فتوگرامتری برد کوتاه
∆Y=δrry – اعوجاج مماسی – تغییر بعد فیلم – فاصله کانونی مجموع خطاهای فوق در یک معادله پلی نومیالی به صورت زیر خلاصه میشود: – روش EBNER در این روش آقای Ebner پارامترهای پالایش عکسی با توجه به حالتهای مختلف تغییر شکل تعیین میشود، و برای هر حالت یک معادله برای X∆ وY∆ نوشته میشود. تعیین مقادیر اولیه در فتوگرامتری برد کوتاه برای بدست آوردن مقادیر اولیه در فتوگرامتری برد کوتاه از معادلات DLT استفاده می گردد، که این معادلات به صورت زیر می باشند: x=L1X+L2Y+L3Z+L4L9X+L10Y+L11Z+1 y=L5X+L6Y+L7Z+L8L9X+L10Y+L11Z+1 xL9X+xL10Y+xL11Z+x-L1X-L2Y-L3Z-L4=0 yL9X+yL10Y+yL11Z+y-L5X-L6Y-L7Z-L8=0 x0=L1L9+L2L10+L3L11L92+L102+L11 2 y0=L5L9+L6L10+L7L11L92+L102+L11 2 ω=tan-1(-L10L11) φ=sin-1(-L92L92+L102+L112) k=cos-1 L1-x0L9c*cosφ*L92+L102+L112 cx=L12+L22+L32L92+L102+L112-x02 cy=L52+L62+L72L92+L102+L112-y02 c=cx+cy2 XcYcZc=-L1L2L3L5L6L7L9L10L11-1L4L81 پارامترهای معادلات به صورت زیر می باشند: DLT معادلات DLT کلاً یازده پارامتر را شامل می شوند که سه عدد از آن ها پارامترهای توجیه داخلی، شش عدد پارامترهای توجیه خارجی ودو عدد از انها پارامترهای افاین می باشد . فصل سوم: مراحل عملی پروژه: یکی از نرم افزارهای مورد استفاده در برد کوتاه Australis می باشد این نرم افزار می تواند عکس ها با فرمت های مختلف به صورت سه بعدی مدل سازی نماید. 3-1- ساخت تست فیلد در این پروسه ابتدا با استفاده از کاغذ های مخصوص، تارگت هایی با ابعاد 2*2 سانتی متر ساخته شده و بر روی زمین چسبانده میشوند نحوه ساختن تارگتها به این ترتیب است که از دو نوع برچسب سیاه و سفید استفاده میشود و این برچسبها به اندازههای 2*2 (سانتی متر) بریده شده سپس برچسبهای سفید پانچ شده و روی برچسبهای سیاه چسبانده میشوند و تعدادی شیئ برای نشان دادن حالت ارتفاعی در بین تارگت ها قرار داده می شوند و بر روی آن ها تارگتهایی چسبانده می شود، حال در جهات مختلف با زاویه بیش از 30 درجه عکسبرداری می شود، به عبارتی ابتدا از چهار جهت اصلی و چهار گوشه، چهار عکس نیز به صورت قائم از بالا عکسبرداری گرفته می شود. سپس عکس ها در رایانه تخلیه می شوند. o مدل دوربین و مشخصات آن o مرحله کالیبراسیون: ü تعداد تارگتها در ساخت تست فیلد 204 þ تصاویر اخذ شده از تست فیلد þ نتایج بدست آمده از مرحله باندل اجسمنت (سیگما صفر، درجه آزادی و ...) Total Residuals (RMS) Degrees of x 0.44 Y 0.47 xy 0.46 Sigma0 1.002 Freedom 3489 Observations 4152 Parameters 670 Constraints 7 þ پارامترهای کالیبراسیون بدست آمده(مقادیر اولیه و مقادیر نهایی) B2 B1 P2 P1 K3 K2 K1 yp xp c -2.3616e-004 -1.8183e-004 6.6269e-004 2.6022e-005 -3.1933e-006 2.7685e-005 2.3128e-003 -0.061394 0.011769 4.951835 Pixel size(mm) Sensor size(pixel) Name&model 0.0014 4320 Canon(IXY) 0.0014 3240 Canon zoom lens 4x1s þ جدول پارامترهای ترفیع فضایی تصاویر در مرحله کالیبراسیون Z Y X 0.0725 0.0943 0.0778 RMS is 0.0009 28 0.0013 28 0.0009 28 Minimum is at point 0.3007 11 0.3830 11 0.3265 11 Maximum is at point þ نمای موقعیت دوربین در تصاویر مختلف o مرحله مدلسازی شئ: þ تصاویر استفاده شده از عکس image 598 استفاده نمیکنیم در adjust run bandle چون در مرحله resect all project images پیغام feilde داده سپس ادامه میدهیم توجیه نسبی را بین image002 و14 image0انجام میدهیم þ نتایج بدست آمده از مرحله باندل اجسمنت (سیگما صفر، درجه آزادی و ...) x 2.18 Y 2.89 xy 2.56 Sigma0 6.919 Freedom 311 Observations 532 Parameters 238 Constraints 17 þ جدول پارامترهای ترفیع فضایی تصاویر استفاده شده þ جدول مختصات بدست آمده نقاط Sightings # List Rays RMS Z Y X Label 1 89.2914 203.7234 -27.3461 1.5 3 YYNNNNY 2 83.1465 200.8210 53.3166 3.9 4 Y*NYYY* 3 57.3443 254.6738 53.2343 1.6 7 YYYYYYY 4 56.1343 253.8117 72.9434 2.6 6 YYYYYY* 5 62.3554 239.8861 73.8982 2.5 7 YYYYYYY 6 62.6184 233.4635 100.5902 3.1 7 YYYYYYY 7 57.2216 269.8351 -22.6350 1.7 3 YNYNNYN 8 49.9846 266.0821 72.8539 2.6 7 YYYYYYY 9 -44.2476 460.7287 101.6943 2.4 7 YYYYYYY 10 -12.5107 396.1932 73.8612 2.1 2 N**NYY* 11 -23.9135 426.2897 57.3437 1.6 3 Y*YY*** 12 -28.4257 444.4147 18.2299 2.4 7 YYYYYYY 13 -27.1776 446.1001 -0.8082 2.9 6 YYYYYNY 14 -36.5281 465.3390 -0.7115 2.2 6 YYYYYNY 15 -67.3629 501.6673 159.8573 3.2 7 YYYYYYY 16 -70.7642 506.8442 159.5571 3.2 7 YYYYYYY 17 -71.7827 507.3624 163.5036 3.1 7 YYYYYYY 18 -114.3846 597.2673 163.9345 2.9 7 YYYYYYY 19 -114.0940 597.5138 160.4988 3.7 7 YYYYYYY 20 -116.0501 604.6538 160.5043 1.3 6 YYY*YYY 22 -134.1535 647.9578 102.1313 1.5 4 YYYY*** 23 -127.8249 652.2916 19.0027 2.5 6 YYY*YYY 24 -146.7141 684.4946 58.3605 1.9 3 N**YY*Y 25 -162.2357 715.8805 76.1652 4.6 5 YYYY**Y 26 -239.7689 878.0037 105.2353 2.2 7 YYYYYYY 27 -233.7704 871.1106 77.7768 2.9 7 YYYYYYY 28 -227.4634 857.3875 76.6149 3.2 7 YYYYYYY 29 -226.6463 858.1029 55.8595 3.4 7 YYYYYYY 30 -251.9894 914.0551 54.9032 2.8 7 YYYYYYY 31 -246.1071 916.9642 -19.9535 1.6 2 NNNY*YN 32 -196.7792 939.8906 60.7031 2.2 2 NNNYNYN 33 -222.2139 860.6299 76.4495 0.7 2 NNNYNYN 34 -225.8780 875.4076 77.6365 0.3 2 NNNYNYN 35 -231.2135 882.7782 105.4034 2.9 2 NNNYNYN 37 -132.3000 686.6321 55.4283 0.4 2 NNNY*YN 38 -125.9823 676.5265 20.3230 1.0 2 NNNYYNN 39 -215.2456 850.0963 -19.8699 0.8 2 NNNYNYN 40 -107.0533 610.3104 160.4052 2.5 3 NNNYYYN 41 -101.3890 611.7698 119.3485 0.3 2 NNNYY*N 42 -108.1014 610.0320 86.2796 1.7 3 NNNYYYN 43 -104.9954 609.7418 64.9447 2.4 3 NNNYYYN 44 -96.4520 614.2140 63.4029 2.7 3 NNNYYYN 45 -39.4170 464.1673 85.0430 2.4 3 NNNYYYN 46 -38.1188 465.3721 63.6437 1.0 3 NNNYYYN 55 -58.4150 505.9467 85.1224 1.7 3 YYNNNNY 56 -56.7185 506.9128 63.6366 1.2 3 YYNNNNY 57 -58.1844 505.1585 160.3187 2.2 2 YYNNNNN 58 -54.2306 507.5139 118.9409 1.9 3 YYNNNNY 59 -127.6587 650.7453 86.1663 1.6 3 YYNNNNY 60 -124.9717 652.7921 65.1479 2.1 3 YYNNNNY 64 -41.4212 502.5337 26.9525 3.9 3 NYYNNNY 65 -35.0037 489.9512 39.5639 3.5 5 NYYNYYY 66 -28.5815 477.1661 