NO831922L - Fotogrammetrisk stereoplotter. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fotogrammetrisk stereoplotter.

Det er velkjent å fotografere terreng stereoskopisk og så betrakte fotografiene gjennom en stereobetrakter som vanlig-vis innbefatter binokularer med et speilsystem som reduserer spredningen av de optiske aksene slik at relativt store fotografier kan bli anbrakt ved siden av hverandre for å bli betraktet med normal avstand mellom øynene.

For å kunne plotte konturer eller andre trekk fra en slik betrakter er det kjent å anvende et par markører, generelt henvist til som "punkter" som kan bli beveget som et par i et plan parallelt med fotografiene for å måle posisjonen på

et horisontalt plan og kan bli variert i deres rommessige adskillelse for å bestemme perpendikulær avstand. For dette formål er punktene generelt formet på et par transparente elementer anbrakt på en løperenhet, hvilke punkter beveges sammen i X- og Y-akser på et plan parallelt med fotografiene og generelt perpendikulært på betrakteraksen, men kan bli beveget for å endre avstanden mellom dem for å måle høyde langs ene Z-aksen. Punktene er således anordnet at et på passende måte er anbrakt for å komme over hvert fotografi.

For å spore konturene blir løperenheten beveget i planet parallelt med billedoverflaten med punktene anordnet med avstand for å representere stereomessig en valgt høyde og et spor til konturen er utført i tilfelle av en eldre form

for anordningen ved hjelp av et fotografi forbundet med løperenheten som frembringer sporet på en plotteflate tilliggende stereobetrakteren, men det skal bemerkes at denne fremgangsmåten for å produsere sporet kan bli variert slik f.eks. som ved å variere den rommessige adskillelsen

til punktene mens de føres over fotografiene for å opptegne høydeendringer i terrenget.

Et problem som forekommer er at på grunn av manipuleringen av løperenheten er underlagt menneskelig feil er det nødvendig med periodisk kontroll av sporet frembrakt av den fotografiske pennen eller andre anordninger som opptegner bevegelsen og dette krever at operatøren forlater okularet for å se på plottearket eller dersom det anvendes en integral plotte-tabell og se mellom utstyret foran operatøren. Oppmerksomhet på de relative posisjonene til konturer, bekker og tegner som betegnet er viktig når disse trekkene går tett sammen,

da alvorlige feil vil kunne oppstå fra ufullstendigheter i

tegningsprosessen eller dersom en penn ikke avgir markeringer.

Prosessen krever kontroll for fullstendigheten til et plottet trekk og for å korrigere feil ved plottingen ved først å viske ut feilen og så omplotte seksjonen. Dette problemet blir for-verret når stereoplotteren er utstyrt med digitale omkodere for å frembringe X-, Y- og Z-koordinater for de plottede detaljetrekkene når operatøren må se bort oftere for å entre datakommandoer og detaljebeskrivelser ved hjelp av et data-maskinpanel.

Det er også kjent å anordne et video eller datamaskingene-rert katodestrålerørfremviser enten tilliggende stereoplotter-okularet for å gjøre operatørens hodebevegelse til et mini-mum eller for å overlagre disse bildene til stereo. Disse anordningene har imidlertid ikke en optimal oppløsning ved fremvisningen eller overlagringsmetoden eller innretningen for å manipulere det fremviste bildet uten å se bort fra okularene.

Som et eksempel på tidligere kjente anordninger kan det hen-vises til kanadisk patent nr. 1.020.341, som angår en analytisk plotter i form av en stereokomperator i en lukket sløyfe med en datamaskin i hvilken inngangen er fotografier og ut-gangen er digital eller analog data. En skrivemaskin er anvendt for operatørens inngang, gjennom hvilken operatøren kommuniserer med en datamaskin ved hjelp av to håndhjul for X- og Y-bevegelse og et fothjul for høyden for å bevege foto- bæreren. I disse er korresponderende kommandoer generert og hvilke kommandoer datamaskinen aksepterer fra håndhjulet og fothjulet omkoderes via en bufferenhet og går via en servo-styre-logikk til fotobærerens servoer slik at to fotografier hele tiden blir styrt for å gi et riktig sammensmeltet og anordnet stereobilde til operatøren. Anordningen innbefatter også billedoverføringsoptikk for overlagring av et bilde for opptegningsmediumet i fotobetrakterens optiske innretning til det fotogrammetriske instrumentet.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe visse forbedrelser ved en anordning av denne generelle typen for å -øke ytterligere nøyaktigheten ved plottingen og for å lette på belastningen påført operatøren ved å fjerne ulempene som eksisterer ved de kjente anordningene ved å tilveiebringe nøyaktig overlagring kun ved punkter hvor terrenghøyden korresponderer med parallallaksen eller høydeinnstillingen til stereoplotteren, som ved foreliggende anordninger er svært distraherende for operatøren.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe ytterligere styre-organ på grunn av at operatøren må manipulere både håndbeve-gede mekanismer og fotstyring for å møte kravene til X-, Y-

