DronFest TOPGEOSYS s.r.o. Kamery pro leteckou fotogrammetrii

Transkript

1 TOPGEOSYS s.r.o. DronFest TOPGEOSYS s.r.o. Kamery pro leteckou fotogrammetrii Ing. Václav Šafář,Ph.D. 1.června 2018 areál DEPO2015

2 TOPGEOSYS s.r.o. AUTORIZOVANÝ PRODEJ PHASEONE INDUSTRIAL PRO ČESKOU A SLOVENSKOU REPUBLIKU > BRNO - Hněvkovského 65, ČR > PRAHA - Beranových 130, ČR > tel.: > info@topgeosys.cz >

3 P H A S E O N E I N D U S T R I A L Světový lídr ve výrobě středněformátových kamer

4 Primární sběr dat pro obory: Dálkový průzkum Země Mapování a tvorba ortofoto Monitoring dálkových vedení vysokého napětí Sledování průběhu výstavby Tvorba 3D modelů měst Určování kubatur materiálu v povrchových dolech NDVI indexy pro zemědělce a lesníky

5 Důvěryhodná značka s více než spokojenými zákazníky Vedoucí postavení na trhu středněformátových kamer FAKTA ČÍSLA Celosvětová distribuční infrastruktura v ČR firma TPGEOSYS s.r.o. Zákaznická podpora 24 hodin denně Zákaznický a inovativní tým složený z lidí 25 národností

6 Kodaň GLOBÁLNÍ Severní Amerika Obchod/ Podpora Mateřská firma Výzkumně- vývojové centrum Německo Obchod/ Podpora Česká republika Lokální distributor Israel Výzkumněvývojové centrum Hong Kong Japonsko Výzkumněvývojové centrum Obchod/ Podpora POKRYTÍ Globální pokrytí 50 distributory a partnerskými organizacemi

7 Kamery série Phase One ixu-1000 Jedničky v leteckém snímkování UAV Kamera typu ixu-rs1000 Specifikace kamer Objektiv typu Rodenstock / Schneider-Kreuznach Ohnisková vzdálenost F (mm) RS lenses: 32, 40, 50, 70, 90, 110, 150 SK lenses: 28, 55, 80, 110, 150, 240 Zorný úhel objektivu napříč směru letu (deg) 86.5 (28mm) 12.9 (240mm) Zorný úhel objektivu podél směru letu (deg) 70.3 (28mm) 9.7 (240mm) Clona f/5.6 Expoziční princip Centrální závěrka Expozice v rozsahu (sec) 1/2500 to 1/125 Cyklus kamery 1 snímek za 0.6 sec Citlivost (ISO) Rozsah dynamiky scény (db) >84 Spektrální kanály R,G,B (alternativně IR) Specifikace senzoru CMOS velikost pixelu na čipu (µm) 4.6 CMOS - počet pixelu na čipu (pix) 11,608 x 8,708 Barevná hloubka (bit) 14 Specifikace snímku Geometrie snímků Centrální projekce Obrazová velikost (pixel) 11,608 x 8,708 Objem pixelů (MP) 100 Složení kanálů do obrazu RGB nebo CIR Obvyklá velikost snímku (MB) 300 Výstupní formát snímků Phase One RAW, TIFF, JPEG Specifikace pro zapojení Příkon (W) < 10W Rpzměry (bez objektivu) 97.4 x 93 x <218 mm Váha (bez objektivu) < 2 kg

8 Proč potřebujeme spolehlivou centrální závěrku Phase One RS Shutter? Základ úspěchu tvorby kvalitních leteckých snímků Přímý pohon - elektromagnetický motor s minimálními pohyblivými částmi, velmi nízké mechanické opotřebení vlastní závěrky Přesná kontrola zrychlení závěrky Zpětná vazba a informace o stavu závěrky Životnost závěrky nejméně expozic Expoziční čas až 1/2500s Rychlost závěrky umožní snímkovat v cyklu 1 snímek za 0,6 vteřiny

9 K čemu tak velký formát? Efektivita, efektivita Porovnání ixu s ostatními kamerami pro snímkování z UAV 55% dronů je vybaveno kamerami s čipem 4x6mm 15% dronů je vybaveno kamerami s čipem 24x36mm 3% dronů je vybaveno čipem 40x53mm 6 mm 4 mm

10 Porovnání ixu s ostatními kamerami pro snímkování z UAV

11 Porovnání ixu s ostatními kamerami pro snímkování z UAV --- geometrie počtu řad Střední formát ixu-1000 Full frame formát 1 / 2,3 formát

12 ixu-rs 1000 případová studie Přesná metrická fotogrammetrická kamera ixu RS 1000

13 Charakteristiky lokality případové studie Plocha 2.0 km x1.2 km Počet výchozích bodů 53 Dobře přirozeně signalizované výchozí body Přesnost polohy výchozích bodů Přesnost výšek výchozích bodů Postup měření výchozích bodů ± 0.8 cm ± 1.3 cm Geodetické měření výchozích bodů je vhodné provést statickou metodou měření pomocí aparatur GNSS alespoň s jednou referenční stanicí (CEPOS, TopNet, ) Observace je potřeba provést dvakrát na stejném výchozím bodě s odstupem jedné hodiny Každý výchozí bod byl měřen dlouhodobou observací o délce 20minut

14 Charakteristiky letu s ixu-rs1000 s f=90mm Letová výška Pixel obrazu na terénu (GSD) Rozestup snímkových řad Vzdálenost mezi expozičními středy snímků při překrytu mezi snímky 80% 760m 4 cm 230 m 67 m Příčný překryt 49% Podélný překryt 80% Velikost snímku na terénu 450m x 340m Mezní úhel od svislice na výsledném ortofotu 17 Vržený stín budov (% z výšky budovy) 15% Rychlost v uzlech 100 Počet řad od severu k jihu 9 Počet řad od západu k východu 2 Počet snímků 202

15 Zpracování snímků v softwaru Agisoft Photoscan Pro Korelace leteckých snímků a vyrovnání snímku v bloku Počet snímků 202 Počet spojovacích bodů: celkový 6 435, použitých Počet měření bodů na snímcích na jeden snímek Každý spojovací bod je v průměru měřen na 11 snímcích Na každém snímku je průměru 222 bodů Počet měřených kontrolních bodů 53 Vyrovnání v bloku snímků včetně autokalibrace v programu BINGO První vyrovnání s 61 doplňkovými parametry pro kalibraci kamery Druhé vyrovnání s 17,18,19,39,61,62 and 65 parametry pro kalibraci kamery Třetí vyrovnání s 5 výchozími a 48 kontrolními body pro kontrolu přesnosti výsledku Čtvrté vyrovnání s 9 výchozími a 44 kontrolními body pro kontrolu přesnosti výsledku Páté vyrovnání s 15 výchozími a 38 kontrolními body pro kontrolu přesnosti výsledku

16 Počet spojovacích bodů na jednom snímku Počet snímků

17 Rozdělení zbytkových chyb na spojovacích bodech

18 Přesnost po vyrovnání bloku snímků Zbytkové chyby na spojovacích bodech 57 výchozích bodů Snímek Terén Terén dx (µm) dy (µm) dx (cm) dy (cm) dz (cm) dx (cm) dy (cm) dz (cm) MIN MAX RMS Sigma /1.84 µm ( 0.4 velikosti pixelu snímku) Výsledek dokladuje vysokou přesnost vyrovnání dat fotogrammetrického bloku snímků. Střední kvadratická chyba vyrovnaných spojovacích bodů je 1.8 µm v rovině obrazu snímku(0.4 pixelu). Střední kvadratická chyba vyrovnaných spojovacích bodů na zemi je 0.8 cm v poloze (0.2 of pixelu na terénu) a 3.8 cm ve výškách tedy 0.8 of velikosti pixelu na terénu.

19 Autokalibrace a distorzní model Distorzní model ixu-rs mm plně koresponduje se standardním modelem radiální distorze Brown-Conradyho. Snímky pořízené kamerou mohou být snadno transformované do bezdistorzní podoby s maximální zbytkovou distorzí menší jak 1 µm. Snímek ukazuje model radiálně symetrické distorze kamery s maximální distorzí 24 µm před korekcí obrazu. Snímek ukazuje zavedení korekcí distorzí po výpočtu s 61 přídavnými parametry popisujícími a elminujícími radiální distorzi (a odpovídají koeficientům K1 a K2). Maximální zbytková distorze je zde 0.91 µm, což jer 0.2 velikosti pixelu.

20 Analýza přesnosti: 5 výchozích bodů & 48 kontrolních bodů Přesnost na kontrolních bodech V poloze RMSxy = ± 2.9 cm (0.7 pix) Ve výšce RMSz = ± 6.0 cm (1.5 pix) Zbytkové chyby na 5 VB Chyby na 48 kontrolních bodech dx (cm) dy (cm) dz (cm) dx (cm) dy (cm) dxy (cm) dz (cm) MIN MAX Průměr Stř,kvadrati cká chyba

21 Analýza přesnosti: 9 výchozích bodů & 44 kontrolních bodů Přesnost na kontrolních bodech V poloze RMSxy = ± 2.7 cm (0.7 pix) Ve výšce RMSz = ± 5.1 cm (1.3 pix) Zbytkové chyby na 9 VB Chyby na 44 kontrolních bodech dx (cm) dy (cm) dz (cm) dx (cm) dy (cm) dxy (cm) dz (cm) MIN MAX Průměr Stř,kvadr atická chyba

22 nalýza přesnosti: 15 výchozích bodů & 38kontrolních bodů Přesnost na kontrolních bodech V poloze RMSxy = ± 2.7 cm (0.7 pix) Ve výšce RMSz = ± 4.4 cm (1.1 pix) Zbytkové chyby na 15 VB Chyby na 38 kontrolních bodech dx dz dx dy dxy dz dy (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) MIN MAX Průměr Stř,kvad ratická chyba

23 GCP = 5; Check Points = 48 RMSxy 2.9 cm 0.7 pix RMSz 6.0 cm 1.5 pix GCP = 9; Check Points = 44 RMSxy 2.7 cm 0.7 pix RMSz 5.1 cm 1.3 pix GCP = 15; Check Points = 38 RMSxy 2.7 cm 0.7 pix RMSz 4.4 cm 1.1 pix 1. Polohová přesnost snímkového bloku na kontrolních bodech je na úrovni 0.7 pixelu nezávisle na počtu a konfiguraci výchozích bodů. 2. Výšková přesnost vyrovnaného snímkového bloku na kontrolních bodech začíná na from 6 cm (1.5 pix) při 5 výchozích bodech a končí na 4.4 cm (1.1 pix) při počtu výchozích bodů 15 na snímkový blok. 3. Výškovou přesnost lze považovat za akceptovatelnou a lze jí navýšit použitím údajů GPS s vyšší přesností.

24 Analýza přesnosti - Závěry 1. Phase One ixu-rs1000 je metrická kamery se stabilními a jasně definovanými parametry vnitřní orientace se zbytkovými chybami při určení distorzí pod hodnotou 1 µm 2. Snímky jsou exponovány kamerou s vysokou geometrickou a radiometrickou kvalitou zabezpečující vysokou přesnost mapování včetně stereoskopického vyhodnocení 3. Fotogrammetrická přesnost Sigma 0 při vyrovnání bloku odpovídá hodnotě 1.8 µm (0.4 of pixel) v rovině obrazu 4. Polohová přesnost bloku na kontrolních bodech bez použití a znalosti prostorových parametrů expozičních středu snímků je 0.5 pixelu a výšce 1.0 pixelu. 5. Pro další zlepšení výsledků bude jistě vhodné použít parametry vnějších snímků určených dgps/imu

25 Co pro vás můžeme udělat?