27.7525 3.4 3 N*YNY*Y 67 -289.1799 290.7411 56.3671 0.0 0 N*NNNN* 70 -106.6898 652.0011 -17.3983 4.6 3 NYYNNNY 71 -108.6984 651.3577 27.4121 1.5 3 NYYNNNY 72 -104.2564 638.0659 40.5532 2.0 5 NYYNYYY 73 -97.7212 625.0825 26.7410 2.3 5 NYYNYYY 75 -55.0167 509.2353 -16.9177 1.2 3 NYNNYNY 76 -222.1092 846.4323 75.7681 3.3 5 NYY*YYY 77 -40.3946 495.5199 88.9760 0.0 0 N*NNNN* 78 -23.9600 479.7301 -18.8016 0.7 2 NNYNYNN 79 2.6566 484.3029 106.1694 0.2 2 NNYNYNN 81 -136.0825 671.0895 19.1023 3.1 5 NYNYYYY 83 -192.8588 551.6711 2.3550 0.0 0 N*NNNN* þ مدل سه بعدی بدست آمده از شئ þ سطح مقطع های مختلف از شئ موجود استcdکه د ر Drawing1 در فایل - فصل پنجم: - نتیجه گیری و پیشنهادات: - - پیوست 1: مدلسازی اشیاء در نرم افزار Australis - - ساخت تست فیلد - در این پروسه ابتدا با استفاده از کاغذ های مخصوص، تارگت هایی با ابعاد 2*2 سانتی متر ساخته شده و بر روی زمین چسبانده میشوند نحوه ساختن تارگتها به این ترتیب است که از دو نوع برچسب سیاه و سفید استفاده میشود و این برچسبها به اندازههای 2*2 (سانتی متر) بریده شده سپس برچسبهای سیاه پانچ شده و روی برچسبهای سفید چسبانده میشوند و تعدادی شیئ برای نشان دادن حالت ارتفاعی در بین تارگت ها قرار داده می شوند و بر روی آن ها تارگتهایی چسبانده می شود، حال در جهات مختلف با زاویه 30 درجه عکسبرداری می شود، به عبارتی ابتدا از چهار جهت اصلی و چهار گوشه، یکبار در حالت افقی و یکبار در حالت عمودی و دو عکس نیز به صورت قائم از بالا عکسبرداری گرفته می شود. سپس عکس ها در رایانه تخلیه می شوند. - - 3-2- روش کار در نرم افزار Australis - بعد از تخلیه عکس ها در نرم افزار قبل از هر کاری اول باید پروژهی جدید باز شود، برای این کار از منوی File گزینه ی New انتخاب می شود، پنجره ی Define Project Unit باز می شود. - - در این پنجره گزینه ی milimetres را انتخاب می شود. با این کار پروژه جدید مثلا با نام Project 1 باز می شود که نرم افزار این پروژه را به صورت پنجره ی زیر ظاهر می کند. - - - بیشتر کارهایی را که انجام خواهیم داد با پنجره سمت چپ نرم افزار خواهد بود. - مرحله ی بعدی معرفی دوربین و پارامتر های آن به نرم افزار می باشد.، برای این کار از پنجره سمت چپ نرم افزار روی Camera databaseراست کلیک شده و گزینه Add Camera to database انتخاب می شود و پنجره زیر ظاهر می گردد. - - در این پنجره مشخصات مربوط به Sensor Size را با راست کلیک روی عکس و انتخاب Properties می توان مشاهده نمود و اعداد مربوطه را در این قسمت وارد کرد. و قسمت Pixel Size را با استفاده از مشخصات دوربین تکمیل کرد. و در قسمت c عدد فاصله ی کانونی را وارد می شود. سپس بر روی OK کلیک کرده تا پارامترهای مربوط به دوربین به نرم افزار معرفی شود. سپس با drag کردن دوربین معرفی شده روی پروژه ی مربوطه، می توان تنظیماتی که برای دوربین انجام شده است را داخل پروژه مورد نظر، با وارد کردن نام و مشخص کردن مسیر پروژه ذخیره نمود. - حال باید عکس های گرفته شده وارد نرم افزار شوند، برای این منظور بر روی دوربینی که معرفی شد راست کلیک کرده و گزینه ی Set Image File Directory انتخاب می شود، پنجره ی - Select Image File Directory ظاهر می شود. - - در این پنجره مسیر عکس ها را مشخص می شود، نرم افزار به هنگام وارد کردن عکس ها به طور اتوماتیک عمل تغییر فرمت عکس ها ( JPG ) به TIF را انجام می دهد و تمام عکس وارد پروژه می شوند. در شکل 7 یک نمونه از عکس های گرفته شده را می توان مشاهده کرد. - - شکل 7- نمونه عکس از تارگت - برای اینکه سیستم مختصات مدل مشخص شود دو تا از عکس ها را در نظر گرفته و توجیه نسبی انجام می شود، برای این منظور کلیه ی تارگت ها با توجه به شماره در دو عکس مارک می شوند، که این عمل می تواند به دو صورت اتوماتیک و دستی انجام شود. البته برای راحتی کار که بتوان نقاط را بهتر دید از منوی View Control گزینه ی Magnified View را انتخاب می شود، با این کار در کنار تصویر می توانید نقاط را به صورت واضحتر در صفحهای دیگر مشاهده کرد. در شکل 8 می توان نمونه عکسی که مارک شده است رامشاهده کرد. - - شکل 8- عکس مارک شده - برای توجیه نسبی از منوی Adjust گزینه ی Relative Orientation را انتخاب کرد، با این کار دو عکس مارک شده در کنار هم ظاهر میشوند، در صفحه Relative Orientation، روی گزینه Comput RO کلیک کرده و سپس در همان صفحه گزینهی Accept انتخاب میشود. بعد از انجام توجیه نسبی عکسها یک به یک انتخاب شده و تارگتها مارک میشوند. - - بعد از توجیه نسبی در تمام چهارده عکس گرفته شده تارگت ها با دقت به روش اتوماتیک مشاهده میشوند. - حال می توان ترفیع فضایی را انجام داد. برای این منظور از منوی Adjust گزینهی Resect all Project - imageانتخاب شده و پنجره زیر ظاهر میگردد که در آن شماره عکسها و دقت آنها و شماره نقاط استفاده شده، آمده است. - - Ok زده شده و ترفیع فضایی پایان می یابد. مرحله بعدی مثلث بندی می باشد که برای انجام این عمل از منوی Adjust گزینه Triangulate انتخاب می شود با اجرای این دستور پنجره Triangulate ظاهر می شود در این پنجره ابتدا Intersect اجرا میگردد سپس زمانی که دکمه Accept فعال شد، این دستور اجرا شده و مثلث بندی پایان مییابد ( روش مثلثبندی در اینجا باندل اجسمنت است. در این مثلث بندی مستقیماً مختصات شیئی نقاط بدست میآید. ) - - مرحله بعدی کار اجرای باندل اجسمنت می باشد برای این منظور از منوی Adjust گزینه Run bundle رانتخاب می شود. پنجره ی Bundle Adjustment ظاهر می شود. - - در پنجره باندل اجسمنت تنظیمات مربوط به تعداد عکسها، تعداد نقاط، تعداد نقاط کنترل مشاهده میشود با زدن دکمه Go عمل باندل اجسمنت انجام می گیرد و نتیجه این سرشکنی در Sigma0 و Residual RMS خلاصه می شود که اگر Sigma0 یک گردد ایدهآل ترین حالت است ولی زمانی که این عدد نزدیک یک گردد قابل قبول خواهد بود و چراغ سبز در این پنجره روشن می شود. اگر مقدار Sigma0 نزدیک صفر نیامد، در این صورت دکمه Controls Adjust در پنجره باندل اجسمنت اجرا می گردد و پنجره - Adjust Controls Variables ظاهر میگردد در این پنجره می توان با تغییر Sigma0 اولیه، Sigma0 ثانویه را به عددی نزدیک یک رساند. - لازم به ذکر میباشد که فاکتور واریانس اولیه به صورت فرضی یک گرفته می شود سپس فاکتور وریانس ثانویه بعد از سرشکنی محاسبه می شود اگر فاکتور وریانس ثانویه عددی نزدیک یک آمد پس مشکلی در سرشکنی نداریم ولی