (mindestens in einem idealisierten Fall), durch
eine einfache Verschiebung und eine Maßstabsänderung der durch das Abtasten einander entsprechenden Bilder
auf den beiden Aufnahmen, die das stereoskopische Modell bilden, eine effektive Gleichheit erhalten
werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird eine Lage untersucht, bei der weiterhin die gleichen Randbedingungen
für die Kameraaufsteüungsorte und -orientierung
relativ zur Bezugsebene wie in F i g. 1 gelten, aber das Relief besteht in diesem Fall aus drei sich
schneidenden Ebenen, die den Sägezahnquerschnitt 25
ergeben.
In Verbindung mit Fig. I wurde gezeigt, daß die auf
den horizontal verschobenen Bildebenen 1 und 2 vorhandene Information in einem größeren und besser
sichtbaren Maßstab in der Bezugsebene 12 reproduziert werden kann. In F i g. 2 wurden deshalb die Bildebenen
aus der Projektion weggelassen und nur die Bezugsebene 26 veranschaulicht.
Mit Hilfe der genau gleichen Konstruktion wie in Fig. 1 werden von einem Projektionszentrum 21 eine
Anzahl Strahlen 23, die durch Punkte 25;/. 25i>, 25c usw.
des Sägezahnquerschnittes 25 gehen, auf die Bczugscbenc
26 projiziert. Gleichermaßen werden vom Projektionszentrum 22 Strahlen 24 durch die genau gleichen
Punkte 25a, 256, 25c usw. des Sägezahnqucrschnitts 25 auf die Uezugsebenc 26 projiziert.
Die Puriktegruppe 29 besteht aus den Punkten, in
denen die -Sfahlpn 23 c\r<i linkpn Bildes auf die
Bezugsebenc 26 stoßen und die Punktgruppc 28 in jene
verschobene Punktgruppc, in der die Strahlen des rechten Bildes auf die Bezugsebene 26 stoßen, wobei die
Verschiebung derart ist, daß der erste Punkt 28a genau auf den ersten Punkt 29a ausgerichtet ist. Die Projektion
von der Bezugsebenc 26 auf die Punktgruppe 28 erfolgt durch Strahlen 27.
Wenn nun die Punktgruppe 29 um neunzig Grad im ihren p.'stcn Punkt 29a durch Bogen 33 auf die vertikale
Linie 30 dreht und dann horizontal von den Punkten auf der vertikalen Linie 30 projiziert wird, damit für diesen
Zweck unter Verwendung der gleichen Technik wie in Fi g. 1 benutzt die letztgenannter. Projektionen sich mit
von der Punktgruppe 28 kommenden vertikalen Projektionen schneiden können, findet man. daß der
geometrische Ort der Schnitte aus einer Sägczahnlinie 31 besteht. Dies ist wegen des zu analysierenden
Sägezahnquerschnittes 25 zu erwarten.
Der Abtastweg besteht aus einer einfachen Linienabtastung parallel zur X-Aehse. Derart wird für die
vereinfachte Situation, die in F i g. I erläutert wird, der
Abtastweg längs der Projektion der Ebene 5 verlaufen, die in den Bildebenen I und 2 erscheint und in einem
vergrößerten Maßstab in der Bezugsebene 12 dargestellt ist. Aus der Untersuchung der Projektion ist
offensichtlich, daß. nachdem die Seitenverschiebung durch die Projektionsstrahlen 14 durchgeführt worden
ist, die Maßstabsdifferenzen zwischen den Punktgruppen 15 und 16 durch die Abtasttechnik korrigiert
werden müssen, wenn die sich ergebenden Signale effektiv identisch sein müssen.
Die Größe der erforderlichen Korrektur :t ein
direktes Maß für die Steigung der schiefen Ebene 5 in der X-Richtung. In einer Einrichtung wird dieser Faktor
ausgenutzt, da eines der Ausgangssignale der Einrichtung
die Größe der Maßstabsänderungskorrektur darstellt. Durch dieses Ausgangssignal kann die
Steigung in der X-Richtung ermittelt werden.
Die Untersuchung von Fig.2 ergibt, daß der
geometrische Ort der Maßstabsdifferenzen zwischen den von einem der Bilder abgeleiteten Punktgruppen
bei Drehung um neunzig Grad auf die vertikale Linie 30, und die Gruppe verschobener Punkte 28. welche vom
anderen Bild abgeleitet worden ist, ein Sägezahnlinienabschnitt 31 ist. Damit die beiden Abtaster, welche die
durch die Punktgruppen 28 und 29 dargestellte information untersuchen, das gleiche Ausgangssigrsa!
erzeugen, ist es notwendig, auf mindestens einer der Abtastungen den Maßstab in einer solchen Art und
Weise zu ändern, daß sie genau dem Sägezahnlinienab-
schnitt 31 folgt.
Zu Bezugszwecken wird in F i g. 2 eine Linie 32 unter
fünfundvierzig Grad, ausgehend vom Punkt 29a gezogen, um die die Punktgruppc 29 relativ zur
vertikalen Linie 30 gedreht wird. Diese würde der geometrische Ort aller Punkte sein, der von den
PunkVii in der vertikalen Ebene 30 erzeugt wird, welche
horizontal in die vertikalen Projektionen von den Punkten 28 gemäß der in den Fig. I und 2 benutzten
Methode projiziert werden, wenn die Lage't der beiden
Punkte 29 und 28 identisch wären.
Die Abweichung des Linienschnittes 31 von dieser unter einer Steigung von fünfundvierzig Grad verlaufenden,
durch die Linie 32 dargestellten Geraden gibt die Korrekturen an, die /u der Maßstabsdifferenz an
jedem Punkt der beiden Abtastungen anzubringen sind, welche die Information der l'unktgruppen 28 und 29
tinl<*rcnr>h£>n damit rlac Λ ιιεσηησςςιαηρ! aiii rinn
Abtastungen dieser beiden Bilder identisch ist.
Der Zweck einer Einrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist es, eine Einzellinicnabtastung zu verwenden,
um die Abtastkorrekturen durchzuführen, welche für ein derart gefaltetes oder komplexes Gelände, wie es
durch den Querschnitt 25 dargestellt ist, erforderlich sind, und zwar in einer Weise, daß im wesentlichen
identische Videoausgangssignale durch Abtastung der Bilder erzeugt werden, welche Bilder auf den Aufnahmen
erscheinen, die derart gemacht werden, daß es zu einer Überdeckung des betreffenden Geländes kommt.
In '"sr Luftaufnahme treten keine anderen Änderungen
auf; somit sind keine zusätzlichen Abtastungsverarbeitungstechniken
für die im Zusammenhang mit F i g. I und 2 angenommenen vereinfachten Bedingungen
notwendig, wenn die systematische Verdrehung und Maßstabskorrekturen berechnet und durch ein Kompensationssystem
mit offener Schleife kompensiert werden.
Es wird gezeigt werden, daß diese Korrekturen durch einen einfachen Analog- oder Digitalcomputer berechnet
werden können, die als Eingangssignale nur (I) solche Informationen benötigen, die bei relativer und
absoluter Orientierung des Modells erzeugt werden, wenn die Platten zur Auswertung im photogrammetriscnen
Gerät orientiert werden, und (II) die Modellkoordinaten der Punkte benötigen.die durch die schwebende
Meßmarke gebildet werden.
Mit »relativer Orientierung« ist der Vorgang der Eliminierung der V-Parallaxe im ganzen Stereomodell
gemeint. Dies wird normalerweise durch ein zum voraus festgelegtes Verfahren unter Benutzung der fünf
wesentlichen Freiheitsgrade, die in dem Stereobeobachtungsgerät vorhanden sind, erreicht. Als Ergebnis dieses
Verfahrens werden die beiden photographischen Platten in die gleiche Lage relativ zueinander gebracht,
die sie ursprünglich während des Aufnahmevorganges hatten (auch unter »Bereinigen des Modells« bekannt).
Mit »absoluter Orientierung« ist der Vorgang des Verdrehens und der Festlegung des Maßstabes des
geometrischen Modells gemeint, so daß es zu lagenmäßig bekannten Kontrollpunkten paßt. Bei diesem
Vorgang werden die photographischen Platten derart gedreht und verschoben, daß ihre relative Orientierung
nicht gestört wird. Nach der absoluten Orientierung befinden sich die photographischen Platten in der
gleichen absoluten Lage die sie in dem Zeitpunkt der
Aufnahme hatten.
Die Verwendung dieser Korrekturen für eine Einzellinienabtastung erfordert, daß das Bild, welches
längs einer Geraden auf der einen Aufnahme erscheint, ebenfalls auf einer Geraden in der anderen Aufnahme
erscheint. Dies wird nun erläutert.
In F i g. 3 wählt man ein willkürliches Element, das in
In F i g. 3 wählt man ein willkürliches Element, das in
""> einer Kernebene liegt. Dieses Element bildet sich in der
linken und rechten Aufnahme als eine Gerade in X-Richtungab.
Eine Kernebene wird durch die beiden Projektionszentren O' und O" und einen angenommenen
in Geländeptinkt wie etwa P\ festgelegt. In der Figur ist
eine Kernebene für den Fall festgelegt, in welchem die
Basis in der X-Achse liegt. In Fig. 3 ist das Gcländcdetail / in der linken Aufnahme längs einer
Geraden /' abgebildet, welche den Schnitt der
r> Kcrncbenc mit der Aufnahmeebene bildet. Die gleiche
Information wird auf dem rechten Photo als /" abgebildet und stellt ebenfalls eine Gerade längs des
prnphpnp mit ilpr Allfnahmpphpnp rl;ir
In F i g. 3 bezeichnen die Bezugszeichen folgende
M Elemente und geometrischen Begriffe:
/: Element der Geländeoberflächc und
Kernebcnc
/': linkes ßildelemcnt (Gerade).
2~< 1": rechtes Bildelement (Gerade),
b— b: Basis (Abstand zwischen den Projektionszentren O'und O"Jl
Pi. Py. Endpunkte des Elements,
f: Brennweite.
Es ist ersichtlich, daß die Einführung von Längs- und
Querneigung in den linken und rechten Aufnahmen sowohl die Länge der Bildclemente /'und /"als auch
ihre Richtung ändern wird. Insoweit als Längs- und
ii Querneigung normal für die linke und für die rechte
Aufnahme voneindner verschieden sind, werden die Elemente /'und /"nicht mehr zueinander parallel liegen.
Das Basiselement by, welches einer allgemeinen Neigung Φ entspricht und b, werden auch die Länge und
Richtung von /'und /"beeinflussen.
Das allgemeine mathematische Problem kann wie folgt definiert werden:
Die Projektion des Schnittes einer Kernebene und der Modelloberfläche auf die linken und rechten
4r> Bildebenen, in welchen die allgemeinsten Annahmen
betreffend Längs- und Querneigung und ,WZ-Komponenten der Basis gemacht worden sind.
Zur Vereinfachung der Darstellung der Begriffe wird angenommen, daß die Basiskomponente b, (parallel zur
ίο V-Achse) in der folgenden Ableitung Null ist. da diese
Komponente in vielen photogrammetrischen Anwendungen eliminiert oder nahezu eliminiert werden kann.
Im allgemeinsten Fall jedoch kann ihr Einfluß auf die gleiche Weise wie die der anderen Parameter
berücksichtigt werden.
Die in den mathematischen Formeln auftretenden Parameter sind somit:
X, Y, Z Modellkoordination des Mittelpunktes des
Abtastelementes,
bx, bT Basiskomponenten zu den X- und y-Achsen,
bx, bT Basiskomponenten zu den X- und y-Achsen,
Φ allgemeine Neigung (eine
Funktion von b. und bx)
Funktion von b. und bx)
v' Quer- und Längsneigung
der linken Aufnahme
<·>" Quer- und Längsneigung
der rechten Aufnahme
Orientierungselemente
/>' Geländeneigung, definiert als der Winkel zwischen dem Element und der horizontalen
Linie, welche die senkrechte Projektion des Elements in die ΑΎ-Ebene ist, vertikal in die
XZ-Ebene projiziert. ^,
Es wird auch angenommen, daß Längs- und Querneigung klein sind (wie es heute überall in der
photogrammetrischen Praxis der Fall ist). Die folgenden Näherungsgleichungen für die Winkel « (linkes
Bilclclcmcnt) und ti" (rechtes Bildclcmcnt) können dann
abgeleitet werden:
Y
Z |
φ — | ί | φ | φ |
+ ν
/), |
Φ | \ | Ί' |
I f | 2Ζ | |||||||
Y | φ — | Φ | ||||||
ζ | hx | |||||||
Ί f | IZ | |||||||
γ | Φ |
+ Ί
b |
||||||
φ — | I - | X | ||||||
IZ | Φ | |||||||
Y | η," | |||||||
Z | ||||||||
I - | ||||||||
2Ζ | ||||||||
Diese Winkel sind dann die Winkel zwischen der X-Achse und den Spuren der Kernebene und den beiden
Bildebenen. Diese Spuren sind die Kernstrahlen.
