DE2322459C3 - Meßverfahren für ein photogrammetrisches Gerät und Gerat zur Durchfuhrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine photogrammetrische Einrichtung zur X-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 epipolarer Linien abgetastet wird, wobei eine mittlere Geländesteigung β über die Länge / eines Geländeabschnittes als Funktion der Intervallänge /' und /" ermittelt wird.

Die Definition der Parallaxe, oft Horizontalparallaxe 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 Photogrammetrie, wie z. B. im »Manual of Photogrammetry«, 3. Auflage, 1966, Seite 23, herausgegeben von der American Society of Photogrammetry.

Die konventionellen stereophotogramrnetrischen Auswertege;-äte 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 Abiastfiguren angewandt, welche die korrespondierenden Bildpunkte und deren Umge bung 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 E inienelementen auf der Modell- bzw. Geländeoberfläche (Hangneigung) ermöglicht.

Die in allen automatisierten Stereokartiergeräten verwendete Geländehöhenmeßtechnik macht es mög-

lieh, die Größe der A"-Parallaxe durch elektronische Mittel ohne Eingriff eines menschlichen Operateurs zu bestimmen. Zwei grundlegende Vorgänge ~ind erforderlich. Der erste ist die Umwandlung der Bildinformation in entsprechende Videosignale; dies kann mittels mechanischer oder elektronischer Aitastmittel durchgeführt werden.

Der zweite ist ein Vergleich dieser Videosignale in einem Korrelatorkreis, dessen Funktion darin besieht, den Ähnlichkeitsgrad zwischen den beiden Videosigna- to len, 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 epipolarer Linien abgetastet wird, wobei eine mittlere Geländesteigung β über die Länge / eines Geländeabschnitles 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) durchzuführen.

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 Zeichnungen 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. 1. jedoch mit einer komplizierteren Geländeformation,

F i g. 3 graphisch bestimmte Geländeeinzelheiten,

Fig.4 eine graphische Darstellung der in Stereobildern auftretenden anamorphen Verzerrungen,

F i g. 5 eine vereinfachte Blockschaltung einer photogrammetrischen Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.6 einen Längsschnitt einer Bild-'Dissector-Röhre, welche als Abtaster eingesetzt ist, und ein Teil der dazugehörenden Elektronik,

35

40

45

50

55

60

b5 F i g. 7 einen Schnitt gemäß den in der F i g. 6 angegebenen Schnittlinien 7-7,

F i g. 8 graphisch verarbeitete Videosignale, die von einem Abtaster bei der Betrachtung eines Stereopaares abgeleitet wurden,

F i g. 9 eine Blockschaltung des in der photogrammetrischen Einrichtung enthaltenen Korrektors,

Fig. 10 Wellenformen, die die Spannungen darstellen, weiche an verschiedenen Punkten des in Fig.9 dargestellten Korrelators erzeugt werden, und

F i g. 11 eine Abtastblendeöffnung.

F i g. 1 ist eine stark vereinfachte und idealisierte Version des Falles der Aufnahme einer schiefen Ebene 5 von zwei Luftbildkameras, wobei sich eine Oberdekkung ergibt, die diese Ebene einschließt. Zur Vermeidung von Komplikationen wird angenommen, daß die beiden Kameras ideale Projektionen liefern, deren Projektionszentren die Punkte 3 und 4 sind. Die ganze Bildebene ist nicht dargestellt, sondern nur jener Teil, der von Strahlen geschnitten wird, die von der schiefen Ebene 5 durch die Projektionszentren 3 und 4 hindurchgehen.

Der Einfachheit halber sind längs der schiefen Ebene in gleichen Abständen zueinander liegende Bezugspunkte 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 Projektionszentrum 3 passieren 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 Projeklionsstrahlen 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.

Für die erste Analyse, die später verallgemeinert wird, wurde eine Konfiguration gewählt, die dadurch vereinfacht worden ist. daß beide Kameras in genau gleicher Höhe über der Bezugsebene 12 angeordnet wurden, wobei die Bildebenen 1 und 2 miteinander 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 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 1 und 2 merklich voneinander verschieden sind. Es ist auch ersichtlich, daß durch die 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.