اگر بزرگتر از یک شد باید وزن مشاهدات و معادلات بررسی شوند. - - پس در پنجره variables Adjust Controls آنقدر مقدار Sigma0 اولیه را تغییر میدهیم تا Sigma0 ثانویه نزدیک یک شود. پس از انجام سرشکنی حال میتوان پارامتر های حاصل از آن را که همان مهمترین آنها، پارامتر های کالیبراسیون دوربین عکسبرداری میباشد را ملاحظه کرد، برای این منظور در پنجره سمت چپ نرم افزار روی دوربین پروژه دو بار کلیک کرده و میتوان پارامترهای کالیبراسیون آن را مشاهده کرد. این پارامتر ها در پنجره Camera Database قابل مشاهدهاند. - - مرحله بعد ی کار اضافه کردن ScaleBar به پروژه مورد نظر میباشد، برای این منظور روی ScaleBar در پنجره سمت چپ نرم افزار راست کلیک کرده و گزینه Add ScaleBar to DataBase انتخاب میشود، با اجرای این دستور پنجره ScaleBar Dialog ظاهر میگردد که مهمترین تنظیمات این پنجره شامل نام ScaleBar، واحد آن، طول مشاهده انجام شده، دقت مشاهده و شماره نقاطی که بین آنها مشاهده صورت گرفته، میباشد. - - بعد از اضافه کردن ScaleBar ها، Dragکرده و داخل پروژه مورد نظر قرار می گیرند. حال دوباره دستور Run Bundle اجرا شده و نتایج بدست آمده بررسی میشوند. برای مشاهده نتایج سرشکنی انجام شده از منوی Result هر یک از گزینههای زیر انتخاب شوند یک نتیجه از کار مشخص خواهد شد. - منوی Result شامل گزینه های زیر میباشند: - View Resection.txt - View Bundle.txt - View Camera.txt - View residual.txt - View Correlation.txt - View Trans.txt - View Triangulate.txt - مهمترین نتیجه کار مربوط به View Correlation می باشد ممکن است این گزینه فعال نباشد برای فعال کردن آن از منوی Project ، Proferences را انتخاب کرده و در قسمت Output همه گزینهها را تیک دار میشوند. به این ترتیب گزینه View Correlation فعال می شود. با اجرای دستور View Correlation نتیجه سرشکنی به صورت یک Text فایل به صورت زیر نمایش داده میشود: - - با بررسی نتایج بدست آمده از Correlation پارامترهایی که Correlation آنها از 0.7 بیشتر باشند، باید حذف گردند. برای حذف پارامترهای کالیبراسیونی که Correlation آن ها کمتر از 0.7 می باشد به صورت زیر عمل می شود : - در پنجره Camera DataBase مقادیر آن پارامتر ها را صفر قرار داده و آنها را با تیک زدن Fix می کنند پارامتر K3، Correction بزرگتر از 0.7 دارد پس پارامتر K3 حذف شده و مقدار آن Fix می شود. جدول پارامترهای نهایی کالیبراسیون دوربین DSC500 به صورت جدول زیر است. - جدول پارامترهای کالیبراسیون - حال که پارامتر های کالیبراسیون دوربین بدست آمد، میتوان این پارامترها را در آن اعمال نمود و پروژه را انجام داد. برای حفظ پارامترهای کالیبراسیون محاسبه شده برای دوربین از پنجره سمت چپ روی دوربینی که به پروژه اول ( کالیبراسیون دوربین )Drag شده بود راست کلیک کرده و به صورت شکل 3 عمل میشود : - - - شکل 9- بروز کردن دوربین - حال برای اینکه این پارامتر ها به هنگام سرشکنی تغییر نکنند درپنجره Camera Database همه پارامتر ها fix می شوند برای این کار دکمه Fix All در پنجره Camera Database زده می شود. - نتایج بدست آمده از عکس برداری ساختمان شامل مورد زیرمیباشد: -
برگرفته از http://30avash.blogfa.com
به نام خدا