Eine Untersuchung dieser Gleichungen zeigt, daß die Winkel nc' und λ" in der Praxis nie größer als wenige
Grade sein werden und daß deshalb die erforderlichen Bildelemente und die zugehörigen Linienabtastungen
stets in einer fast fast mit der X-Richtung zusammenfallenden Richtung liegen werden.
Es ist ersichtlich, daß sich die Winkel tx' und /x"
voneinander unterscheiden und daß deshalb in einem Korrelationssystem, das einen Einzellinien-Abtastweg
verwendet, die Liniena^'astungen getrennt gedreht
werden müssen, um die gleichen Einzelheiten in den linken und rechten Aufnahmen abzutasten. Auch sind
die Winkel λ' und α" unabhängig von der Geländenei-
Derart ist es augenscheinlich, daß die erforderlichen Drehungen λ' und öl" entweder durch einen Analogoder
einen Digitalcomputer mit jeder erforderlichen Genauigkeit berechnet werden können und als elektri- w
sehe oder optische Korrekturen für eine geeignete Drehung der Bilder oder Abtastungen verwendet
werden können.
Eine gleiche Art der Analyse kann zur Bestimmung des Verhältnisses der beiden Längen /' und /" in den
Aufnahmen gemacht werden. Diese Analyse zeigt, wie dies aus F i g. 4 leicht hervorgeht, daß dieses Verhältnis
eine Funktion der Orientierungselemente und der Geländeneigung β ist Das Verhältnis der Längen kann
stets als eine Funktion der Orientierungselemente und Modellkoordinaten für den Fall 0 = 0 berechnet
werden und als eine Korrektur, gleich wie die oben beschriebene Drehkorrektur, verwendet werden. Nachdem diese Korrektur gemacht worden ist, ist jede noch
verbleibende Differenz in den Längen /' und /" es
offensichtlich eine Funktion der Geländeneigung ß. Der erfindungsgemäße Korrelator kann diese verbieibende
Differenz automatisch detektieren und dadurch ein Ausgangssignal abgeben, welches eine Funktion der
Geländeneigung /> an irgendeinem Punkt ist.
Unter Bezugnahme auf F i g. 5 sind dort die Grundelemente einer photogrammetrischen Einrichtung
nach der Erfindung in einer vereinfachten Blockschaltung dargestellt. Diese Anlage umfaßt zwei
elektronische Abtaster, vorzugsweise in der Form von Bild-Dissector-Röhren Ti und T2, mit deren Ausgangssignalen
(Videosignale A und B) ein elektronischer Korrelator COR gespeist wird. Es versteht sich, daß,
obwohl in vorliegender F.rfindiing Bild-Disscctor-Röhren
verwendet werden, statt diesen andere bekannte Typen v(>n Abtastern verwendet werden können, wie
etwa Halbleiter-Detektoren und Viclikonröhrcn.
Zwei sich teilweise überdeckende Luftaufnahmen D\
und D2 werden durch ein optisches System auf die
empfindlichen Photokathoden der entsprechenden Röhren projiziert. Diese Bilder werden durch Lichtqucl-
\rn 15 und 36 beleuchtet, deren Lichtstärke zur Büdun"
von Videosignalen mit einem guten Rauschabstand ausreichend ist. Die Abtaströhren 7Ί und 7i werden von
Kippgencratoren bzw. Abtastgencratorcn Cn und Cn
gesteuert, welche durch den Korrelator COR zur Durchführung der gewünschten Abtastung gesteuert
werden.
Die in allen automatisierten Stcrcokarticrgeratcn verwendete Gcländehöhenmeßtechnik macht es nötig,
die Größe der X-Parallaxe durch elektronische Mittel
ohne Eingriff eines menschlichen Operateurs zn bestimmen. Zwei grundlegende Vorgänge sind erforderlich.
Der erste ist die Umwandlung der Bildinformation aus dem Stereopaar (D\ und D2) in entsprechende
Videosignale (dies kann mittels mechanischer oder elektronischer Abtastmittel durchgeführt werden).
Der zweite ist ein Vergleich dieser Videosignale in einem Korrelatorkreis. dessen Funktion darin besteht,
den Ähnlichkeitsgrad zwischen den beiden Videosignalen, die die Bilder auf dem Stereopaar repräsentieren,
festzustellen. Je ähnlicher die Bilder sind, um so besser ist die Korrelation zwischen ihnen.
Aus der an den Korrelator COR belieferten Videoinformation werden die Verschiebungs- und
Maßstabs-Korrektursignale erzeugt, welche die Kippgeneratoren G\ und G2 steuern, die ihrerseits wiederum
die Bild-Dissector-Röhren Tj und T2 steuern. Ein
erfindungsgemäßer Korrelator kann angewendet werden, um sowohl die Korrekturen niedriger Ordnung
(Grobkorrekturen) und die Korrekturen höherer Ordnung (Feinkorrekturen) durchzuführen.
Durch das Korrelationsverfahren werden Signale erzeugt, welche, bei geeigneter Interpretation und
Verwendung, bewirken, daß die von den abgetasteten Stereobildern hergeleiteten Videosignale sich einem
Zustand nähern, bei welchem sie einem Ausmaß, das innerhalb der Möglichkeiten der Korrektur niedriger
Ordnung liegt, fast identisch sind. Damit soll gesagt werden, daß eine Korrektur niedriger Ordnung eine
grobe Maßstabs- und Lagenkorrektur ermöglicht, wie sie in dem Beispiel, das vorher im Zusammenhang mii
dem in F i g. 1 erläuterten Stereopaar angegeben wurde, erforderlich ist
Die komplizierteren Reliefverhältnisse wie sie F i g. 2 zeigt erfordern eine Korrektur höherer Ordnung,
weiche eine Funktion der im Korrelator COR enthaltenen »Feinkorrekturkreise« ist Bei der Durchführung der Grobkorrektur kann der Korrelator in der
üblichen Weise durch ein geeignetes Servosystem 37 wirken, um die Lage des Diapositivs D\ relativ zum
Diapositiv D2 in einer Richtung ulid in einem Ausmaß zu
verschieben, daß dadurch die X-Parallaxe zwischen ihnen auf eii1 Minimum herabgesetzt wird. In der Praxis
kann zur Halterung der Diapositive (oder anderer Arten von Aufnahmen) ein gemeinsamer Wagen 38 oder für
jedes Diapositiv ein separater Wagen verwendet werden. Im letzteren Fall sind die einzelnen Wagen mit
einem gemeinsamen Stelltrieb verbunden, der in den X-, Y- und Z-Richtungen beweglich ist.