Folglich können die in den Bildebenen 1 und 2 erzeugten Bilder in der Bezugsebene 12 in einem vergrößerten Maßstab untersucht werden. In der Bezi^sebene 12 stellt die Punktgruppe 16 den Schnitt der Strahlen 10 mit der Bezugsebene dar, während die 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 normalen

stereophotogrammetrischen Gerät betrachtet wird, muß der Operateur die Höhe eines jeden der Punkte 5a, 5b, 5c usw., die an den Schnitten der Strahlen der Slrahlenbuschel 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 Korrelalors 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.

Zur Untersuchung des sich durch das Photographieren der in Fig. 1 dargestellten schiefen Ebene 5 ergebenden Bildes ist es in photogrammetrischen 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, daß 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

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 ¹ZU untersuchenden schiefen Ebene 5 besieht (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 Kameraaufstellungsorte 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. 1 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 Fig. 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 25a, 25b, 25c usw. des Sägezahnquerschnittes 25 gehen, auf die Bezugsebene 26 projiziert. Gleichermaßen werden vom Projektionszentrum 22 Strahlen 24 durch die genau gleichen Punkte 25a, 25ü, 25c usw. des Sägezahnquerschnitts 25 auf die Bezugsebene 26 projiziert.

Die Punktegruppe 29 besteht aus den Punkten, in

denen die Strahlen 23 des linken Bildes auf die Bezugsebene 26 stoßen und die Punktgruppe 28 in jene verschobene Punktgruppe, 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 Bezugsebene 26 auf die Punklgruppe 28 erfolgt durch Strahlen 27.

Wenn nun die Punktgruppe 29 um neunzig Grad um ihren ersten 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 F i g. 1 benutzt die letztgenannten Projektionen sich mit von der Punktgruppe 28 kommenden vertikalen Projektionen schneiden können, findet man, daß der geometrische Ort der Schnitte aus einer Sägezahnlinie 31 besteht. Dies ist wegen des zu analysierenden Sägezahnquerschnittes 25 zu erwarten.

Der Abtastweg besteht aus einer einfachen Linienabtastung parallel zur X-Achse. Derart wird für die vereinfachte Situation, die in Fig. 1 erläutert wird, der Abtastweg längs der Projektion der Ebene 5 verlaufen, die in den Bildebenen 1 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 ist 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, weiche die durch die Punktgruppen 28 und 29 dargestellte Information untersuchen, das gleiche Ausgangssignal erzeugen, ist es notwendig, auf mindestens einer der Abtastungen den Maßstab in einer solchen Art und Weise zu ändern, daß sie genau dem Sägezahnlinienab-

schniu31 folgt.

Zu Bezugszwecken wird in Fi g. 2 eine Linie 32 unter fünfundvierzig Grad, ausgehend vom Punkt 29a gezogen, um die die Punktgruppe 29 relativ zur vertikalen Linie 30 gedreht wird. Diese würde der geometrische Ort aller Punkte sein, der von den Punkten in der vertikalen Ebene 30 erzeugt wird, welche horizontal in die vertikalen Projektionen von den Punkten 28 gemäß der in den Fig. 1 und 2 benutzten Methode projiziert werden, wenn die Lagen 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 zu der rviaßsiabsdiiferenz an jedem Punkt der beiden Abtastungen anzubringen sind, welche die Information der Punktgruppen 28 und 29 untersuchen, damit das Ausgangssignal aus den Abtastungen dieser beiden Bilder identisch ist.

Der Zweck einer Einrichtung gemäß vuiüuguiider Erfindung ist es, eine Einzellinienabtastung zu verwenden, um die Abtaslkorrekturen 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, weiche Bilder auf den Aufnahmen erscheinen, die derart gemacht werden, daß es zu einer Oberdeckung des betreffenden Geländes kommt.

In der Luftaufnahme treten keine anderen Änderungen auf; somit sind keine zusätzlichen Abtastungsverarbeitungstechniken für die im Zusammenhang mit F i g. 1 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 photogrammetrischen 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 Orientier!— ν befinden sich die photographischen Platten i·- ^er 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.

!n 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- Richtung ab.