og Z-aksene og detze blir tilveiebrakt ifølge foreliggende oppfinnelse ved å anvende et stemmestyresystem som vil mate inn data til datamaskinen slik som kommandoer og vil tilveiebringe en stemme tilbake til operatøren for å øke kommunika-sjonen som finnes mellom denne typen instrumenter. Den stemme-opererte kanalen består av en stemmegjenkjennings- og syntetisererdatamaskin i hvilken kommandoer til operatøren blir matet inn for å muliggjøre datamaskinen og utføre slike kommandoer kun ved stemmepåvirkning, som gir en svært effektiv ytterligere kanal og dessuten fjerner behovet for operatøren og ta bort øyet fra det stereoskopiske betraktningssystemet da det er mulig for han å plotte tre akser på normal måte, men ved å innføre ytterligere data ved nødvendige områder uten behov for å miste den visuelle konsentrasjonen.

Formålene ved foreliggende oppfinnelse blir tilveiebrakt ved

å overlagre sporbildet som blir plottet sammen med annen data som kan være nødvendig ved stereomodellen når denne blir betraktet gjennom binokularer slik som det sporbildet som fremkommer på en eller begge de angjeldende fotografier til stereomodellen overlagret over fotografibildet til sporet.

I tilfelle av ett sporbilde vil operatøren oppfatte en nøyak-tig overlagring over hele betraktningsfeltet. I tilfelle av dobbeltsporbilder vil operatøren oppfatte et nøyaktig tre-dimensjonalt sporbilde over hele betraktningsfeltet til fotografimodellen. Sporbildet beskrevet ovenfor blir generert ved å omforme stereomodellen eller kartkoordinatene til foto-billedkoordinater ved hjelp av velkjente projeksjonsformler.

Som nevnt lider den kjente kart- eller modellkoordinatover-lagringsteknikken fra ulempen med å tilveiebringe nøyaktig overlagring kun ved punkter hvor terrenghøyden korresponderer med parallaksen eller høydeinnstillingen til stereoplotteren.

Foreliggende oppfinnelse kan anvendes ved enhver analog eller analytisk stereoplotter forsynt med digitale omkodere og sporbildet i dem blir generert på en høyoppløsnings(f.eks. 1024 ved 1280 oppløsningsenheter) dynamiske fremvisningsanordning som kan være rastergrafikk, katodestrålerør, væske-krystallfremvisningsanordning, lysventil eller annen lignende teknologi.

Fremvisningsanordningen styres av en datamaskin og hovedfrem-visningsbildet kan viskes ut punkt for punkt. Datamaskinen samler X-, Y- og Z-modellkoordinater, omformer disse koordinatene til billedkoordinater og generer billedsporet for målemarkeringen eller markeringene.

Datamaskinen genererer også fremvisningspunkt, linje og områdesymboler som betegner den samlede kartinformasjonen. Når en vindmølle er digitalisert blir f.eks. kartsymbolet for

en vindmølle generert og symbolbilledsporet.

På lignende måte kan tidligere plottede kart og stereomodeller bli.overlagret over enten det samme eller nye fotografiske stereomodeller ved å regenerere det beskrevne billedsporet. Denne detaljen er spesielt anvendbar ved revidering og kvali-tetssikring av kart og stereomodellplottere.

En ytterligere komponent ved oppfinnelsen er anvendelsen av en stemmegjenkjennelse og syntetisererdatamaskin for å tilveiebringe operatørstyring av billedsporet og datamaskin-styring av stereoplotterdatasamlingen. Ved anvendelse av denne anordningen kan operatøren entre ved stemmebruk identi-fikasjoner, fremvisninger og redigeringskommandoer til de samlede digitale dataene og billedsporet og andre styrefunk-sjoner til datamaskinen.