Fig.6 und 7 zeigen schematisch die wesentlichen
Bestandteile der Bild-Dissector Röhren Ti oder T1.
welche die Diapositive abtasten, um die Videosignale zu erzeugen.
Der durch die Disseclor-Röhrc zu beobachtende Diapositivausscnnitt wird durch eine Linse .34 auf eine
Photokathode 39 projiziert. Die Fokussierspule 40 wirkt so, daß sie ein scharfes elektronisches Bild von der
Oberfläche der Photokathode in der Ebene der Anode Abtastungen erfaßten Bildausschnitte eine Parallaxe
vorhanden ist, da in dem Videosignal A das Bild weiter links ist als in seinem zugeordneten Videosignal B,
welches das entsprechende Bild darstellt. Folglich wird die Bildinformation vom Abtaster T2 zu einem späteren
Zeitpunkt als die vom Abtaster 7Ί erzeugt werden, wenn
angenommen wird, daß sich die betreffenden Abtastungen synchron von links nach rechts bewegen.
Derart ist zwischen den beiden Videosignalen eine konstante Zeitverzögerung vorhanden. Die Funktion
des Korrelatorkreises besteht darin, automatisch die /eitdifferenz herauszufinden. Aus der Kenntnis dieser
Zeitdifferenz D und der Geschwindigkeit V wird die Parallaxe durch die Gleichung V= /JVbestimmt. worin
Λ die Parallaxe ist.
In F i g. 9 wird eine bevorzugte Ausführungsform de
Korrelators COR für eine automatisierte photogrammctrische
Einrichtung in Blockform erläutert. Der
ΓΤ7ΓΜΙΡ1 in Wf'lrhpr iirh ninr* er· hm :»!*» l\\f*nr\f*nf\i Γηιιικΐ Λ 1 kf nrrphi iryr i«;l :mc /upi T ϊίΙρπ ^nsaninipnorpcot y t (J^ TC Γ
befindet. Wegen der Fokussierwirkung der elektronischen
Linse ">!gl das Blendenloch seinerseits ein eng begrenztes Gebiet in der Pholokathode fest, von dem
Signal- und Dunkelrauschen herkommen kann. Das übrige Rauschen bzw. die übrigen Signale der
Photokathode werden wirksam beseitigt.
Das in irgendeinem Zeitmoment wirksame schmale Photokathodengebiet wird als momentan wirksames
Photokathodengebiet bezeichnet. Hinter der begrenzenden Lochblende 41 liegt die Sekundärelcktronen-Vervielfacherstufe,
die aus einer Serie von Sekundäremissionselektroden 42 und einem Kollektor 43 zur
Erzeugung eines verstärkten Signals besteht, das über
den Lastwiderstand 44 abgegriffen werden kann. Die Verstärkung kann in Abhängigkeit von der angelegten
Spannung in der Größenordnung von 10' oder mehr sein, und ist ausreichend, so daß Verstärker-, Laslwidcrstands-
und andere äußere Rauschquellen normalerweise vernachlässigbargemacht werden können.
Horizontalablenkspulen 45 umgeben den Beschleunigungsteil der Röhre und ermöglichen es, die Elektronen
in den Raum zwischen Photokathode 39 und der Blendenöffnung 41 abzulenken, wodurch während des
Betriebes die horizontale Abtastung erzeugt wird. Da das Abtasten nur in einer Richtung erfolgt, sind keine
vertikalen Ablenkmittel erforderlich.
Wenn bisher nur magnetische Ablcnkmittel erläutert worden sind, kann man eine gleichartige Wirkung auch
mit elektrostatischen Ablenkmitteln erhalten.
Bevor die spezielle Form des Korrelators COA?. welche im Zusammenhang mit den Bild-Dissector-Röhren
Γι und T2 verwendet wird, betrachtet wird, soll
zuerst ein kurzer Überblick über die Grundprinzipien der Arbeitsweise von Korrelatoren im Zusammenhang
mit photogrammetrischon Geräten gegeben werden.
Nachdem die aus einem Stereopaar gewonnene Bildinformation durch einen Abtastvorgang in zwei
Videosignale umgewandelt worden ist, wird die Größe der Parallaxe durch Vergleichen dieser Signale festgelegt Der Abtastvorgang bewirkt die Umwandlung der
räumlichen Lagen sich ändernder photographischer Schwärzungen, die auf dem Abtastweg auftreten, in eine
zeitliche Folge elektrischer Signale.
In Fig.8 ist in stark vereinfachter Form ein verarbeitetes, quantisiertes Videosignal der Biid-Dissector-Röhre Γι dargestellt Unterhalb des Videosignals A
ist das entsprechende verarbeitete, quantisierte Videosignal 5der Bild-Dissector-Röhre T2 dargestellt.
Es ist ersichtlich, daß zwischen den durch die beiden
jeder auf die gleichen, durch die Bild-Dissector-Röhren
T\ und T2 erzeugten Videosignale Λ und B anspricht. In
Cig.') wird im unteren Teil die »Grobsteuerung« ind
im oberen Teil die »Fernsteuerung« erzeugt.
In der Praxis können im Zusammenhang mit dem
Stereopaar besser zwei Paar Röhren T\ und T; als nur
eines verwendet werden, wobei ein Paar Röhren zusammen mit dem Grobteil und das andere Paar
zusammen mit dem Feinteil funktioniert.
Die Bild-Dissector-Röhren Γι und T>
arbeiten derart, daß sie einander überdeckende Gebiete in den Stereodiapositiven D1 und D2 zur Erzeugung der
Videosignale A und ß abtasten. In der vorliegenden Erfindung wird das Abtasten durch Kippspannungen
durchgeführt, welche an die Horizontal-Ablenkspulen
45 der Röhren ΤΊ und 7"? angelegt werden, um
ausschließlich ein Abtasten in der Λ-Richtiing zu
bewirken. Diese Kippspannungen werden durch den Spulen-Treiberverstärker 45Di an die Honzontal-Ablenkspule
45 der Rohre Γι und durch den Spulen-Treiberverstarker
45Di an die Horizontal-Ablenkspulc 45
der Röhre T2 angelegt.