Eine Kernebene wird durch die beiden Projektionszentren O' und O" und einen angenommenen

ίο Geländepunkt 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 Geländedetail / in der linken Aufnahme längs einer Geraden /' abgebildet, welche den Schnitt der Kernebene mit der Aufnahmeebene bildet. Die gleiche Information wird auf dem rechten Photo als /" abgebildet und stellt ebenfalls eine Gerade längs des Schnittes der Kernebene mit der Aufnahmeebene dar.

In Fig.3 bezeichnen die Bezugszeichen folgende Elemente und geometrischen Begriffe:

/: Element der Geländeoberfläche und

Kernebene

/': linkes Bildelement (Gerade),

/": rechtes Bildelement (Gerade),

b=b: Basis (Abstand zwischen den Projektionszeniren O'und O"), P], Pr 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 Bildelemcnte /' und /" als auch ihre Richtung ändern wird. Insoweit als Längs- und Querneigung normal für die linke und für die rechte Aufnahme voneindner verschieden sind, werden die Elemente /'und /"nicht mehr zueinander parallel liegen. Das Basiselement b,, welches einer allgemeinen Neigung Φ entspricht und b_s werden auch die Länge und Richtung von /'und /"beeinflussen.

Das aligemeine mathematische Problem kann wie folgt definiert werden:

Die Projektion des Schnittes einer Kernebene und der Modelloberfläche auf die linken und rechten Bildebenen, in welchen die allgemeinsten Annahmen betreffend Längs- und Querneigung und XVZ-Komponenten der Basis gemacht worden sind.

Zur Vereinfachung der Darstellung der Begriffe wird angenommen, daß die Basiskomponente 6,. (parallel zur K-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,

b_x, b_r Basiskomponenten zu den X- und Y-Achsen, Φ allgemeine Neigung (eine
Funktion von b. und b_x)
ι/' Quer- und Längsneigung I Orientierungs-

der linken Aufnahme [ elemente
q'\ m" Quer- und Längsneigung
der rechten Aufnahme

β Geländeneigung, definiert als der Winkel zwischen dem Element und der horizontalen Linie, welche die senkrechte Projektion des Elements in die A"/-Ebene ist, vertikal in die XZ-Ebene projiziert.

Es wird auch angenommen, daß Längs- und Querneigung klein sind (wie es heule überall in der photogrammetrischen Praxis der Fall ist). Die folgenden Näherungsgleichungen für die Winkel α (linkes Bildelement) und α" (rechtes Bildelement) können dann abgeleitet werden:

25

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 α' und α" 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 cc' und λ" voneinander unterscheiden und daß deshalb in einem Korrelalionssystem, das einen Einzellinien-Abtastweg verwendet, die Linienablastungen getrennt gedreht werden müssen, um die gleichen Einzelheiten in den linken und rechten Aufnahmen abzutasten. Auch sind die Winkel α' und α" unabhängig von der Geländenei-

Derart ist es augenscheinlich, daß die erforderlichen Drehungen cc' und cc" entweder durch einen Analogoder einen Digitalcomputer mit jeder erforderlichen Genauigkeit berechnet werden können und als elektrisehe oder optische Korrekturen für eine geeignete Drehung der B'u'der 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 Fi g. 4 leicht hervorgeht daß dieses Verhältnis eine Funktion der Orientierungselemente und der Geländeneigung β isL Das Verhältnis der Längen kann stets als eine Funktion der Orientierungselemente und Modellkoordinaten für den Fall β = 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 /" offensichtlich eine Funktion der Geländeneigung ß. Der erfindungsgemäße Korrelator kann diese verbleibende Differenz automatisch detektieren und dadurch ein

60 Ausgangssignal abgeben, welches eine Funktion der Geländeneigung β an irgendeinem Punkt ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 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 7] und T₂, mit deren Ausgangssignalen (Videosignale A und B) ein elektronischer Korrelator COR gespeist wird. Es versteht sich, daß, obwohl in vorliegender Erfindung Bild-Dissector-Röhren verwendet werden, statt diesen andere bekannte Typen von Abtastern verwendet werden können, wie etwa Halbleiter-Detektoren und Vidikonröhren.

Zwei sich teilweise überdeckende Luftaufnahmen Di und D₂ werden durch ein optisches System auf die empfindlichen Photokathoden der entsprechenden Röhren projiziert. Diese Bilder werden durch Lichtquellen 35 und 36 beleuchtet, deren Lichtstärke zur Bildung von Videosignalen mit einem guten Rauschabstand ausreichend ist. Die Abtaströhren TJ und 7? werden von Kippgeneratoren bzw. Abtastgeneratoren Gi und G₂ gesteuert, welche durch den Korrelator COR zur Durchführung der gewünschten Abtastung gesteuert werden.

Die in allen automatisierten Stereokartiergeräten verwendete Geländehöhenmeßtechnik macht es nötig, 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 aus dem Stereopaar (Di 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 gelieferten Videoinforniation werden die Verschiebungs- und Maßstabs-Korrektursignale erzeugt, welche die Kippgeneratoren Ci und G₂ steuern, die ihrerseits wiederum die Bild-Dissector-Röhren Fi und 7J 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 mit dem in F i g. 1 erläuterten Stereopaar angegeben wurde, erforderlich ist

Die komplizierteren Reliefverhältnisse wie sie Fi g. 2 zeigt erfordern eine Korrektur höherer Ordnung, welche 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 Dj relativ zum

Diapositiv D₂ in einer Richtung und in einem Ausmaß zu verschieben, daß dadurch die X-Parallaxe zwischen ihnen auf ein 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 Ti, welche die Diapositive abtasten, um die Videosignale zu erzeugen.

Der durch die Dissector-Röhre zu beobachtende Diapositivausschnitt 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 erzeugt, in welcher sich eine schmale Blendenöffnung 41 befindet. Wegen der Fokussierwirkung der elektronischen Linse legt das Blendenloch seinerseits ein eng begrenztes Gebiet in der Photokathode 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 Sekundärelektronen-Vervielfacherstufe, die aus einer Serie von Sekundäremissionselektroden 42 und einem Kollektor 43 zur Erzeugung eines verstärkten Signals besteht, das über den L^astwiderstand 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-, Lastwiderstands- und andere äußere Rauschquellen normalerweise vernachlässigbar gemacht 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 Ablenkmittel erläutert worden sind, kann man eine gleichartige Wirkung auch mit elektrostatischen Ablenkmitteln erhalten.

Bevor die spezielle Form des !Correlators COR, welche im Zusammenhang mit den Bild-Dissector-Röhren Ti und Tj verwendet wird, betrachtet wird, soll zuerst ein kurzer Oberblick über die Grundprinzipien der Arbeitsweise von Korrektoren im Zusammenhang mit photogrammetrischen 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 Bild-Dissector-Röhre Γι dargestellt. Unterhalb des Videosignals A ist das entsprechende verarbeitete, quantisierte Videosignal BderBild-Dissector-Röhre Ti dargestellt

Es ist ersichtlich, daß zwischen den durch die beiden 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 Ti erzeugt werden, wenn angenommen wird, daß sich die betreffenden Abtastungen synchron von links nach rechts bewegen.

Derart ist zwischen den beiden Videosignalen eine

ίο konstante Zeitverzögerung vorhanden. Die Funktion des Korrelatorkreises besteht darin, automatisch die Zeitdifferenz herauszufinden. Aus der Kenntnis dieser Zeitdifferenz D und der Geschwindigkeit V wird die Parallaxe durch die Gleichung X= unbestimmt, worin

!5 Xdie Parallaxe ist.

In F i g. 9 wird eine bevorzugte Ausführungsform des Korrelators COR für eine automatisierte photogrammetrische Einrichtung in Blockform erläutert. Der Korrelator ist aus zwei Teilen zusammengesetzt, deren jeder auf die gleichen, durch die Bild-Dissector-Röhren Ti und T₂ erzeugten Videosignale A und B anspricht. In F i g. 9 wird im unteren Teil die »Grobsteuerung« und im oberen Teil die »Feinsteuerung« erzeugt.

in der Praxis können im Zusammenhang mit dem Stereopaar besser zwei Paar Röhren Ti und T₂ 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 T] und T₂ arbeiten derart, daß sie einander überdeckende Gebiete in den Stereodiapositiven D\ und D₂ zur Erzeugung der Videosignale A und B abtasten. In der vorliegenden Erfindung wird das Abtasten durch Kippspannungen durchgeführt, welche an die Horizonlal-Ablenkspulen 45 der Röhren Γι und T₂ angelegt werden, um ausschließlich ein Abtasten in der X-Richlung zu bewirken. Diese Kippspannungen werden durch den Spulen-Treiberverstärker 45Di an die Horizontal-Ablenkspule 45 der Röhre Γι und durch den Spulen-Treiberverstärker ASD₂ an die Horizontal-Ablenkspule 45 der Röhre T₂ angelegt

Die von den Röhren Γι und T2 stammenden Videosignale A und B stellen die sich ändernden photographischen Schwärzungen der abgetasteten 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 nachgescbaitet 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 52, ein »Grob«-X-Verschiebungs-Fehlersignal 53 und ein »Grob«-Korrelationspegelsignal 54 erzeugt Nach Integration wird das Verschiebungs-Fehlersignal 53 an den Spulentreiber 45Di für die Röhre Γι 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-FeinsteuerungstHl des Korrelators. In diesem Feinsteuerungsteil werden die Videosignale A und B in gelrennte Kanäle eingespeist. Der erste Kanal umfaßt einen elektronischen Schalter 55, gefolgt von einem Hochfrequenz-Bandpaßfilter 56 und einer Videosignal-Verarbeitungseinheit 57. Der zweite Kanal umfaßt einen elektronischen Schalter 58, gefolgt von einem Hochfrequenz-Bandpaßfilter 59 und einer Videosignal-Verarbeitungseinheit 60.

Die Ausgangssignale der Video-Verarbeitungseinheiten 57 und 60 werden an eine Signal-Verarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen 61 gespeist, deren Schallung im wesentlichen gleich wie die der Signal-Verarbeitungseinheit 51 sein kann. Diese Verarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen erzeugt für die ausgewählten Teile der Abtastung ein »Fein«- Maßstabs-Fehlersignal 62, ein »Feinw-X-Verschiebungsfehlersignal 63 und ein »FeinK-Korrelationspegelsignal 64. Nach Integration bewirkt das Fein-λ"-Verschiebungsfehlersignal 63 die Feinkorrektur des ausgewählten Teiles der Abtastung.

Das Grob-Anamorph-Fehlersignal 52 der Vollabtast-Videosignal-Verarbeitungseinheit 51 wird nach geeigneter Integration in einer Integratorstufe 65 als erstes Eingangssignal an einen Summierverstärker 66 gegeben. Das zweite Eingangssignal des Summierverstärkers ist das Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62, welches nach Integralion in Stufe 67 über einen elektronischen Schalter 68 an den Verstärker gespeist wird. Das dritte Eingangssignal des Summierverstärkers 66 bildet nach Integralion in Stufe 69 das Fein-A'-Verschiebungsfehlersignal 63, wobei das Ausgangssignal der Stufe 69 über einen elektronischen Schaller 70 dem Verstärker zugefühi t wird.

Wenn die Schalter 68 und 70 in Arbeitsstellung sind, ist das Ausgangssignal des Summierverstärkers 66 eine Modifizierspannung MV, deren Wert gleich der Summe der integrierten Grob- und Fein-Maßstabs-Korreklursignale 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 Ti und T^ betrachten. Vorliegende Ablenkanlage wird durch einen Taktgeber 71 synchronisiert, der eine Rechteckwelle SW mit einer vorgegebenen Frequenz erzeugt (F ig. 10, Zeile A).

Die Rechteckwelle SW wird an einen einfachen Integrationsverstärker 72 zur Erzeugung einer Dreieck-Spannung SSangelegt. Die Kippspannung SSist in Zeile D der Fig. 10 dargestellt. Die Kippspannung wird an den Spulen-Treiberverstärker 45Di für die Bild-Dissector-Röhre T2 angelegt. Das bewirkt, daß der Elektronenstrahl in einer Einzellinie hin und her in der X-Richtung abtastet, und zwr.r mit einer Geschwindigkeit V, die durch die Größe der Ablenkspannung gegeben ist.

Bei jeder Periode der Dreieckspannung bestimmt die positive Halbwelle die Geschwindigkeit des »Vorwärtslaufs« in der Abtastlinie, während die negative Halbwelle die Geschwindigkeit des »Rückwärtslaufs« bestimmt.

Die Rechteckwclle 5Wdes Taktgebers 71 wird auch an den Inlegrationsverstärker 73 angelegt, welcher, 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 Integrierverstarkers 73 gelangt an den Spulentreiber 45A für Spule 45 der Röhre Γι. An den Spulentreiber 45Di wird auch das »Grob«-X-Verschiebungsfehlersignal 53 der Vollabtast-Videosignal-Verarbeitungseinheit 51 angelegt, nachdem dieses Signal in der Stufe 75 integriert worden ist

Ohne das Vorhandensein von Fein- und Maßstabs-Korrekturen wurden beide Röhren 71 und T^ durch Kippspannungen identischer Form gesteuert werden.

Bei einem slark welligen Gelände wird es jedoch für einen Operateur mit Hilfe der manuellen Steuerungen 74a und 74b, die an einem Impulsgenerator 74 vorhanden sind, möglich, die Lage und die Breite der Impulsfolge SPA zu wählen, die in Zeile B der Fi g. 10 dargestellt ist. Die resultierende, korrigierte Kippspannung, die an den Spulentreiber 45Di angelegt wird, ist in Zeile Eder F i g. 10 als Wellenform MSSdargestellL

Die Impulsfolge SPA wird zur Betätigung von Torschaltern 55 und 58 an die beireffenden Kanäle des Feinsteuerungsteils angelegt. Während den Impulsen werden die Schalter 55 und 58 freigegeben, so daß die in den Videosignalen A und B enthaltene Hochfrequenzinformation verarbeitet werden kann. Aus dieser Information werden durch die Videosignal-Verarbeitungseinheit mit hohen. Auflösungsvermögen 61 Spannungen erzeugt, die die Differenz von Größe und Lage des kleinen ausgewählten Teils des abgetasteten Gebietes angeben.

Das Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62 am Ausgang der Videosignal-Verarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen 61 gibt die Maßstabsdifferenzen des untersuchten Gebietes während der durch die Impulsfolge SPA ausgewählten Zeit an. Der zwischen der Integratorstufe 67 und dem Summierverstärker 66 angeordnete Schalter 68 dient dazu, das integrierte Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62 während der Zeitdauer der Freigabeimpulse in der Impulsfolge SPA zu einem Eingang des Summierverstärkers durchlaufen zu lassen.

Auf ähnliche Weise gibt das Fein-Fchlerkorrektursignal 63 die X-Verschiebung an, welche in dem gewählten untersuchten Gebiet gefunden wurde. Der zwischen dem Integrator 69 und dem Summierverstärker 66 angeordnete Schalter 70 dient dazu, das integrierte Fein-X-Verschiebungs-Fehlersignal 63 während der Zeitdauer der Freigabeimpulse in der Impulsfolge SPE zu einem anderen Eingang des Summierverslärkers durchlaufen zu lassen.

Unter der Annahme, daß die Impulsreihen SPA und SPE die Freigabe bewirken, wenn sie positiv sind, geht klar hervor, daß das Fein-X-Fehlerkorreklursignal zu Beginn einer Vollabtastperiode in integrierter Form an den Eingang des Summierverstärkers 66 gespeist wird. Derart steuert das vom Fein-X-Fehlerkorrektursignal gewünschte Signal die Steigung der modifizierten Kippspannung MSS (Fig. 10E), und zwar von seinem Einsatzpunkt an bis zum Beginn des vorgewählten Zeilintervalls für die Feinuntersuchung des Bildes.

Durch diese Korrektur wird gewährleistet, daß der Feinteil der Kippspannung MSS(d. h. der Teil, welcher

bo 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. Dieses steuert dann die Geländeneigungskorrektur während des Zeitintervalls, in dem die Hochfrequenzinformation untersucht wird.
Die mittlere Neigung der Kippspannung MSS und

ihre Anfangs- und Endpunkte werden durch das Maßstabs-Korrektur-Eingangssignal an den Summierverstärker 66 und das ΛΓ-Korrektur-Eingangssignal an den Spulentreiber gesteuert, wobei diese Signale durch Integration des Grob-Anamorph-Fehlersignals 52 bzw. durch Integration des Grob-X-Verschiebungsfehlersignals 53 erhalten werden. Derart ist das Ergebnis dieser Korrektur auf die Grundkippspannung SS die korrigierte Kippspannung MSS, die in Fig. 1OE dargestellt ist Letztere erfüllt die für eine richtige Abtastung eines in F i g. 2 dargestellten Geländeabschnittes auferlegten Bedingungen bzw. Voraussetzungen.

Das Ergebnis des Summiervorganges ist deshalb die Wellenform MSS, 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 Eur 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 mil hohem Auflösungsvermögen dem Vollabtast-Grobsteuerungsteil elektrisch sehr ähnlich. Derart liefert der Teil mit hohem Auflösungsvermögen Korrelations- und Maßstabs-Korrekturinformation von jenem Teil der Abtastung, die im Zeitintervall während eines Impulses der Impulsreihe SPA durchgeführt wird.

Das von der Signalverarbeitungseinheit 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 X-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 K-Dimension ist. Es können Blendenöffnungen von 5 mm in y-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 X-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. 1OA 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 MSS mit einem Verarbeitungskanal für jeden Impuls liefern würden.

Eine solche gleichzeitige Verarbeitung hat eine Anzahl wichtiger Vorteile. So wird es möglich, gleichzeitig mit hoher Auflösung mehrere Profile des Geländes zu bestimmen, wobei für jeden Freigaüeimpuls ein solches Profil bestimmt wird. Eine Gruppe solcher gleichzeitig erzeugter Profile kann dazu verwendet werden, das Vorhandensein einer isolierten, plötzlichen Änderung in der Geländeform zu ermitteln, wie etwa das Vorhandensein eines Hauses, eines hohen Baumes oder einer anderen abrupten Änderung.

Folglich würde es durch ein »Mehrheitsentscheidungs«-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 Geländeneigung ergebenden Fehler zu beseitigen.

Abtastgeschwindigkeiten bis zu 100 000 Abtastungen pro Sekunde können relativ einfach erzeugt werden. Die Abtastung könnte sich relativ zur photograph:schen 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 einer kleinen Abtastung zur erhaltbaren Auflösung zu machen. In vorliegender Erfindung wird nicht ein Faktor auf Kosten des anderen geopfert. Der Grund hierfür ist, daß der größere Teil der Abtastung, welcher im Grobsteuerungsteil verarbeitet wird, dafür verwendet 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 Hochfrequenzinformation 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

durchzuführen, einzigartig in vorliegender Erfindung; das heißt, die Fähigkeit der Mehrfachprofilermittlung und daß von dieser in der am besten passenden Weise Gebrauch gemacht wird, entweder zur Verbesserung der Verarbeitungsgeschwindigkeit 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)

Patentansprüche:

1. Meßverfahren für ein automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät, bei dem jedes der 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 IntervaJlänge /'und /"ermittelt wird, 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

b) als nur einen Teil des Intervalles umfassendes »Feinsignal«, dessen Länge und Breite zum »Grobsignal« wählbar ist.

2. Automatisch auswertendes phologrammetrisches Gerät mit 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« vergleichenden Kreis ausgerüstet ist (F i g. 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 jeder einen Niederfrequenz-Bandpaßfilter (47, 49) und eine Videosignal-Verarbeitungseinheit (48, 50) aufweisen, um das angelegte »Grobsignal« zu quantisieren, daß die Verarbeitungseinheiten (48, 50) ein Grob-Maßstabs-F ehlersignal und ein Grob-Verschiebungs-Fehlersignal erzeugen,

und weiterhin dadurch, daß der die »Feinsignale« vergleichende Kreis zwei gelrennte Kanäle (für Videosignale A und B) aufweist, deren jeder ein 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 erzeugt, 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 Feinkorreklur für einen bestimmten 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 gekennzeichnet, daß Grob- und Feinkorrektureinrichtungen je ein Paar Abtaster (Ti, T2) besitzen.

6. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stereo-Bildträger Diapositive (D I, D2) verwendet sind, von denen eines (D 1) auf einen Wagen montiert ist und über ein mit dem Korrelator (COR)gekoppeltes Stereosystem (37) relativ zu dem anderen Diapositiv (D2) derart verschiebbar ist, daß der Zustand höchstmöglicher Übereinstimmung der aus den abgetasteten Bildern ersichtlichen Informationen erreicht ist