DE694243C - Vorrichtung zum Ausmessen und Nachbilden mit Hilfe von Stereoaufnahmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Auswertung von Meßbildpaaren mit zwei oder mehr Bildwurf- oder Bildhaltekammern. Sie dient insbesondere zum Vermessen und Nachbilden der Erdoberfläche und soll ermöglichen, die Erdoberfläche nach stereophotogrammetrischen Aufnahmen aller Art äuszumessen und nachzubilden, sowohl in der Ebene als auch photographisch-körperlichi,

ίο und zwar genau und wirtschaftlicher als mit bekannten Vorrichtungen für gleiche Zwecke.

Bei der Vermessung und Nachbildung von Gelände, also von Teilen der Erdoberfläche, ist es bekannt, von dem zu vermessenden Gelände von einem Flugzeug aus in gewissen Abständen hintereinander Aufnähmen zu machen, die sich zum Teil überdecken. Je zwei aufeinanderfolgende Platten bilden dann eine Stereoaufnahme desjenigen Geländeteiles, der sich auf beiden Platten befindet. Diese Stereoaufnahmen legt man in einen Doppelbildwerfer ein und sucht die Strahlen des letzteren paarweise zum.Schnitt zu bringen, so daß die Summe der Schnittpunkte ein optisches Modell des aufgenommenen Geländeteiles erzeugt, nach dem die Karte gezeichnet oder ein körperliches Modell (Relief) des Geländeabschnittes hergestellt wird.

Diesem "Verfahren erwachsen erhebliche Schwierigkeiten aus dem Umstand, daß die

' Stereoaufnahmen aus großer Flughöhe (2000 bis 3000 m), also aus praktisch unendlicher Entfernung gemacht werden und daß man bei der Wiedergabe, d.h. zur Erzeugung des optischen Modells, die komplementären Strahlen über dem Zeichentisch oder Ausmeßtisch zum Schnitt bringen muß.

Bei den vorbekannten Vorrichtungen, die ebenfalls optische Modelle nach Stereoaufnahmen erzeugen sollen, ergeben sich Nachteile, idie die Erfindung vermeiden will. Um nämlich die notwendige Bildüberdeckung zu erreichen, schlug man zwei Wege ein.

1. Man schaltete optische Mittel (Spiegel, Prismen, Zwischenoptiken usw.) ein, um den Strahl umzuknicken, und brachte die Plätten in eine unnatürliche Lage. Man erreichte dadurch zwar, daß sich die Kammern gegenseitig nicht behinderten, schuf aber schwere, teuere Konstruktionen mit Fehlerquellen; die Zwischenteile bedingten erhebliche Lic'htverluste, !und 'die äußere Plattenorientieruing wurde äußerst umständlich und. zeitraubend.

2. Man machte die Entfernung zwischen •den beiden Kammern (Projektionsbasis) groß, wodurch ihre Bedienung erschwert wurde. Durch idie große Projektionebasis wurden nämlich auch der ganze übrige Apparat und ■der Projektioinsscbarfebeoenabstaind unzu- 6q lässig groß. Die Projektionen wurden zu dunkel, so daß man sehr kräftige Lampen verwenden mußte, die die Apparate und die Platten stark erhitzten, wodurch die Genauig-

keit ausschließende Veränderungen hervorgerufen wurden. Als wesentlicher Nachteil der großen Projektionsbasis ergab sich überdies der Umstand, daß -das Plattenkorn mitvergrößert und dadurch die Meßgenauigkeit stark beeinträchtigt wurde.;

Mangelnde Genauigkeit sowie erhebliche Unwirtschaftlichkeit in der Beschaffung und im Betrieb bilden die wesentlichen Gründe dafür, daß die bekannten Apparate bisher bei der Erdvermessung mit Hilfe von Stereoaufnahmen aus Flugzeugen und von opti* sehen Modellen nicht allgemeine Verwendung finden konnten. ^;

Die Erfindung bezweckt, diese Mängel zu beheben und eine Vorrichtung, insbesondere einen Doppelbildwerfer für Stereoaufnahmen, zu schaffen, der mit größter Genauigkeit

- arbeitet, billig in der Anschaffung und wirtschaftlich im Betrieb ist.