Ved dens foretrukne form anvender oppfinnelsen således en metode for å plotte bildet gjennom en stereoskopisk binokular enhet fra et par med avstand adskilte originaler som innbefatter drift av en løper på X- og Y-koordinatene og observering av en målemarkering som har dens åpenbare høyde ved en høyde over datolinjen valgt ved hjelp av den rommessige adskillelsen av et par målemarkeringer over hver original for å frembringe ett Z-koordinatfremvisningspunkt og overføring av X-,Y- og Z-modellkoordinatene til en datamaskin som behandler modellkoordinatene for å frembringe billedkoordinatene og et billedspor som påfører billedsporet til en fremvisningsanordning og/eller skriver og også tilfører det til et billedrør og ved hjelp av et optisk tog til en stereoskopisk binokular enhet for å bli overlagret på det stereoskopiske bildet til originalene, og tilførsel av ytterligere styre- og datafeedback ved hjelp av en stemmegjenkjennelsesenhet forbundet med datamaskinen. Billedsporet blir generert punkt for punkt når operatøren beveger målemarkeringen for å følge (spore) kartde-taljer slik som de sporene som fremkommer for operatøren for å bli trukket av målemarkeringen. Et billedspor på enhver tidligere digitalisert modell eller delmodell kan likeledes øyeblikkelig bli overlagret på terrengmodellen.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere ved hjelp av en foretrukket utførelsesform med henvisning til medfølgende tegninger, hvor:

Fig. 1 viser et blokkdiagram over oppfinnelsen anvendt

på en digital stereoplotter.

Fig. 2 viser hvorledes parallakskorreksjon blir utført.

Ved den viste formen har binokularbetrakteren 1 speil 2-2

og 3-3 for å kunne muliggjør en betraktning av stereofoto-paret 4-5 og til binokularbetraktren 1 er tilknyttet en. løperenhet 6 som kan beveges i X- og Y-aksene parallelt med stereofotoaksene 4-5 og som bærer punktene på en måte slik at de blir projeksert på hverandre i betraktningsfeltet til den binokularbetrakteren 1, men i seg selv kan anbringes med avstand i avstand i bevegelsesplanet til løperenheten for å

gi en binokular betraktning langs en Z-akse normalt på X-

og Y-aksene.

Bevegelsen av løperenheten 6 ble overført til en stereomatisk enhet 7 som er koplet med datamaskinen 8 gjennom den topografiske X-, Y- og Z-dataenheten 9, idet datamaskinen 8, som blir matet ekstra, krever informasjon av operatørene om slik som konturene, bekkeløp, veier, etc. via det topografiske detalje-tastaturpanelet 10, men også ved hjelp av stemmegjenkjenningsenheten, som skal beskrives senere.

Den grafiske enheten 11 til datamaskinen 8 er forbundet med

en fremvisningsenhet 12 og en skriver 13, men også med et grensesnitt 14 fra hvilket grafikkene 15 blir tilført et katodestrålrør 16 som har en styrer 17 for lysstyrke og andre justeringer og retter sporet gjennom et optisk tog 18 til strålespalteren 19 som injiserer plottet data slik som kon-

turer, bekkeleier, veier, etc. til ene siden av binokularbetrakteren for visuelt å overføre sporet på stereofotoet.

Stemmegjenkjenningsenheten 20 blir trenet av operatøren som uttaler de ønskede kommandodetaljeidentifikasjoner i en stemme-påvirket mikrofon og entrer den nødvendige tolkingen av uttalelsen til datamaskinen. Slike stemmegjenkjenningsenheter er kjent, men har ikke blitt anvendt ved stereoplottere som her beskrevet.

Gjenkjenningsenheten 20 omkoder digitalt uttalelsesfonemer, utfører statistisk analyse av fonemene og sammenpresser og lagrer den digitale opptegningen av fonemene. Etter lagrin-gen av de digitale opptegningene for alle nødvendige kommandoer blir gjenkjenningsenheten koplet bort fra øvemodusen til gjenkjenningsmodusen. For hver uttalelsesinnføring i mikro-fonen omkoder prosessoren innføringen og leter i den lagrede opptegningen for en tilsvarende opptegning innenfor en på forhånd innstilt statistisk terskel og velger kommandoen for den best.tilpassede digitale opptegningen.

Syntetiseringsdelen av enheten blir oppøvd ved å ha en for-håndsinnstilt sammenpresset digital opptegning av et lydar-kiv med fonemer. Hver nødvendig reaksjon blir generert ved å velge riktige fonemer, lagring av deres digitale opptegnin-ger og tildeling av en kode til den digitale opptegnings-strengen.

Ved syntetesemodus starter driften av styredatamaskinen koden for nødvendig reaksjon og enheten trekker ut den lagrede digitale opptegningen av fonemstrengen og utfører den lydmessige uttalelsen fra en lydmodulator.

Ved å anvende denne stemmegjenkjennings/synteseenheten kan stereoplotteroperatøren entre enhver fordefinert instruksjon til styredatamaskinen og styredatamaskinen kan bli programmert for å starte enhver nødvendig stemmereaksjon og viktigheten av dette kan bli forstått når man ser den som en kanal tillagt X-, Y- og Z-styringene uten at operatøren må ofre X-, Y- og Z-styringen som forekommer når operatøren må anvende et tas-taturpanel.

Fig. 2 viser hvorledes operatøren normalt ville se terreng-punktet P i en tredimensjonal anordning, men også punktene Q og R, som er den høyre bildekoordinaten for P og den venstre bildekoordinaten for P på terrenget og ved S er modell- eller kartkoordinaten for punktet P. Det skal bemerkes at S ikke vil bli sett ved nøyaktig overlagring over den tredimensjonale modellen med mindre målemarkeringsparallaksen blir justert slik at punktet S blir oppfattet å være ved samme høyden som punktet P, dvs. sammenfallende.

Midlet mot denne defekten blir tilveiebrakt ved å anordne i datamaskinen 8 en algoritme for å oversette modellkoordinatene til bildekoordinater for å fremstille billedsporet og utføre utledning av Q og/eller R fra S, f.eks. venstre billedspor

Det fremgår at resultantbilledsporet vil være en nøyaktig overlagring over den tredimensjonale modellen og uten hensyn til tydelig høydemålemarkering.

Det generelle tilfellet for et punkt P er således

hvor

h_^= terrenghøyden over kartplanet

H = flyhøyden

r^= radial avstand mellom P og det prinsipielle

punktet for fotografiet,

6^= radial forskyvning av billedpunktet på grunn

av høyden.

Anvendelsen av algoritmen har således virkningen av endringen av modellkoordinatene til et billedkoordinatspor slik at opera-tøren oppfatter sporet i sann overlagring med den tredimensjonale terrengoverflaten. I tilfelle av dobbeltsporoverlagring vil selve billedsporet fremkomme i tredimensjonal overlagring nøyaktig på den tredimensjonale terrengoverflaten.

Ut fra ovenfor nevnte skal det bemerkes at oppfinnelsen innbefatter en fotogrammetrisk stereoplotter hvor billedet som blir plottet gjennom en stereoskopisk binokular enhet fra et par med avstand adskilte originaler slik som fotografier blir projeksert tilbake på betraktningsfeltet til minst en ved siden av binokularbetrakteren for å bli synlig med originalene og bevegelige punkter.

Billedet av sporet er overlagret på det som blir plottet og kan bli kontinuerlig synlig for operatøren mens intensitet og posisjon kan bli styrt for således ikke å interferere med normal stereoskopisk betraktning av operatøren.

Oppfinnelsen kan bli anvendt på ethvert felt, ikke nødvendig-vis kartlegningsområde hvor stereoskopisk plotting er nød-vendig med behov for at operatøren kan betrakte sporet.

Claims (11)

1. Fotogrammetrisk stereoplotter hvor et billed blir plottet gjennom en stereoskopisk binokular enhet fra et par med avstand adskilte originaler slik som terrengfotografier og som anvender innretning for å projeksere tilbake et spor på betraktningsfeltet til minst ene siden av binokularbetrakteren for å bli synlig forbundet med originalene og bevegelige punkter til en løper, karakterisert ved (a) en stereogrammetrisk enhet forbundet for å motta X- og Y-koordinater fra plan bevegelse til lø perenheten og en Z-høydekoordinat fra separasjons stillingen til punktene, (b) en datamaskin forbundet med den stereogrammetriske enheten via en topografisk X-, Y- og Z-dataenhet, (c) innretning for å opptegne sporet fra en grafisk utgangsenhet til datamaskinen, (d) et grensesnitt mellom datamaskinens utgang og fremvisningsrøret forbundet med et optisk tog med minst ene siden av binokularenheten for visuelt å overlagre sporet på i det minste en av stereooriginalene, og (e) en topografisk detaljeenhet anordnet for å tilføre tillagt informasjon til det opptegnede sporet ytterligere til X-, Y- og Z-koordinatene.

2. Stereogrammetrisk enhet ifølge krav 1, karakterisert ved at den topografiske enheten er en tastaturenhet og at datamaskinen er anordnet for samme informasjon fra den topografiske enheten så vel som X-, Y- og Z-modellkoordinater og styrer koordinatrene og genererer billedsporet for målemarkereren eller markererne og er anordnet for å generere og fremvisning av punktlinje og områdemodeller som viser den innsamlede kartinformasjonen.

3. Stereogrammetrisk enhet ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved en stemmegjenkjenningsenhet forbundet med i det minste datamaskinen for å tillate at informasjon blir tillagt av en operatør ved stemmestyring mens hans kapasitet for manuell uavhengig styring av X-, Y- og Z-koordinatene opprettholdes.

4. Stereogrammetrisk enhet ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved en stemmegjenkjenningsenhet anordnet for å omkode uttalelsesfonemer, utføre statistisk analyse av fonemene og sammenpressing og lagring av den digitale opptegningen av fonemene og påfølgende utførelse av kommandoer til datamaskinen ved stemmepåvirkning og ved en syntesemodus som utfører lyduttalelser, idet stemmegjenkjenningsenheten er forbundet mellom den stereogrammetriske enheten og datamaskinen for å tillate uttalelser og bli utført fra datamaskinen og ført tilbake fra datamaskinen uavhengig av manuell operasjon av X-, Y- og Z-koordinatene.

5. Stereogrammetrisk enhet ifølge krav 1 eller 4, karakterisert ved innretning hvor modellkoordinatene fra den binokulare enheten blir endret til billedkoordinater av datamaskinen for å tilveiebringe nøyaktig overlagring av sporbildet over hele betraktningsfeltet til den tredimensjonale terrengmodellen for derved å eliminere visuell forstørrelse.

6. Stereogrammetrisk enhet ifølge krav 1, karakterisert ved en stemmegjenkjenningsenhet forbundet med i det minste datamaskinen for å tillate at informasjon blir tillagt av operatøren ved stemmestyring og innbefattende stemmefeedback mens han opprettholder sin kapasitet for manuell uavhengig styring av X-, Y- og Z-koordinatene og ytterligere karakterisert ved innretning hvor modellkoordinatene fra binokularenheten blir endret for billedkoordinatene.

7. Stereogrammetrisk enhet ifølge krav 1, innbefattende i kombinasjon: (a) en stereoskopisk binokular enhet understø ttet for å tillate stereoskopiske originaler å bli betraktet i tredimensjonal form, (b) en lø perenhet som har et par punkter med variable avstander for å representere høyden av en avslutning hvor-for å tilveiebringe X- og Y-koordinatr ved bevegelse av løperen og en Z-koordinat ved anbringelse av punktene med avstand, (c) en stereogrammetrisk enhet for å motta X-, Y- og Z-koordinatene forbundet med en datamaskin via en topografisk dataenhet, (d) en stemmegjenkjenningsenhet anordnet for å tilføre stemmekommandoer til datamaskinen og stemmefeedback fra datamaskinen , (e) en fremvisning og/eller skriver forbundet med en grafisk underenhet i datamaskinen og med en grensesnitt forbundet via en grafisk enhet til et fremvisningsrør, (f) et optisk tog for å overføre fra et visuelt bilde på et fremvisningsrø r gjennom et partialspeil/speil til ene eller begge sidene av en stereoskopisk betrakter hvorved operatøren av den stereoskopiske betrakteren ser billedsporet overlagret på de stereoskopiske originalene mens han påvirker X-, Y- og Z-koordinatene og starter stemmekommandoer og mot-tar stemmefeedback så vel som visuell feedback.

8. Stereogrammetrisk enhet ifølge krav 7, karakterisert ved et topografisk detaljetastatur forbundet med datamaskinen.

9. Stereogrammetrisk enhet ifølge krav 7, karakterisert ved en algoritme i datamaskinen for å tilføre en korreksjon til billedkoordinatene generert fra modellkoordinatene.

10 . Stereogrammetrisk enhet konstruert og drevet i hovedsaken som beskrevet og vist på medfølgende tegninger.

11. Fremgangsmåte for plotting av et bilde gjennom ét stereoskopisk binokular enhet fra et par med avstand adskilte originaler som innbefatter drift av en løper på X- og Y- koordinatene observering av et målemerke som har dens tyde-lige høyde ved en høyde over datalinjen valgt av den rommessige adskillelsen til et par målemarkeringer ett over hver original for å frembringe et sei^ koordinatfremvisningspunkt og overføring av X-, Y- og Z-koordinatene til en datamaskin for å frembringe et billedspor, behandling av modellkoordinatene for å frembringe billedkoordinater for å redusere påfø lgende visuelle forstyrrelser, tilførsel av billedsporet til en fremvisning og/eller skriver og også tilførsel til et billedrør og ved hjelp av et optisk tog til en stereoskopisk enhet for å bli overlagret på det stereoskopiske bildet til originalene og tilførsel av ytterligere styring og datafeedback ved hjelp av en stemmegjenkjenningsenhet forbundet med datamaskinen.