Die von den Röhren Γ und T2 stammenden
Videosignale A und B stellen die sich ändernden photographischen Schwärzungen der abgetansten
Gebiete dar und bilden die Eingangssignale für die Grob- und Feinsteuerungsteile des Korrelators.
Die Videosignale A und B werden in zwei getrennte Kanäle im Niederfrequenz-Grobsteuerungsteil des
Korrelators eingespeist. Der erste Kanal umfaßt ein Niederfrequenz-Bandpaßfilter 47, dem eine Videosignal-Verarbeitungseinheit
48 nachgeschaltet ist. Die Videosignal-Verarbeitungseinheit normalisiert den Pegel
des Videosignals in bezug auf eine Referenz und quantisiert das Videosignal durch einen Nulldurchgangs-Komparator.
Der zweite Kanal enthält ein Niederfrequenz-Bandpaßfilter 49, dem eine Videosignal-Verarbeitungseinheit
50 nachgeschaltet ist. Die Ausgangssignale der Videoverarbeitungseinheiten 48 und 50 werden an eine
Vollabtast-Signal-Verarbeitungseinheit 51 gegeben, die ein »Grob«-Maßstabs-Fehlersignal 5Z ein »Grob«-A"-Verschiebungs-Fehlersignal 53 und ein »Grob«-Korrelationspegelsignal 54 erzeugt. Nach Integration wird das
Verschiebungs-Fehlersignal 53 an den Spulentreiber 45Di für die Röhre T\ angelegt, um in diesem die grobe
Größe und Lage der Abtastung zu steuern.
Die Feinkorrektur der Lage und Größe von
ausgewählten Teilen der Abtastung erfolgt durch den
Hochfrequenz-Feinsteuerungsteil des Korrelator. In
diesem Feinsteuerungsteil werden die Videosignale A und Sin getrennte Kanäle eingespeist. Der erste Kanal
umfaßt einen elektronischen Schalter 55, gefolgt von einem Hochfrequenz-Bandpaßfilter 56 und einer Video- ί
signal-Verarbeitunpseinheit 57. Der zweite Kanal umfaßt einen elektronischen Schalter 58, gefolgt von
einem Hochfrequenz-Bandpaßfilter 59 und einer Videosignal-Verarbeitungseinheit 60.
Die Ausgangssignale der Video-Verarbeitungseir.heiten 57 und 60 werden an eine Signal-Verarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen 61 gespeist, deren
Schaltung im wesentlichen gleich wie die der Signal-Verarbeitungseinheit 51 sein kann. Diese VerarbeitLngseinheit mit hohem Auflösungsvermögen erzeugt
für die ausgewählten Teile der Abtastung ein »Fein«- Maßstabs-Fehlersignal 62, ein »Fein«-X-Verschiebungsfehlersigna! 63 und ein »Fein«-Korrelationspegelsignal
64. Nach Integration bewirkt das Fein-X-Verschiebungsfehlersignal 63 die Feinkorrektur des ausgewähl-
ten Teiles der Abtastung.
Das Grob-Anamorph-Fehiersigna! 52 der Voiiabtast-Videosignal-Verarbeitungseinheit 51 wird nach geeigneter Integration in einer Integratorstufe 65 als erstes
Eingangssignal an einen Summierverstärker 66 gege- 2ϊ
ben. Das zweite Eingangssignal des Summierverstärkers ist das Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62, welches nach
Integration in Stufe 67 über einen elektronischen Schalter 68 an den Verstärker gespeist wird. Das dritte
Eingangssignal des Summierverstärkers 66 bildet nach ii> Integration in Stufe 69 das Fein-X-Verschiebungsfehlersignal 63, wobei das Ausgangssignal der Stufe 69 über
einen elektronischen Schalter 70 dem Verstärker zugeführt wird.
Wenn die Schalter 68 und 70 in Arbeitsstellung sind, t> ist das Ausgangssignal des Summierverstärkers 66 eine
Modifizierspannung MV deren Wert gleich der Summe der integrierten Grob- und Fein-Maßstabs-Korrektursignale plus dem integrierten Fein-X-Verschiebungsfehlersignal ist.
Bevor die Wirkung dieser Modifizierspannung auf den Abtastvorgang betrachtet wird, werden wir zuerst
die Beschaffenheit der Kippspannungsgeneratoren für das Anlegen der Kippspannungen an die Horizontal-Ablenkspulen der Bild-Dissector-Röhren T\ und Ti
betrachten. Vorliegende Ablenkanlage wird durch einen Taktgeber 71 synchronisiert, der eine Rechteckwelle
S W mit einer vorgegebenen Frequenz erzeugt (Fig. 10,
Zeile A).
Die Rechteckwelle SW wird an einen einfachen Integrationsverstärker 72 zur Erzeugung einer Dreieck-Spannung SSangelegt. Die Kippspanrung SSist in Zeile
D der Fig. 10 dargestellt. Die Kippspannung wird an
den Spulcn-Treiberverstärker 45£>; für die Bild-Dissector-Röhre Ti angelegt. Das bewirkt, daß der Elektronen· v>
strahl in einer Einzellinie hin und her in der X-Richtung abtastet, und zwar mit einer Geschwindigkeit V, die
durch die Größe der Ablenkspannung gegeben ist.
Bei jeder Periode der Dreieckspannung bestimmt die positive Halbwelle die Geschwindigkeit des »Vorwärts- mi
laufs« in der Abtastlinie, während die negative Halbwelle die Geschwindigkeit des »Rückwärtslaufs«
bestimmt.
Die Rechteckwelle SWdes Taktgebers 71 wird auch
an den Integrationsverstärker 73 angelegt, welcher, μ wenn keine Modifizierspannung MV vom Summierverstärker 66 vorhanden ist, eine Spannung erzeugt, die
identisch mit der vom Integrierverstärker 72 erzeugten
Spannung ist. Das Ausgangssignal des Integrierverstär
kers 73 gelangt an den Spulentreiber 45Dj für Spule 4i
der Röhre Ti. An den Spulentreiber 45D| wird auch da;
»Grob«-Ar-Verschiebungsfehlersignal 53 der Vollabtast
Videosignal-Verarbeitungseinheit 51 angelegt, nachden dieses Signal in der Stufe 75 integriert worden ist.
Ohne das Vorhandensein von Fein- und Maßstabs Korrekturen wurden beide Röhren Ti und Tj durct
Kippspannungen identischer Form gesteuert werden Bei einem stark welligen Gelände wird es jedoch füi
einen Operateur mit Hilfe der manuellen Steuerung« 74a und 746, die an einem Impulsgenerator
vorhanden sind, möglich, die Lage und die Breite dei
Impulsfolge SPA zu wählen, die in Zeile Bder Fig. K
dargestellt ist Die resultierende, korrigierte Kippspan nung, die an den Spulentreiber 45D, angelegt wird, ist ir
Zeile £der F i g. 10 als Wellenform AfSSdargestellt.
Die Impulsfolge SPA wird zur Betätigung vor Torschaltern 55 und 58 an die betreffenden Kanäle de:
Feinsteuerungsteils angelegt Während den Impulser werden die Schalter 55 und 58 freigegeben, so daß die ir
den Videosignalen A und Senthaltene Hochfrequenz!!!
formation verarbeitet werden kann. Aus dieser Informa tion werden durch die Videosignal-Verarbeitungsein
heit mit hohem Auflösungsvermögen 61 Spannunger erzeugt, die die Differenz von Größe und Lage de:
kleinen ausgewählten Teils des abgetasteten Gebiete; angeben.
Das Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62 am Ausgang dei Videosignal-Verarbeitungseinheit mit hohem Auflö
sungsvermögen 61 gibt die Maßstabsdifferenzen de;
untersuchten Gebietes während der durch die Impuls folge SPA ausgewählten Zeit an. Der zwischen dei
Inregratorstufe 67 und dem Summierverstärker 6t angeordnete Schalter 68 dient dazu, das integrierte
Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62 während der Zeitdauei der Freigabeimpulse in der Impulsfolge SPA zu einen-Eingang des Summierverstärkers durchlaufen zu lassen.
Auf ähnliche Weise gibt das Fein-Fehlerkorrektursignal 63 die X-Verschiebung an, welche in den·
gewählten untersuchten Gebiet gefunden wurde. Dei zwischen dem Integrator 69 und dem Summierverstär
ker 66 angeordnete Schalter 70 dient dazu, da; integrierte Fein-X-Verschiebungs-Fehlersignal 63 während der Zeitdauer der Freigabeimpulsc in dei
Impulsfolge SPE zu einem anderen Eingang de« Summierverstärkers durchlaufen zu lassen.
Unter der Annahme, daß die Impulsreihen SPA und 5PFdJe Freigabe bewirken, wenn sie positiv sind, gehl
klar hervor, daß das Fein-X-Fehlerkorrektursignal zu
Beginn einer Vollabtastperiode in integrierter Form an den Eingang des Summierverstärkers 66 gespeist wird
Derart steuert das vom Fein-X-Fehlerkorrektursigna
gewünschte Signal die Steigung der modifizierter Kippspannung MSS (Fig. 10E), und zwar von seinem
Einsatzpunkt an bis zum Beginn des vorgewählter Zeitintervalls für die Feinuntersuchung des Bildes.
Durch diese Korrektur wird gewährleistet, daß der Feinteil der Kippspannung MSS (d. h. der Teil, welcher
während des Freigabevorganges der Impulsreihe SPA abläuft) beim gleichen Feinteil der beiden Bilder
beginnt. Das Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62 steuert während des durch die Impulsreihe SPA festgelegten
Zeitintervalls die Neigung der Kippspannung. Diese steuert dann die Geländeneigungskorrektur während
des Zeitintervalls, in dem die Hochfrequenzinformation untersucht wird.
ihre Anfangs- und Endpunkte werden durch das Maßstabs-Korrektur-Eingangssignal an den Summierverstärker 66 und das X-Korrektur-Eingangssignal an
den Spulentreiber gesteuert, wobei diese Signale durch Integration des Grob-Anamorph-Fehlersignals 52 bzw.
durch Integration des Grob-A'-Verschiebungsfehlersignals 53 erhalten werden. Derart ist das Ergebnis dieser
Korrektur auf die Grundkippspannung SSdie korrigierte Kippspannung MSS, die in Fig. 1OE dargestellt ist.
Letztere erfüllt die für eine richtige Abtastung eines in Fig.2 dargestellten Geländeabschnittes auferlegten
Bedingungen bzw. Voraussetzungen.
Das Ergebnis des Summiervorganges ist deshalb die Wellenform AiSS, welche Grob-Maßstabskorrekturen
kombiniert mit Feinkorrekturen aufweist, um sehr unregelmäßige Geländeabschnitte, wie beispielsweise
den in Fig.2 dargestellten Teil, auszugleichen. Die
Maßstabsänderungen der Abtastung, die Stück für Stück durchgeführt werden, wird durch die Verwendung
eines einfachen linearen Abtasters möglich gemacht, welcher nur solche Steuerungen enthält, die zur
Erzeugung von Korrektursignalen bei der Untersuchung der in Fig.2 erläuterten Geländeformen
notwendig sind.
Insbesondere gewährleistet die Feinverschiebungsund Maßstabssteuerung eine richtige Korrelierung in
der für diese Geländefläche ausgewählten kleinen Zone. Diese Zone wird durch die am Impulsgenerator 74 in
ihrer Lage und gewünschten Breite eingestellten Impulsfolge SPA festgelegt.
Abgesehen von der Existenz der elektronischen Torschalter 55 und 58, ist der Feinsteuerungsteil mit
hohem Auflösungsvermögen dem Vollabtast-Grobsteuerungsteil elektrisch sehr ähnlich. Derart liefert der
Teil mit heilem Auflösungsvermögen Korrelations- und
Maßstabs-Korrekturinformation von jenem Teil der Abtastung, die im Zeitintervall während eines Impulses
der Impulsreihe SPA durchgeführt wird.
Das von der Signaiverarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen 61 stammende Feinkorrelationspegelsignal 64 zeigt der während des Zeitintervalls der
Feinkorrelationsuntersuchung erhaltenen Qualität der
Korrelation an. Die Vollabtast-Signalverarbeitungseinheit 51 gibt eine Korrelationspegelspannung 54 ab, die
ein Maß für die Qualität der Korrelation während der ganzen Abtastung darstellt. Die Korrelationspegelspannung 54 ist für eine Verwendung bei einer »Suchbetriebs-Arbeitsweise« verfügbar, und zur Anzeige von
Situationen, in denen der Korrelator »verlorengeht«.
Die durch das Abtasten nur der A"-Richtung erhaltene
Information geht aber nicht auf Kosten der Leistungsfähigkeit der Einrichtung.
In einer Dissector-Röhre wird die Blendenöffnung MA in der Anodenebene, so wie dies in F i g. 11
dargestellt ist, derart geformt, daß sie relativ schmal in der A"-Dimension und relativ lang in der V-Dimension
ist. Es können Blendenöffnungen von 5 mm in V-Richtung und 0,1 mm in X-Richtung verwendet
werden.
Diese 5 χ 0,1 mm große Blendenöffnung in der Anode hat das Auflösungsvermögen einer runden
Blendenöffnung von 0,1 mm Durchmesser zur Abtastung in der A"-Richtung, aber es bringt eine 50fache
Verbesserung in bezug auf den Photoneneinfang, verglichen mit einem System, das eine 0,1 mm runde
Blendenöffnung verwendet.
Es versteht sich, daß die Verwendung eines einzigen Freigabeimpulses während eines jeden Abtastzyklus
gemäß der Darstellung in F i g. 10A nur zum Zwecke der
Erläuterung erfolgte. In der Praxis können mit Vorteil mehrere Freigabeimpulse gewählt werden, die gleichzeitig mehrere kleine Abschnitte der Abtastung
verarbeiten und dadurch Korrekturen höherer Ordnung
der in Fig. 1OE dargestellten Wellenform AiSS mit
einem Verarbeitungskanal für jeden Impuls liefern
würden.
ίο Anzahl wichtiger Vorteile. So wird es möglich,
gleichzeitig mit hoher Auflösung mehrere Profile des Geländes zu bestimmen, wobei für jeden Freigabeimpuls ein solches Profil bestimmt wird. Eine Gruppe
solcher gleichzeitig erzeugter Profile kann dazu
is verwendet werden, das Vorhandensein einer isolisrten,
plötzlichen Änderung in der Geländeform zu ermitteln,
wie etwa das Vorhandensein eines Hauses, eines hohen
dungs«-Verfahren möglich werden, das Profil des Geländes selbst zu bestimmen und nicht die aus ihm
herausstechenden Besonderheiten, wenn diese isolierte Formen des Geländes darstellen. Es gibt viele Fälle, in
denen eine derartige Profilbestimmung sehr nützlich
wäre.
Zusammengefaßt läßt sich sagen, daß der Korrelator
imstande ist, die automatische Profilermittlung eines photogrammetrischen Modells durchzuführen, um nicht
nur die Profilinformation daraus zu gewinnen, sondern
auch die zusätzliche Information über die Geländeneigung in X-Richtung. Diese Geländeneigungsinformation kann beispielsweise als ein Zusatz zum Profil in X-,
Y- und Z-Koordinaten benutzt werden und bei Erzeugung eines Orthophotos, um die sich aus der
Abtastgeschwindigkeiten bis zu 100 000 Abtastungen pro Sekunde können relativ einfach erzeugt werden.
Die Abtastung könnte sich relativ zur photographischen Platte etwa um </2 mm pro zehn Abtastperioden oder
um 5000 mm/sek. bewegen.
Weiter sind noch die Vorteile vorhanden, die sich daraus ergeben, daß die Abtastung durch die Verwendung der im Niederfrequenz-Grobsteuerungsteil erzeugten Information grob positioniert werden kann.
Dies setzt die Wahrscheinlichkeit eines »Verlorengehens« der Abtastung herab.
Bisher war es stets notwendig, einen Kompromiß zwischen der Verwendung einer größeren Abtastung
zur Verhinderung des »Verlorengehens« und der von
so einer kleinen Abtastung zur erhaltbaren Auflösung zu machen. In vorliegender Erfindung wird «licht ein
Faktor auf Kosten des anderen geopfert. Der Grund hierfür ist, uaß der größere Teil der Abtastung, welcher
im Grobsteuerungsteil verarbeitet wird, dafür verwen
det wird, um zu gewährleisten, daß die Abtastung auch
nicht bei einigermaßen großen Geländeunebenheiten verlorengeht, wobei die eigentliche Information für die
Hochpräzisions-Profilermittlung aus der während eines kleinen Teiles der Abtastung untersuchten Hochfre
quenzinformation gewonnen wird.
Wenn in einem Korrelator nach der Erfindung die Feinabtastung verlorengehen sollte, kann ein automatischer Hochgeschwindigkeits-Suchbetrieb gestartet
werden, um die Korrelation wiederherzustellen. Wegen
der hohen Geschwindigkeit dieser Suchtechnik wird die
mechanische Profilermittlung nur unwesentlich unterbrochen.
Zusätzlich ist die Fähigkeit, eine Parallelverarbeitung
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durchzuführen, einzigartig in vorliegender Erfindung; das heißt, die Fähigkeit der Mehrfachprofilermittlung
und qaß von dieser in der am besten passenden Weise Gebrauch gemacht wird, entweder zur Verbesserung
der Verarheitungsgeschwindigkeit der Anlage, ohne daß das mechanische System viel schneller bewegt
werden muß, oder um von der Mehrheitsentscheidungstechnik Gebrauch zu machen, um die Profile nach dem
Vorhandensein isolierter Häuser, Bäume usw. abzuta-
sten und zu korrigieren.
Es ist ersichtlich, daß ein kleiner Teil der Abtastung zur stärkeren Vergrößerung durch eine physisch
getrennte Abtastanlage via Strahlenteiler abgezweigt werden kann, statt daß er dem oben offengelegten
integralen Feinabtastsystem zugeführt wird. Die Funktion und Arbeitsweise der getrennten Anlage ist im
wesentlichen die gleiche wie jene des hier offengelegten integralen Systems.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Meßverfahren für ein automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät, bei dem jedes der r>
beiden Stereobilder über Intervalle der Länge /'und /"auf den Bildern längs epipolarer Linien abgetastet
wird, wobei eine mittlere Geländesteigung β über die Länge / eines Geländeabschnittes als Funktion der
Intervallänge /'und /"ermittelt wird, in dadurch gekennzeichnet, daß die abgetasteten
Stereobilder in zwei mal zwei getrennten Stereokanälen ausgewertet werden, und zwar
a) als ein das gesamte Intervall umfassendes »Grobsignal« und π
b) als nur einen Teil des Intervalles umfassendes »Feinsignal«, dessen Länge und Breite zum
»Grobsignal« wählbar ist.
2. Automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät m»i zwei je einem Stereobild zugeordneten
Abtastern und Eingangskreisen und einem
Korrelator zur Anwendung des Meßverfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Korrelator (COR)mit einem ersten, die »Grobsignale«
und einem zweiten, die »Feinsignale« verglei- 2> chenden Kreis ausgerüstet ist (F ijp, 9).
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet,
daß der die »Grobsignale« vergleichende Kreis zwei getrennte Kanäle (für Videosignale A und B)
aufweist, die jed-r einen Niederfrequenz-Bandpaßfilter
(47, 49) und eine Videosignal-Verarbeitungseinheit (48, 50) aufweisen, um das angelegte
»Grobsignal« zu quaniisicrci, daß die Verarbeitungseinheiten
(48, 50) ein Grob-i\.aßstabs-Fehler- π
signal und ein Grob-Verschiebungs-Fehlersignal erzeugen,
und weiterhin dadurch, daß der die »Feinsignale« vergleichende Kreis zwei getrennte Kanäle (für
Videosignale A und B) aufweist, deren jeder ein 4<i
Hochfrequenz-Bandpaßfilter (56, 59) und eine Signalverarbeitungseinheit (57, 60) umfaßt, die ein
Fein-Maßstabs-Fehlersignal und ein Fein-Verschiebungs-Fehlersignal
erzeugen, und daß ein Summierverstärker (66) mit drei Eingängen vorgesehen ist, dem der integrierte Wert des Grob-Maßstabs-Fehlersignals,
der integrierte Wert des Fein-Maßstabs-Fehlersignals und der integrierte Wert des Fein-Verschiebungs-Fehlersignals
zugeführt wird, wobei der Summierverstärker eine Modifizierspannung er- r>o
zeugt, die eine Korrektur höherer Ordnung bei der Annäherung der Videosignale bewirkt.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es elektronische Steuerungsmittel (74a, 74b)
umfaßt, um die erwähnte Feinkorrektur für einen v, besiimmten Teilbereich des Abtastintervalles wirksam
werden zu lassen, wobei die erwähnten Steuerungsmittel Handhaben aufweisen, um die
Lage und Breite des Teilbereiches auszuwählen.
5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- μ
net, daß Grob- und Feinkorrektureinrichtungen je ein Paar Abtaster (Ti, T2) besitzen.
6. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stereo-Bildträger Diapositive (D 1, Dl)
verwendet sind, von denen eines (Di) auf einen b5
Wagen montiert ist und über ein mit dem Korrelator (COR) gekoppeltes Stereosystem (37) relativ zu dem
anderen Diapositiv (DT) derart verschiebbar ist, daß Die Erfindung betrifft allgemein eine photogrammetrische
Einrichtung zur -Y-Parallaxenmessung an einem Stereopaar. Insbesondere betrifft sie ein Meßverfahren
für ein automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät, bei dem jedes der beiden Stereobilder über
Intervalle der Länge /' und /" auf den Bildern längs ep'polarer Linien abgetastet wird, wobei eine mittlere
Gel.lndesteigung β über die Länge / eines Geländeabschnittes
als Funktion der Intervallänge /' und /" ermittelt wird.
Die Definition der Parallaxe, oft Horizontalpanllaxe
oder X-Parallaxe genannt, welche für die Distanz eines
Objektpunktes bzw. Gelände- oder Modellpunktes von den Aufnahmestandorten des Stereobildpaares charakteristisch
ist, findet sich in Lehrbüchern der Photogrammetric, wie z. B. im »Manual of Photogrammetry«,
3. Auflage, 1966, Seite 23, herausgegeben von der American Society of Photogrammetry.
Die konventionellen stereophotogrammetrischen Auswertegeräte besitzen als Meßmarke eine sogenannte
schwebende Marke. Diese ist meist punktförmig ausgebildet und wird vom Operateur des Gerätes im
Stereomodell räumlich geführt. Die jeweilige Position dieser Meßmarke kann entweder mittels Maßstäben
oder Zählern abgelesen oder registriert oder in graphischer Form sichtbar gemacht werden. Wird die
Meßmarke mit einem Modellpunkt (Objektpunkt) in Kontakt gebracht, d. h. auf diesen aufgesetzt, so weist sie
dieselbe Parallaxe auf, wie der zu messende Punkt. Es ist dann keine Parallaxendifferenz zwischen Meßmarke
und Modellpunkt mehr vorhanden. Zur räumlichen Modellmessung besteht für den Operateur eines
stereophotogrammetrischen Auswertegerätes somit die Aufgabe, die Parallaxendifferenz zwischen Meßmarke
und Modellpunkt zum Verschwinden zu bringen.
Es sind elektronische Verfahren bekannt, die diesen Vorgang mittels Bildkorrelation automatisieren. Dabei
werden flächenhafte Abtastfiguren angewandt, welche die korrespondierenden Bildpunkte und deren Umgebung
in den Stereoaufnahmen, aus denen der Objektpunkt im Raummodell gebildet wird, zu erfassen suchen.
Es ist vorgeschlagen worden (DE-OS 22 59 762), die
automatische Auswertung von Stereobildern mit einem Verfahren durchzuführen, bei dem die Bilder abgetastet
und identische Punkte durch Korrelation der Abtastsignale bestimmt werden, wobei die Bestimmung der
Korrelation auf solche Punkte beschränkt wird, die im wesentlichen auf epipolaren Linien liegen.
Auch bei dem vorliegenden Gerät bzw. bei dem zugrundeliegenden Meßverfahren wird davon ausgegangen,
daß für die Erfassung der erwähnten Parallaxen flächenhafte Abtastfiguren nicht notwendig sind, sondern
eine eindimensionale, d. h. linienweise Abtastung in jeder Stereoaufnahme nicht nur genügt, sondern wegen
der unter diesen Umständen sehr hohen Signalverarbeitungsgeschwindigkeit wesentliche Vorteile bietet und
darüber hinaus die Bestimmung der Neigung von Linienelementen auf der Modell- bzw. Geländeoberfläche
(Hangneigung) ermöglicht.
Die in allen automatisierten Stereokartiergeräten verwendete Geländehöhenmeßtechnik macht es mög-
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