Erreicht wird dieses Ziel durch folgende drei Maßnahmen zusammen

1. daß die photographischen Platten bei der Auswertung eine natürliche Raumlage haben,

2. das Verhältnis, der Abstände des Projektionsobjektivs von der Schnittebene zusammengehöriger Strahlen einerseits und von der Plattenebene andererseits (Vergrößerungs-

■30 oder Determinationsfaktor) den Wert 6,2 hat,· und

3. die zum Schnitt zu bringenden Strahlen im Raum zwischen Projektionsebene und Objektiv ungebrochen verlaufen.

pie Vergrößerung 6,2 ist auf Grund von Versuchen ermittelt worden und berücksichtigt, daß einerseits die Bildhelligkeit auf der Projektionsebene ausreichend sein muß, andererseits die Lichtquellen nicht zu sehr den Projektor erhitzen dürfen, ferner, daß das Plattenkorn nicht störeind vergrößert wird und dennoch die Projektionsbasis genügend groß ist, um die Kammern an den Enden der Basis anordnen zu können,, wenn die Forderung besteht, daß die zum Schnitt zu bringenden Strahlen im Projektionsraum ungebrochen verlaufen sollen.

Der Vergrößerungsfaktor 6,2, der praktisch nach oben oder unten etwas schwanken kann, gestattet ferner die Platten in ihrer natürlichen Raumlage zu verwenden und dabei die Projektionsapparate so dicht zusammen' zu rücken, daß sie bis zu 8oo/₀ Bildüberdeckung bei den üblichen Plattengrößen er- geben, und sie in. alle erforderlichen Neigungen einzustellen.

Unter der natürlichen Raumlage wird die Lage einer Platte zum physikalisch-optischen Lot im Augenblick der Aufnahme verstanden.

Bekanntlich ist das Flugzeug fortgesetzten Schwankungen unterworfen, so daß «roe Platte bei der ■ Aufnahme nur ganz zufällig genau waagerecht, also senkrecht zum physikalischoptischen Lot liegt. In der Regel kommen die Platten irgendwie schief zu liegen, und die eine Platte eines zu einer Stereoaufnahme gehörenden Plattenpaares' nimmt meist eine ganz andere Stellung zum Lot ein als die andere. Es ist aber erforderlich, daß die Platten eines Paares bei der Wiedergabe genau 50 zueinander eingestellt werden, wie sie sich bei der Aufnahme eingestellt hatten. Um dieses zu ermöglichen wird auf jeder Platte der Nadir verzeichnet, d. h. der Punkt, durch den das physikalisch-optische Lot im Äugenblick der Aufnahme gegangen ist. Diese Angabe gestattet es, nach der Erfindung di6 Platten in ihre natürliche Raumlage und damit auch in die richtige Lage zueinander zu bringen. (Äußere Orientierung.)

Wichtig ist es, daß sich die komplementären Hauptstrahlen eines Meßbildpaares auf dem Markenteller der Zeichenvorrichtung bei jeder Stellung treffen.

Nach der Erfindung wird die Einhaltung dieser Bedingung in einfacher Weise dadurch sichergestellt, daß die Zeichenvorrichtung mit den Beleuchtungsquellen der Bildwurfkammern mittels Gestänge gekuppelt wird. Diese Kupplung ist möglich, weil die Bildwurfkammern der Erfindung sich dicht zusammenschieben lassen; bei der Punkteinstellung können die Lampengehäuse einander ausweichen.

Der durch die Erfindung erzielte gedrängte Zusammenbau des Doppelbildwerfers gestattet es, Einrichtungen zum Betrachten der Stereoaufnahmen unabhängig von der Strahlenschnittprojektion anzugliedern und zum Ausmessen sowie für Kontrollzwecke zu benutzen.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen der Erfindung.

