DE2509681A1

DE2509681A1 - Prodn method for orthophotographs - has coordinate and profile registering system driving synchronised projector

Info

Publication number: DE2509681A1
Application number: DE19752509681
Authority: DE
Inventors: Gottfried Embacher; Bernhard Hauri; Rolf Kaeser; Max Sager
Original assignee: Kern and Co AG
Current assignee: Leica Aarau AG
Priority date: 1975-03-06
Filing date: 1975-03-06
Publication date: 1976-09-09

Abstract

The input signals for controling an ortho-projector are produced from a three-coordinate machine which an operator uses to follow the contours of a three-dimensional model. The output from the tracer is in the form of electrical signals corresponding to X, Y and Z coordinates. The data is received in a converter which produces electrical impulses to drive the projector mechanism. A projector and photoflash lamp are connected with an automatic iris via a universal linkage. The complete mechanism is housed in a light-proof case. A motor drives a screw shafts which raise and lower a frame for the Z axis registration.

Description

Verfahren zur Herstellung von Orthophotos Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Orthophotograpbien, mittels eines Stereoauswertegerätes mit Abtastvorrichtung und eines optischen Abbildungssystems. Method for producing orthophotos The invention relates to a method for the production of orthophotographs, by means of a stereo evaluation device with scanning device and an optical imaging system.

Bei verschiedenen bisher bekannten rein optisch abbildenden Orthophotographieverfahren wird die Belichtung des lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers mittels einer permanent leuchtenden Lichtquelle und einer kontinuierlich , allenfalls in der Geschwindigkeit variabel, profilweise bewegten Blendenöffnung erreicht.In various previously known purely optical imaging orthophotography methods the exposure of the light-sensitive recording medium by means of a permanent luminous light source and one continuously, at most in speed variable, profile-wise moving aperture achieved.

Diesem Verfahren haftet der Nachteil an, dass der Operateur an eine vorgegebene Vorschubsgeschwindigkeit, bestenfalls an einen vorgegebenen Vorschubs-Geschwindigkeits-Bereich, worin Jedoch die Gesch>sindigkeit Null nicht enthalten ist, gebunden ist, bedingt durch die Forderung nach konstanter Belichtung pro Flächeninheit, ohne den Grauwert des Bildes zu berücksichtigen.The disadvantage of this method is that the surgeon has to deal with a predefined feed rate, at best at a given feed rate range, However, which does not contain the rate zero, is bound, conditional due to the requirement for constant exposure per unit area, without the gray value of the image to be taken into account.

Bei plötzlichen Höhenänderungen im auszuwertenden Modell, wie dies insbesondere in der Architekturphotogrammetrie vorkommt, ist der Operateur nicht in der Lage, den Profilvorschub bis zum Stillstand zu verändern um die erforderliche Höhenänderung entsprechend einer sehr grossen Steigung durchzuführen, ohne eine Fehlbelichtung auf dem photographischen Aufzeichnungsträger hervor zum rufen. Bei bisher bekannten Gerätesystemen ist zudem die Profilvorschubrichtung durch das Stereoauswertegerät praktisch unverEnderlichsorgegeben.XDadurch ist es nicht (MaschinenkoodinatensystemE möglich, Systemfehler, die den Orthophotogeräten Je nach Art der Entzerrung anhaften, durch möglichst optimales Anpassen der Vorschubrichtung an das auszuwerteilde Geländemodell möglichst klein zu halten. Zudem ergeben sich als Folge einer kontinuierlichen Belichtung besonders bei grossen Geländeneignungens Bewegungsunschärfen, die ihre Ursache in einer laufenden Veränderung der Zuordnungsparametcr ftlr einen gegebenen Bildpunkt während der Belichtungszeit haben.In the case of sudden changes in altitude in the model to be evaluated, such as this especially in architectural photogrammetry, the surgeon is not able to change the profile feed to a standstill by the required Carry out a change in altitude corresponding to a very large slope without a To call incorrect exposure on the photographic recording medium. at previously known device systems is also the profile feed direction through the stereo evaluation device practically unchangeable.XDue to this it is not (machine coordinate systemE possible, System errors that are inherent in orthophoto equipment, depending on the type of rectification Optimal adaptation of the feed direction to the terrain model to be evaluated to keep it as small as possible. In addition, as a result of continuous exposure Especially in the case of large terrain suitability, motion blur, which is caused by an ongoing change in the assignment parameters for a given pixel have during the exposure time.

Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei welchem die Belichtung des Aufzeichnungsträgers nicht durch permanente Ausleuchtung einer kontinuierlich abfahrenden Blende erfolgt. Bei dem nach diesem Verfahren arbeitenden System handelt es sich um ein Differentialentzerrungsgerät höherer Ordnung, bei welchem das stereographische Aufnahrnepaar partiell durch elektronische Abtaster zu einem ersten und einem zweiten Videosignal verarbeitet wird. Die Belichtung des lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers erfolgt in diesem Fall in einem Reproduktionsgerät durch eine von den Abtastern mit Signalinformation gesteuerte Kathodenstrahlröhre. Dieses System arbeitet automatisch und ist, entsprechend seiner Arbeitsweise , mit extrem hohem materiellem Aufwand verbunden, der nur bei ekclusivsten Genauigkeitsansprüchen gerechtfertigt isti Um die obgenannten Nachteile zu beheben, zeichnet sich das erfindungsgemässe Verfahren dadurch aus, dass die Belichtung eines licht empfindlichen Aufzeichnungsträgers durch sequentielle Belichtung von Teilflächen erfolgt, und dass die Belichtungsrepetitionsfrequenz durch die frei bis zum Nullwert wählbare variable Vorschubgeschwindigkeit der Abtastvorrichtung bestimmt wird.There is also known a method in which the exposure of the Recording medium not by permanent illumination of a continuously departing Aperture takes place. The system that works according to this method is a higher order differential equalization device in which the stereographic Aufnahrnepaar partially by electronic scanner to a first and a second Video signal is processed. The exposure of the photosensitive recording medium takes place in this case in a reproduction device by one of the scanners Cathode ray tube controlled with signal information. This system works automatically and is, according to its mode of operation, with extremely high material Effort associated, which is justified only with the most ecclesiastical accuracy requirements isti In order to remedy the above-mentioned disadvantages, the invention is characterized Method in that the exposure of a light-sensitive recording medium takes place by sequential exposure of partial areas, and that the exposure repetition frequency thanks to the variable feed speed of the scanning device, which can be freely selected down to the zero value is determined.

Im folgenden wird, anhand von Figuren, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Stereoauswertegerät mit Koordinatenregistrierung und Profilabtastvorrichtung, Fig. 2 ein Schnitt durch den Orthoprojektor.In the following, with reference to figures, an embodiment of the Invention described in more detail. The figures show: FIG. 1 a stereo evaluation device with coordinate registration and profile scanning device, FIG. 2 a section through the orthoprojector.

Figur 1 zeigt im wesentlichen den Aufbau amines an sich bekannten Stereoauswertegerätes. Ein Operateur führt mittels Bewegung eines Basiswagens 2 auf einer Trägerplatte 10, und Betätigung eines flöhentriebes 3, eine eingeblendete Raummarke auf der GelAndeoberflEche eines durch das Stereobildpaar 12 gegebenen, durch ein Okularpaar 1 beobachtbaren optischen Geländemodells.FIG. 1 essentially shows the structure of amines known per se Stereo evaluation device. A surgeon guides by moving a base vehicle 2 on a support plate 10, and actuation of a flea shoot 3, a faded in Space mark on the terrain surface of a given by the stereo image pair 12, through a pair of eyepieces 1 observable optical terrain model.

Die bei diesem Vorgang im Modell zurückgelegten Distanzen werden durch Koordinatenmesseinrichtungen, die z-Koordinate durch einen Wandler 4, die x-Koordinate durch einen Wandler 5 und die y-Koordinate durch einen Wandler 6 entsprechend sogenannten Maschinenkoordinatensystem erfasst und in einem Datenauswertegerät 7 weiter verarbeitet. Die vom Operateur durchzuführenden Bewegungsfrequenzen sind durch eine an den Basiswagen 2 gekoppelte Führungseinrichtung 8 so vorgegeben, dass er den Basiswagen 2 nur entlang von äquidistanten x= Konst.-Linien führen kann, und dabei die Raummarke durch Betätigen des Höhentriebes 3 auf der Geländemodelloberfläche führt. Falls die Auswertung eines Geländemodells in einer anderen Profilrichtung als der durch das Maschinenkoordinatensystem vorgegebenen y-Richtung kleinorf) systematische Fehler zur Folge hat, kann die Führungseinrichtung 8 um eine zur z-Achse parallele Achse beliebig gedreht werden, so dass ein neues, rechtwinkliges Auswertekoordinatensystem y' x' entsteht, entlang dessen y' Richtung, entsprechend x'=Konst.-Linier. nun die Profile abgetastet werden können.The distances covered in the model during this process are given by Coordinate measuring devices, the z coordinate through a transducer 4, the x coordinate by a transducer 5 and the y-coordinate by a transducer 6 according to so-called Machine coordinate system detected and processed further in a data evaluation device 7. The movement frequencies to be carried out by the surgeon are assigned to the base trolley 2 coupled guide device 8 is specified so that it only runs along the base carriage 2 of equidistant x = constant lines, and thereby the space marker by pressing of the elevation drive 3 leads on the terrain model surface. If the evaluation of a Terrain model in a different profile direction than that defined by the machine coordinate system predetermined y-direction kleinorf) results in systematic errors, the guide device can 8 to one The axis parallel to the z-axis can be rotated as desired, see above that a new, right-angled evaluation coordinate system y 'x' is created along its y 'direction, corresponding to x' = constant line. now the profiles are scanned can.

Leitungen 9 verbinden das Datenregistriergerät 7 des beschriebenen Stereoauswertegerätes mit dem Orthoprojektor.Lines 9 connect the data recorder 7 of the described Stereo evaluation device with the orthoprojector.

Fig. 2 zeigt im Schnitt die wesentlichen Merkmale einer Ausführungsvariante des Orthoprojektors. Ein Projektor 11 mit einem Objektiv 12 und einem Bildträger 13 ist in einem tragenden Rahmen kardanisch so befestlgt, dass er durch Drehung um drei Raumachsen in die durch die Orientierung bilddes Stereoluftpaares im Stercoauswcrtegert und eine allenfalls stattgefundene Verdrehung der Führungseinrichtung 8 vorgeebene Lage gebracht werden kann. Auf dem Bildträger 13 wird ein Duplikat eines der im Stereoauswertegerät das Raurninodell bildenden Luftbilder eingelegt. Ueber ein kardanisches Hebelsystem 14 wird eine Blitzlampe 24 so im Raum bewegt, dass sie sich jederzeit auf einer geradlinigen Verbindung zwischen einer Blende 15 und dem Objektiv 12 des Projektors 11 befindet. Die Intensität des Blitzes der Blitzlampe 24 kann z.B. entsprechend dem mittleren Grauwert des Dublikates auf dem Blitzträger 13 verstellt werden.Fig. 2 shows in section the essential features of an embodiment variant of the orthoprojector. A projector 11 with an objective 12 and an image carrier 13 is gimbaled in a load-bearing frame so that it can be rotated around three spatial axes in the direction of the orientation of the stereo air pair in the Sterco output device and any rotation of the guide device 8 that has taken place Location can be brought. A duplicate of one of the im Stereo evaluation device inserted the aerial photographs forming the Raurninodell. About a gimbal Lever system 14 moves a flashlight 24 in space so that it moves at any time on a straight line connection between an aperture 15 and the Lens 12 of the projector 11 is located. The intensity of the flash from the flash lamp 24 can e.g. correspond to the mean gray value of the duplicate on the lightning carrier 13 can be adjusted.

Zudem sind am kardanischen Hebelsystem 14 elektrische Geber 26 angeordnet, die Information über die momentane Winkellage des optischen Strahlenganges bezüglich der Durchtrittsflächen der optischen Durchtrittsmedien an den e Steurteil 22 liefern, welches sodann die Intentität des Blitzes entsprechend den variierenden Reflexionsverhältnissen steuert.In addition, 14 electrical transmitters 26 are arranged on the cardanic lever system, the information about the current angular position of the optical beam path with respect to of the passage areas of the optical passage media to the e control part 22, which then the intensity of the lightning according to the varying reflection ratios controls.

Die Blende 15 wird ihrerseits durch einen parallel zu einem Aufzeichnungsträger 17 beweglichen Wagen 16 entsprechend zwei Freiheitsgraden in x und y Richtung, so über diesen Aufzeichnungsträger 17 gefGhrt, dass die abgefahrenen y-Profile, entsprechend xtEonst.-Linien denjenigen des durch die Führungseinrichtung 8 vorgegebenen Profilen entsprechen. Um zu erreichen, dass sich die Blende unmittelbar über dem Aufzeichnungsträger bewegt, kann ihre Lagerung vorzugsweise durch ein Luftkissen zwischen Blende 15 und Aufzeichnungsträger 17 realisiert sein. Sowohl der in x und y Richtung bewegliche Wagen 16 mit der Blende 15, als auch der Aufzeichnungsträger 17 sind auf einem Rahmen 18 aufgebaut, welcher tiber Spindeln 19 durch einen Motor 20 in der Höhe entsprechend einer z-Achse bewegt werden kann. Da der Belichtungs prozess bei Tageslicht möglich sein soll, ist der ganze Orthoprojektor mit einer lichtichten Verschahlung umgeben 21. In einem Steuerteil 22 befindet sich eine Steuerelektronik, die vom Datenregistriergerät 7 über die Leitungen 9 laufend die Daten über den momentanen Standort der Raummarke im Geländemodell zugeführt erhält.The diaphragm 15 is in turn parallel to a recording medium by a 17 movable carriage 16 corresponding to two degrees of freedom in the x and y directions, see above This recording medium 17 ensures that the y-profiles that have been traversed, accordingly xtEonst. lines correspond to those of the profile specified by the guide device 8 correspond. In order to achieve that the diaphragm is directly above the recording medium moved, their storage can preferably by an air cushion between the panel 15 and recording medium 17 can be realized. Both the movable in x and y directions Carriage 16 with the screen 15, as well as the recording medium 17 are on a frame 18 built up, which via spindles 19 by a motor 20 in height accordingly a z-axis can be moved. Because the exposure process is possible in daylight is supposed to be the whole Orthoprojector with a light-tight sheathing surrounded 21. In a control part 22 there is an electronic control system, which is from Data registration device 7 over the lines 9 continuously the data about the current The location of the space mark in the terrain model is supplied.

Die z-Bewegung der Raummarke im Geländemodell wird fortwährend synchron mit dem Motor 20 auf den höhenbeweglichen Rahmen 18 übertragen. Während dem Arbeitsablauf wird nun der Wagen 16 mit der Blende 15 mittels eines Motors und einer Spindel 23 schrittweise jeweils um eine solche Wegstrecke in y-Richtung bewegt, als die y-Ausdehnung der lichtdurchlässigen Blendenfläche beträgt. Wenn jeweils ein solcher y-Schritt ausgeführt ist, steht der Vorschubmechanismus still. Sobald der Operateur mit der Raummarke im Geländemodell den äquivalenten y-Weg zurückgelegt hat, wird in der Blitzlampe 24 ein Lichtblitz ausgelöst, wodurch derjenige Teil der lichtempfindlichen Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 18 mit dem der orthogonalen Abbildung entsprechenden Bildausschnitt belichtet wird , welcher im Moment des Blitzes durch die Blendöffnung freigegeben wird.Nach erfolgter Blitzauslösung verschiebt sich die Blende 15 automatisch uni eine y-Teilstrecke weiter, und wiederum erfolgt der nächste Blitz erst nach Erreichen der entsprechenden y-Verschiebung der Raummarke, was mit beliebiger Verzögerung, Je nach Schwierigkeit des Geländes oder Routine des Operateur vorgenommen werden kann. Die Repetitionsfrequenz dieses Zyklus-Vorschub-Stillstand-Blitæ, wird lediglich durch den Operateur vorgegeben, Der Vorgang kann auch innerhalb eines Profils beliebig unterbrochen werden. Am Ende eines y-Profils angelangt, transportiert die x-Spindel 25 den Wagen16 um einen x-Streckenabschnitt weiter, der der x-Ausdehnung der lichtdurchlässigen Blendenfläche entspricht, Inzwischen biegt der Operateuruf einer Atasteinrichtung in die nächstfolgende Profilgerade ein und die Belichtung einer neuen Bildserie kann beginnen.The z-movement of the spatial marker in the terrain model is continuously synchronized transferred with the motor 20 to the vertically movable frame 18. During the workflow The carriage 16 with the screen 15 is now made by means of a motor and a spindle 23 moved step by step by such a distance in the y-direction as the y-extension the translucent aperture surface is. If such a y-step is executed, the feed mechanism is at a standstill. As soon as the surgeon is familiar with the The space marker has covered the equivalent y-path in the terrain model, is shown in the Flash lamp 24 triggered a flash of light, causing that part of the photosensitive Surface of the recording medium 18 with that corresponding to the orthogonal mapping Image section is exposed, which at the moment of the flash through the aperture After the flash has been triggered, the aperture 15 moves automatically University a y-segment further, and again the next lightning does not occur until it is reached the corresponding y-shift of the space mark, which can be done with any delay, Can be made depending on the difficulty of the terrain or the surgeon's routine can. The repetition frequency of this cycle-feed-standstill-Blitæ is only specified by the surgeon, the process can also be performed anywhere within a profile to be interrupted. At the end of a y-profile, the x-spindle transports 25 further the carriage 16 by an x-section, that of the x-dimension of the translucent Aperture area corresponds, meanwhile the surgeon bends a touch device into the next straight profile and the exposure of a new series of images can start.

Dabei kann es vorteilhaft sein, um einen absolut kontinuierlichen Belichtungsübergang von Belichtungsteilfläche zu Belichtungsteilfläche zu gewährleisten, dass die x- resp. y-Verschiebungastrecken kleiner als die x- und y- Ausdehnung der lichtdurchlässigen Blendenfläche gewählt werden. Um in dem somit überlappenden und doppelt belichteten Belichtungsteilflächenzonen trotzdem eine Belichtung zu gewährleisten, die einer einzigen Belichtung durch die innern Partien der Belichtungsteilfläche gleichkommt, wird die Lichtdurr"hlässikcit der Randzonen der lichtdurchlässigen Blendenfläche abnehmend ausgebildet.It can be advantageous to have an absolutely continuous To ensure exposure transition from partial exposure area to partial exposure area, that the x resp. y-displacement distances smaller than the x and y dimensions of the translucent aperture surface can be selected. To in the thus overlapping and double exposed exposure subareas to ensure exposure anyway, that of a single exposure through the inner parts of the partial exposure area equals the light diffusion of the edge zones of the light-permeable screen surface trained to decrease.

Eine solche Vorrichtung erlaubt es ohne unverhältnismässlg grossen materiellen Aufwand, Ortophotographien herzustellen, die, bis auf gewisse Extremfälle, wo eine minuziöse Entzerrung gefordert ist, allen Bedürfnissen entsprechen.Such a device allows it without being disproportionately large material expenditure to produce orthophotographs which, apart from certain extreme cases, where a minute equalization is required, meet all needs.

Claims

1 Process for the production of orthophotographs, using a stereo evaluation device with scanning device and an optical imaging system, characterized in that that the exposure of a photosensitive recording medium by sequential Exposure of partial areas takes place, and that the exposure repetition frequency by the freely selectable variable feed rate of the scanning device up to the zero value is determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that the individual exposure sequence takes place out of phase with a feed assignment of parts of the imaging system.

3. Device for carrying out the method according to one of the claims 1 or 2, characterized in that exposure means (24, 12, 15, 13) are provided are sequential to partial areas of the photosensitive recording medium (17) to expose, and means (14, 16) to automatically after a single exposure the exposure means (24, 12, 15, 13) at least partially (24, 15) relative to the Moving the recording medium (17), as well as triggering means, in order to streak after cancer trigger a single exposure of a partial area by the scanning device 0 4O Device according to claim 3, characterized in that the exposure means at least comprise a flash light (24), 5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that that the exposure means comprise at least one diaphragm (15), and that movement means (16) are provided to move the aperture (15) relative to each other after a single exposure to move to the recording medium (17).

6. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the exposure means comprise at least one diaphragm (15) and movement means (16) are provided in order to project the diaphragm (15) onto the recording medium (17) after a single exposure has taken place around a section of the route, corresponding to a partial area of exposure to move in the direction of movement.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that that displacement means (19) are provided to the recording medium (17) accordingly to move the terrain elevation quota.

8. Device according to one of claims 3, 4 or 7, characterized in that that the exposure means comprise at least one diaphragm (15), and that the exposure partial areas the projection of a transparent surface of the screen onto the recording medium (17).

9. Device according to one of claims 3 to 8, characterized in that that the exposure means comprise at least one diaphragm (15), and that this in the edge zones of their translucent surface, an outwardly decreasing translucence having.

10. Device according to one of claims 3 to 9, characterized in that that the exposure means comprise at least one diaphragm (15) whose Proåektion on the recording medium (17), sequentially by X partial distances, smaller than one Exposure area extension is displaceable in the direction of movement.

11. Device according to one of claims 3 to 10, characterized in that that guide means (8) are provided to the scanning device independently of a device coordinate system of the stereo evaluation device along profiles to lead.

12. Device according to one of claims 4 to 10, characterized in that that means (26, 22) are provided to adjust the flash intensity both accordingly to change the mean gray value of the aerial image as well as depending on the Light paths and optical reflection conditions automatically during the evaluation process to control.

13. Device according to one of claims 3 to 12, characterized in that that the diaphragm floats on the recording medium (17) by means of an air cushion