-
Vorrichtung zum Bestimmen der gegenseitigen Aufnahmelage von Meßbildpaaren
Werden Meßbilder aus Luftfahrzeugen aufgenommen, so ist zunächst die Aufnahmelage
(äußere Orientierung) unbekannt. Diese festzustellen ist notwendig, um z. B. Luftbilder
zum Herstellen von Karten verwenden zu können.
-
Zu diesem Zwecke ist es bei Ausmeßmaschinen bekannt, so lange Verstellungen
des Geräts vorzunehmen, bis zueinandergehörige Strahlenpaare von mindestens fünf
Geländepunkten miteinander zum Schnitt kommen, was durch Abtasten mit einer Marke
oder einem Markenpaar auch an anderen Geländepunkten überprüft wird, so daß also
ein optisches Raummodell erzielt wird.
-
Bei Ausmeßmaschinen mit Doppelbetrachtungsglas ist das Bildfeld solcher
Betrachtungsgläser zumeist beschränkt. Bei ihnen und bei Doppelprojektoren muß für
das Einpassen zwischen der betreffenden Marke und den Bildprojektoren nicht nur
ein Einstellen nach der horizontalen Lage, sondern auch nach der Höhe erfolgen.
Es ist also eine räumliche Bewegung der gegenseitigen Einstellmittel nötig, und
bei jeder Einstellung nach einer Richtung werden zumeist bereits erfolgte Einstellungen
nach anderen Richtungen beeinträchtigt, so daß sie wiederholt überprüft werden müssen.
Dies macht die Einstellarbeit langwierig.
-
Es ist daher bereits vorgeschlagen worden (französische Patentschrift
66488r) als Einpaßmittel statt Einpaßpunkte, ivie sie durch den Schnitt von gekreuzten
Linien, durch Markenspitzen a. dgl. gebildet werden, Linien zu verwenden, die Schnittlinien
von Ebenen darstellen, die durch die beiden Aufnahmeörter und die betreffenden Geländepunkte
laufen (Kernebenen).
-
Bei der Verwendung von solchen Kernebenenschnitten ist es z. B. bei
Doppelprojektoren nicht notwendig, den Auffangschirm während der Arbeit der Höhe
nach zu verstellen.
-
Anderseits ist es z. B. in der Mineralogie und zum Ermitteln der Aufnahmelage
einzelner Luftbilder nach dem Pyramidenverfahren bekannt, Kurven zu benutzen, die
nach Art von Meridianlinien aufgetragen sind (vgl. Zeitschrift für Vermessungswesen
1926, S. 225 ff.).
-
Gemäß der Erfindung werden solche Meridianlinien, die zweckmäßig auf
Halbkugeln aufgetragen sind, statt der bisher bekannten geradlinigen Darstellung
der Kernebenenschnitte benutzt. Hierdurch kann ein verhältnismäßig kleines Gerät
geschaffen werden, das neben dem eigentlichen Auswertegerät zum Orientieren der
Bilder benutzt wird, so daß nach den ermittelten Angaben schnell die richtige Einstellung
am Auswertegerät erzielt werden kann.
-
Solche Geräte ermöglichen es auch erfindungsgemäß, eine Luftbildaufnahm,e
mit einer terrestrischen Aufnahme zu koppeln, wodurch die Orientierung des Luftbildpaares
zum Lot und zur Himmelsrichtung gewonnen wird, eine zur Herstellung von Karten notwendige
Voraussetzung,
die bisher nur mit Hilfe von koordinierten Bodenpunkten gefunden werden konnte.
Da für terrestrische Aufnahmen die Lage zum Horizont und zur Nordrichtung mit üblichenEinrichtungen
ermittelt werden kann, so kann damit auch das Luftbild entsprechend orientiert und
an dieses können weitere Luftbilder angeschlossen werden. .
-
Die Zeichnung zeigt in Abb. i eine schematische Darstellung zweier
Luftbilder, inAbb.2 das bekannte Einpassen identischer Bildstrahlen auf eine gerade
Linie sowie Abb. 3 bis 7 an Ausführungsbeispielen den Gegenstand der Erfindung,
und zwar Abb.3 eine schematische Darstellung des neuen Geräts, Abb. q. eine entsprechende
schaubildliche Darstellung der Hauptteile des Geräts, Abb. 5 das neue Gerät im Schnitt,
Abb.6 die die Kurven tragenden Halbkugeln und Abb. 7 eine Einzelheit in Seitenansicht
und im Schnitt.
-
In Abb. i sind zwei Luftaufnahmen dargestellt, die in den Punkten
0, und 02 mit derselben Kammer von der Brenn`veite f aufgenommen wurden und
ganz beliebig im Raum liegen. Al, A= sind die Plattenhauptpunkte; somit stellen
0l, Al und 0" A, die Aufnahmerichtungen dar. Auf beiden Aufnahmen
sind, wie unbedingt notwendig, wenigstens fünf Geländepunkte P1, . . . Pi abgebildet,
die Bildpunkte auf der ersten Aufnahme sind mit p'" ... p'i, die auf
der zweiten mit p"1, . . . p"i bezeichnet.
-
Durch die beiden Aufnahmezentren 01, OZ, deren gerade Verbindung Kernachse
genannt wird, und durch jeden Geländepunkt Pi ist ein Dreieck, somit eine Ebene,
bestimmt, welche als die dem Geländepunkt eigene Kernebene bezeichnet wird.
-
Bedingung: Durch projektive Geometrie läßt sich nun nachweisen, daß
die beiden Aufnahmen dann dieselbe Stellung gegeneinander aufweisen, die sie während
der Aufnahme innehatten, wenn alle einander entsprechenden Bildpunkte (p'i und p"i)
in ihren Kernebenen liegen. Das ist bereits der Fall, wenn nur fünf Punkte diese
Bedingung erfüllen.
-
Da in Abb. i diese Bedingung ebenfalls eingehalten ist, sind also
diese beiden dargestellten Luftaufnahmen schon richtig gegeneinander orientiert.
-
Diese Kernebenen ki sind nun in Abb. 2 dadurch sichtbar gemacht, daß
das Kernebenenbüschel (- Gesamtheit aller Kernebenen) der Abb. i mit einer Ebene
geschnitten wird, die parallel zur Kernachse 01-02 ist.
-
Die Kernebenen erscheinen nun in dieser Ebene als parallele Gerade,
von denen diejenige ki, welche den Bildpunkten p'i, p"i entspricht, stark ausgezogen
ist. Der Einfachheit halber ist in Abb. 2 nur ein Punktpaar statt der erforderlichen
fünf Punktpaare abgebildet.
-
Liegen nun zwei ganz beliebige Aufnahmen vor und werden dieselben
mit ihren Aufnahmezentren in die Punkte 0,_ und OZ der Abb. 2 hineingestellt, so
wird die obige Bedingung nicht ohne weiteres erfüllt sein, d. h. Strahlen, die durch
zusammengehörige Bildpunkte p'i, p"= laufen, werden noch nicht auf ein und dieselbe
Gerade treffen, weil sie j a noch nicht richtig gegeneinander orientiert sind.
-
Deshalb sind beide Aufnahmen um die Punkte 0, und 02 so zu verdrehen,
daß die durch einander entsprechende Bildpunkte p'i, p"i laufenden Strahlen auf
dieselbe Gerade h1 fallen.
-
Da es nun nicht möglich ist, von vornherein alle Kernebenen (bzw.
Spuren der Kernebenen) ki aufzuzeichnen, sondern lediglich in bestimmten Abständen
diese Parallelen gezeichnet werden können, und es außerdem gleichgültig ist, welche
fünf Punktpaare benutzt werden, so kann man die Bedingung auch so aussprechen: Die
beiden Aufnahmen sind dann richtig gegeneinander orientiert, wenn- auf den dargestellten
Kernebenengeraden ki (es brauchen an sich nur fünf zu sein) zusammengehörige Bildpunkte
liegen.
-
Die Erfindung beruht bei solcher bekannten Benutzung von Kernebenenschnitten
darin, daß als Schnittlinien an sich bekannte Meridian- und Breitenlinien benutzt
werden. Mithin geht Abb. 3 aus Abb. i dadurch hervor, daß man um 01 und 02
je eine Kugel legt, deren Radius an sich beliebig ist (er kann bis zu oo wachsen),
hier der Einfachheit halber aber gleich der Brennweite f der Aufnahmekamera sei.
-
Nun werden die Kernebenen auf den Kugelflächen als Großkreise k'1,
k'£., k"i, ki' sichtbar, deren Gesamtheit auf jeder Kugel ein Meridianbüschel darstellt
in bezug auf die Kernachse 0,-0, als Achse.
-
Die Bedingung für die richtige Orientierung lautet jetzt: Strahlen
von zueinander gehörenden (identen) Bildpunkten P'i, P"i müssen ein und denselben
Kreis schneiden oder durch zugehörige Kreise k'i, k"i müssen zusammengehörige Bildstrahlen
laufen.
-
Um nun das Eintreten dieser Bedingung auch wirklich beobachten zu
können, werden gemäß der Erfindung die beiden Aufnahmen B1, Bz (Platten, Filme)
beispielsweise in Bildwerfer (Abb. q.) eingelegt und mittels der Bildwurfobjektive
L1, ZZ auf die Kugelinnenflächen geworfen (projiziert).
-
Die Projektionspunkte der Plattenhauptpunkte
A1,
AZ sind mit A'1, A', bezeichnet. Die Projektionsobjektive L1, L, sind so
angebracht, daß der eine Brennpunkt jeweils mit den Kugelmittelpunkten 0" 0, zusammenfällt.
-
Um diese Abbildung auf die Kugelflächen bewerkstelligen zu können,
gehören, wie üblich, zur Projektionseinrichtung noch Lichtquellen Q" Q2 (s. Abb.
4) und Kondensuren K1, K2.
-
Nun wird sich bei beliebiger Stellung der Projektionsachsen zunächst
zeigen, daß aufeinander zugeordnete Merdiankreise (Kernebenen) k'i, k"i der Halbkugeln
la" la. nicht zueinandergehörende Bildstrahlen treffen. Um dies zu erreichen, können
entweder die beiden Projektoren oder die die Kernebenenschnittlinien tragenden Körper
um die Punkte 0" 0. beweglich angeordnet sein. Ersterenfalls gibt es hierzu folgende
ausreichenden Bewegungsfreiheiten: i. Drehung des Bildhalters B, um die Projektionsachse
Ai 01, was der üblichen Drehung der Bildhalter bei Entzerrungs-und bei Luftbildkartiergeräten
entspricht, = al- Drehung, 2. Drehung des Projektionssystems A" 0, um die Achse
d,-d, - x-Drehung, 3. Drehung des Projektionssystems A" 0, um die Achse C,-C, =
ß,-Drehung. Dieselben Bewegungsmöglichkeiten sind für den zweiten Teil des Geräts:
die Drehung des Bildhalters B, um die Projektionsachse A,-0, = a2 Drehung,
die Drehung des Projektionssystems A2, OZ um die Achse d2 d2 = x-Drehung und die
Drehung des Projektionssystems A2, O, um die Achse C,-C, = ß2 Drehung.
(Dabei ist eine der beiden x-Drehungen überflüssig.) Damit läßt sich auf jeden Fall
erreichen, daß identische Bildpunkte p'i, p"; auf dieselben Kreise (Kernebenen)
k @i, k"i fallen. Die dann herbeigeführte Stellung der Projektionsachsen
stellt die gesuchte gegenseitige Lage der Aufnahmen im Raum dar.
-
Die Größe der notwendigen Drehungen kann .dadurch ermittelt werden,
daß man vergleicht, welche Kernebenen - Kurven von zueinander gehörigen Bildstrahlen
getroffen werden.
-
Die beiden Aufnahmen des Meßbildpaares werden in die Bildhalter B"
BZ wie bei anderen Bildmeßgeräten so eingelegt, daß die Plattenhauptpunkte A, und
AZ (Abb. 4) in die Projektionsachsen Q,-0, und Q,-0, fallen.
-
Von den Lichtquellen Q" Q2 und den Kondensorlinsen K" K, werden die
Platten (Filme) beleuchtet und von den Projektionslinsen L" L@ auf die Halbkugeln
h" h2 projiziert, auf denen in gleichen Abständen Meridiankreise k', h" (Abb.
6) aufgezeichnet sind.
-
Befinden sich die Augen des Beobachters vor den Punkten A', und A'2
der Abb. 4, so sieht er die Halbkugeln la, und lag so, wie sie in Abb. 6
dargestellt sind.
-
Man wird nun, besonders bei stereoskopischer Betrachtung, es genau
bemerken, wenn an beiden Halbkugeln einander zugeordnete Kreise, z. B. k', k", nicht
von zueinander gehörigen Bildstrahlen getroffen werden. Um die Aufnahmen richtig
gegeneinander zu orientieren, sind folgende Einstellungen nötig: i. Die Projektoren
bzw. die Plattenhalter Q1, 0, und Q2 0, sind um ihre Achsen Q,-0, und Q,-0, zu drehen,
was mit Hilfe der Ringfassungen S,-S, (Abb. 6) möglich ist. Das Ablesen der Drehwinkel
kann an Kreisen Ka,. Ka2 (nicht dargestellt) erfolgen.
-
z. Die Projektoren sind um die Kugelmittelpunkte 0" OZ zu drehen,
und zwar um die gemeinsame Achse 0,-0" das Ablesen dieser Drehwinkel geschieht an
den Kreisen Kx,- K x2 (Abb. 6).
-
3. Die Projektoren sind um Kugelmittelpunkte 01, 02 um die Achsen
Cl-C1 und C, -C" die auf 01, 0, senkrecht stehen, zu drehen. Diese
Drehwinkel werden an den Kreisen Kß,-Kß, abgelesen. ' Die in Ziffer 2 und 3 angegebenen
Drehungen können z. B. durch Kardangelenke (Abb. 5 und 6) ermöglicht werden.
-
Diese Drehungen werden so bemessen, daß durch einander zugeordnete
Kreise (z. B. k'-h") die von zusammengehörigen Bildpunkten (z. B. p'i, p"i) ausgehenden
Strahlen laufen.
-
Wenn das bei mindestens fünf Punkten der Fall ist, dann sind die Aufnahmen
richtig gegeneinander orientiert, wodurch .die Aufgabe gelöst ist.
-
In Abb. 5 und 7 sind noch Einzelheiten dargestellt, die folgenden
Zweck haben: Sind der Kugelradius der Halbkugeln h" h2 sowie die Brennlänge der
Projektionsobjektive L" L, gleich der Brennweite f ,der Aufnahmekamera,
so werden die von den Linsen L" L2 projizierten Bilder in der Umgebung von A', und
A', nur dann scharf, wenn die Plattenhalter B" BZ von 0, bzw. 0z den Abstand 3 f
haben, Um auch andere Zonen auf den Halbkugeln scharf abbilden zu können, müssen
die Plattenhalter gegen Q, bzw. Q2 hin um df verschoben werden.
-
Dies kann selbsttätig z. B. auf folgende Weise erreicht werden: Die
Plattenhalter haben an beiden Seiten je einen Stift T, T
(Abb. 5), der durch
einen Schlitz des Projektionskastens hervorragt.
-
An den Stiften ist je eine Schiene Z, Z
(Abb:7) parallel
zu den Projektionsachsen O,-01 bzw. 02-0Z angebracht, die zwischen Rollen R" R.
R3, R4 gefaßt ist.
-
Dem einen Ende der Schiene steht ein Anker M, dem andern ein Kontakt
k gegenüber, an welchen die Schiene Z durch eine Feder herangezogen wird.
-
Der Anker 1V1 und der Kontakt k sind mit einer Stromquelle, z. B.
einer Batterie, verbunden. Das Ganze stellt somit ein z. B. bei der elektrischen
Klingel bekanntes Relais dar und hat zur Folge, daß der Plattenhalter B:, bzw. BZ
ständig hin und her bewegt wird, so daß in kurzen Zwischenräumen der ganze Platteninhalt
auf den Halbkugeln scharf sichtbar wird.
-
Der Arbeitsvorgang mit dieser Vorrichtung ist einfach. Die ganze Arbeit,
die zu leisten ist, besteht darin, daß die Platten (Filme) in die Bildhalter gebracht
und nun die beiden Projektoren mit Hilfe der in Ziffer i und 3 beschriebenen Bewegungsmöglichkeiten
so gegeneinander verstellt werden, daß auf einander zugeordneten Kreisen k'-k" der
Halbkugeln zusammengehörige Bildpunkte erscheinen.
-
Die Meridiankreise auf den Halbkugeln sind nicht etwa Erdmeridiane,
sie stehen vielmehr mit der Erde in gar keiner Verbindung, sie liegen ebenso beliebig
im Raume wie die Aufnahmebasis 0" 0,.
-
Sollen nun die Luftaufnahmen auch gegen das Erdlot orientiert werden,
so wird erfindungsgemäß eine Luftaufnahme mit einer terrestrischen Aufnahme gekoppelt,
d. h. es wird auf der Erde eine Aufnahme gemacht, die wenigstens fünf Punkte abbildet,
welche auch in der Luftaufnahme enthalten sind. Bei dieser terrestrischen Aufnahme
ist es nun leicht, die Lotrichtung und die Richtung der Kammerachse gegen die Nordrichtung
mit bekannten Mitteln festzustellen.
-
Erfindungsgemäß wird diese terrestrische Aufnahme zusammen mit einer
Luftaufnahme genau so behandelt, wie wenn es zwei zusammengehörige- Luftaufnahmen
wären. Beide werden nach den bisher beschriebenen Verfahren und mit derselben Vorrichtung
gegeneinander orientiert. Sie werden also in die Bildhalter B1 und B= eingebracht
und die Projektoren so gegeneinander verstellt, .daß wieder auf einander entsprechenden
Kreisen k', k" zusammengehörige Bildpunkte p'1, p"1 liegen. Die Meridiankreise k'i,
k"j auf den Halbkugeln stellen auch hier keine Erdmeridiane dar; sie sind lediglich
bestimmt .durch die neue Aufnahmebasis - Bodenstandpunkt -Luftstandpunkt, die man
auch hier als Kernachse bezeichnen kann.
-
Da aber in der terrestrischen Aufnahme das Erdlot und ;die Nordrichtung
bekannt sind, so ist auch die Stellung der Kernachse und der Kammerachse der Luftaufnahme
gegen das Lot und Nordrichtung ermittelt.
-
Nun kann diese Luftaufnahme bereits an die Stelle der terrestrischen
treten, um in bekannter Weise eine zweite Luftaufnahme an diese nach Erdlot und
Nordrichtung orientierte Luftaufnahme anzuschließen. Die Fortsetzung dieses Verfahrens
auf weitere Luftaufnahmen ist so lange möglich, als für den vorliegenden Zweck die
Summierung der sich beim Anschließen einschleichenden Fehler nicht zu groß wird.