Abb. ι zeigt schematisch ein Plattenpaar mit Lampen in Verbindung mit einer Zeichenvorrichtung.

Abb. 2 zeigt ein Mittel zur Prüfung der genauen Einstellung des Bildwerfers.

Abb. 3 zeigt eine Vorrichtung zum Betrachten, Messen und Kontrollieren der Stereoaufnahmen.

In Abb. ι sind zwei Projektionsapparate für ein Meßbildpaar gemäß der Erfindung nebst einer Zeichenvorrichtung schematisch dargestellt. Darin bezeichnen 1, i° photographische Platten einer Stereoaufnahme, 2, 2° die Objektive und 3 den Markenteller > oder Markenträger einer Zeichenvorrichtung 4, die auf dem Zeichentisch 5 verschiebbar ist. Die Lichtquellen 6, 6" sollen die jeweiligen Hauptstrahlen stets auf die auch senkrecht verschiebbare Marke 3 richten. Um

■dies zu erzwangen, ist die die Marke tragende Zeichenvorrichtung mittels Lenker 7, 8 mit den Lichtquellen 6, 6" zwangsläufig so verbunden, daß sich die Lenker um die Objektive 2, 2" drehen. Die Apparate selbst werden an Konsolen in der Höhenlage verstellbar angebracht. Die Platten i, i« sind hier der Einfachheit halber waagerecht gelegt.

to- Als Lichtquellen sind elektrische Lampen dargestellt, deren Wirkung durch bekannte Mittel, z. B. Reflektoren, verstärkt werden kann.

Eine Erleichterung der Orientierung kann nach der Erfindung erfolgen, wenn die für die Orientierung bestimmten Punkte im optischen Modell in ihrer physikalisch nicht orientierten Lage im Raum festgehalten oder markiert werden. Diese Raumpunkthalter 10 (Abb. 2) können aus Zeigern bestehen, die unabhängig von den Tischbewegungen z. B. an dem senkharen Apparat angeordnet sind. An diesen Raumpunkthaltern sind die Zeiger mittels bekannter Kreuz- und Schubführung allseitig verstellbar und durch Feststellschrauben ,arretiierbar angebracht. Ihre Einrichtung erfolgt in der Weise, daß mittels einer" Zeichenvorrichtung 3 oder deren Marke die betreffenden Punkte im optischen Modell identifiziert werden und dann auf diesie Marken die Zeiger der Raumpünkthalter 10 herabgelassen und fixiert werden. Die Einlagerung der Ebene 5 erfolgt dann mit dem Vorteil, daß infolge -der Bewegungsmöglichkeit des Tisches unter Umständen alle Punkte mit einem Male orientiert werden können, wobei der Kontakt der Marken mit den korrespondierenden Punkten ,auf das genaueste festgestellt werden kann.

Zur Erhöhung der Genauigkeit können die Raumpunkthalter 10 mit geeigneten mechanischen oder elektrischen Licht- oder Schallsignafcn 9 (Abb. 2) ausgerüstet sein, mit denen die Intensität des Kontaktes festgestellt werden kann, z. B..'derart, daß kein Licht keinen Kontakt, weißes Licht richtigen, rotes Licht zu starken Kontakt bedeutet. Oder es werden die Raumhalter 10 mit einer Kontaktlampe 11 verbunden, deren Lichtstrahl auf einen Spiegel 12 fällt. Aus dem Brechungswinkel des Lichtstrahles kann man den Druck der Raumhalter auf die Tellermärke 3 der Zeichenvorrichtung 4 ersehen.

Die für Kontrollzwecke sehr wichtige Möglichkeit einer stereoskopischen oder pseudostereoskopischen -Reliefbetrachtung wird bei der Erfindung in vorteilhafter Weise erzielt, und zwar auf beide (chromatische und optische Bildtrennung) möglichen Arten.

Zu diesem Zweck werden strahlenbrechende Mittel (oberflächenversilberte Spie- · gel, Prismen) oder andere halbstrahlenbrechende, halbdurchlässige Mittel unterhalb der Objektive der Bildwerfer in- .den äußeren Strahlengang eingeschaltet, und zwar zweckmäßig dicht vor dem Objektiv, da hierdurch die Mittel klein gehalten werden können. Auf diese Weise werden unter Verringerung des unmittelbaren ScharfebenenabStandes vom Objektiv die Projektionen voneinander getrennt und durch Spiegel auf eine neue gemeinsame oder zwei zueinander in Beziehung stehenden Ebenen gebracht, die irgendwo gelagert sind.

Vorteilhaft ist es jedoch, die Stereoprojektionsebene bestehen zu lassen- und zwei im Abstand der Projektionen voneinander im Scharfebenenabstand befindlichen Ebenen 13 zu verwenden. Abb. 3 zeigt diese Ausführung schematisch in Verbindung mit nur einem Bildwerfer. Diese Anordnung ist insofern zweckmäßig, als sie bei !geeignete]? Ausführung dauernd .bestehen bleiben könnte. Die Stereoskopebenen 13 können allseitig einstellbar an die Ebene 5 angebaut und dann mit dieser zugleich orientiert werden.

Für die Betrachtung der Stereoskopbilder ist ein Doppelbetrachtungsglas 14 (Abb. 3) notwendig, welches sich in seiner Anordnung der Anordnung der Stereoskopebenen 13 sowie der Betrachtungsmöglichkeit anpaßt.

Eine Ausführungsform zeigt Abb. 3, in der nur eine Seite- der Vorrichtung wiedergegeben ist. Hier werden die Sehstrahlen vom Betrachtungsglas 14 durch das Brechungssystem 15, Brechungsmittel 16 und das Zielfernrohr 17 auf die Ebene 13 geleitet. Als Brechungsmittel 16 wird dabei ein halbbrechend, halbdurchlässiges Mittel verwendet.

Es ist vorteilhaft, als weitere Kontrollmöglichkeit die pseudostereoskopische "Wirkung heranzuziehen. Bei dem Anaglyphenverfahren kann bekanntlich diese Wirkung durch einfaches Umwechseln der Augenfarben bei unverändertem Betrachtungsort erreicht werden. Man verwendet zur Kontrolle eine_Brille, etwa eine Lupenbrille. Für die Anaglyphenkontrolle benutzt man dann ein einschiebbares oder aufsteckbares Farbfilter.

■Eine Einrichtung, bei der der Beobachter n° durch die Brille 14 über die virtuellen Zeiittren 18 die Ebenen 13 betrachtet, zeigt Abb. 3. Mit der Zeichenvorrichtung sind zwangsläufig Kollimatoren 19 verbunden, deren Lampen Marken, z. B. Pfeile, tragen und diese Marken unter die transparenten Ebenen 13 projizieren. Die Marken erscheinen dem Beobachter im Betrachtungsglas 14 als nur eine plastische Marke. Die Kollimatoren 19 werden mit der Vorrichtung 4 auf dem Tisch 5 verschoben. Ihr Gestänge ist aber ausziehbar eingerichtet und mit dem Teller 3, auf

dem die Strahlenschnittpunkte aufgefangen werden können, durch eine Stellvorrichtung derart gekuppelt, daß das Gestänge verlängert, also der Abstand der Lampen voneinander und damit auch der Abstand der auf die Ebenen 13 projizierten Marken voneinander vergrößert wird, wenn man den Teller.3 höher schiebt, daß sich aber der Markenabstand beim Niederschieben des Tellers 3 verkleinert. Ist z. B. der Strahlenschnittpunkt auf dem Teller 3 auf die Spitze eines Kirchturms eingestellt, der sich gerade auf dem aufgenommenen Gelände befindet, so sind die Marken auf den Ebenen 13 ebenfalls auf die in diesen Projektionen erscheinende Kirchturmspitze eingestellt ■, worden. Dann sieht der Beobachter in der Brille 14 die Kirchturmspitze plastisch und dazu die beiden Wandermarken der Ebenen 13 als nur eine plastische Marke, die genau die Kirchturm- , spitze treffen muß, wenn die Einstellung des Tellers richtig war. So ist hier zum ersten Male die Stereostrahlenschnittmessung mit der reellen stereoskopischen Messting zu giegenseitiger Kontrolle vereinigt.

Dieselbe Wirkung kann erzielt werden,

wenn man statt der Leuchtmarken Marken in das Glas des Fernrohres 17 eingraviert^ so daß dem Beobachter diese Marken als eine plastische Marke erscheinen.

Die Hauptvorrichtung kann auch besonders vorteilhaft für Maßstäbregulierungen in der Ebene (Entzerrung) benutzt werden, da sie alle dafür notwendigen Freiheitsgrade besitzt. Um in verschiedenen Maßstäben regulieren zu können, wäre es notwendig, das Objektiv in, seinem Abstand zur Platte zu verschieben, was in einfacher Weise durch Drehung desselben um seine Hauptsache in einer Schneckengangführung erreicht werden kann.

Die infolge dieser Bildabstandsänderung notwendige Abstandsänderung der Projektionsscharfebene kann zweckmäßig durch die vorbeschriebene Höhenänderung der Gesamtvorrichtung erzielt werden. Hiermit kann vorteilhaft die genannte Objektivbewegung, also Bildabstandsänderung, zwangsläufig automatisch gekuppelt werden. Infolge der Möglichkeit, die zweite Meßkammer als Kontrolle für die Exaktheit der Transformation benutzen zu können, ist die Vorrichtung den bekannten Entzerrungsgeräten überlegen.

Bei der körperlichen Wiedergabe von Re-55_ä liefs nach stereophotogrammetrischen Aufnahmen verfährt man in. der Weise, daß man auf die Bezugsebene oder den Arbeitstisch eine leichtbearbeitbare Masse, · z. B, Knetgummi, Ton, Holz, Gips, auflegt und dieselbe dann entsprechend den Strahlenschnitten ausarbeitet, bis sich das optische Modell wie eine Maske auf die Nachbildung legt. . ·

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auswerten von Meßbildpaaren mit zwei oder mehr Bildwurf- oder Bildhaltekammern mit Hilfe optischer Modelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwurfkammern die Platten der Stereoaufnahmen in ihren natürlichen Raumlagen halten, daß sie einen Determkiationsfaktor von etwa 6,2 haben und ihre Projektionsstrahlen paarweis unmittelbar ohne Einschaltung strahlenbre- chender Mittel über dem Zeichen- oder Ausmeßtisch zum Schnitt gebracht werden, so daß man im unmittelbaren Strahlengang zeichnen, ausmessen und die körperlichen Nachbildungen herstellen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Markenständer zum Auffangen der beiden direkten Büdwurf strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwerfer (1, i°) mit dem Markenständer (3, 4) durch um die Qbjektivzentren schwenkbare Lenker (7, 8) oder ähnliche Mittel verbunden sind, so daß jeweils ständig beide Lampen das eingestellte Punktfeld ausleuchten.

3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bildwerfern strahlenbrechende Mittel, z. B. Spiegel, in den direkten Strahlengang eingeschaltet sind, so daß sowohl ein direktes zum Schnitt bringen der Bildstrahlen als auch ihre stereoskopische Betrachtung in voneinander getrennten Projektionen mittels eines Doppelbetrachtungsglases (14) möglich ist.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur äußeren Orientierung der Bildwerfer am Gestell Raumpunkthalter (10) allseitig verschiebbar und schwenkbar angeordnet sind, mittels deren die Einlagerung der Bezugsebenen (5, 13) in die jeweils in Betracht kommenden Strahlenschnittpunkte erfolgt, wobei die erfolgte Einlagerung

z. B. durch elektro-optische Mittel angezeigt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen