Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
1. Promieniowanie słoneczne i jego transmisja przez atmosferę Ziemi.
Słonce jest źródłem energii świetlnej i oświetlenia powierzchni Ziemi. Energia słoneczna oświetla górne warstwy z natężeniem około 135000 lz (luks – jednostka natężenia oświetlenia). Część tej energii przejdzie przez całą grubość atmosfery i oświetli obiekty na powierzchni Ziemi (bezpośrednie oświetlenie słoneczne). Energię wypromieniowywana przez takie ciało opisuje prawo Stefana Boltzmanna. Pewne zakresy spektralne promieniowania przechodzą przez atmosferę praktycznie bez zakłóceń, inne natomiast są całkowicie przez nią tłumione.
Atmosfera jest przezroczysta dla zakresu widzialnego, kilku wąskich zakresów w strefie podczerwieni, oraz dla zakresu mikrofalowego i radiowego. Takie zakresy przezroczystości atmosfery określa się mianem „okien atmosferycznych”. Do górnych warstw atmosfery Ziemi dociera energia słoneczna o wartości 1,99 kalorii na cm2 powierzchni w ciągu minuty (tzw. stała słoneczna). Do powierzchni Ziemie dociera około 2/3 tej energii, pozostała 1/3 ulega odbiciu, rozproszeniu i absorpcji (pochłonięciu) w atmosferze. Z energii, która dotarła do powierzchni Ziemi, około 50% przypada na światło widzialne, 40% na podczerwień i 10% na ultrafiolet. Dla obrazowania lotniczego i satelitarnego ważna jest transmisja w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni.
2. Schemat procesu fotografowania terenu
Wycinek terenu (scena) fotografowany jest kamera lotniczą analogową.
Schemat Procesu fotografowania: teren (F(x,y)) -> Kamera (h(x,y)) -> zdjęcie (f(x,y)). Rejestrowana jest ona na filmie w wyniku interakcji fotografowanej sceny funkcją ciągłą F(X,Y) z systemem obrazującym tzn. kamera lotnicza i film (funkcja h(x,y)).
3. Obraz cyfrowy
Obraz cyfrowy uporządkowany zapis jasności (lub nasycenia barw) przypisanych
pikselom, przechowywany na komputerowym nośniku danych, jest uporządkowanym zbiorem pikseli o jednakowych wymiarach i różnych wartościach gęstości optycznej tworzących dwuwymiarowa macierz C o wymiarach M*N.
Cechy obrazu cyfrowego: *to obiekt płaski, którego widok zmienia się od punktu do punktu. Histogram - rozkład występowania wartości poszczególnych odcieni szarości. Histogram może być wyświetlany w formie wykresu, który na osi poziomej ma odcienie szarości pikseli w zakresie od 0 do 255, a na osi pionowej, liczbie tych pikseli. Cechami charakteryzującymi obrazy cyfrowe są: rozdzielczość geometryczna, radiometryczna i spektralna. Rozdzielczość geometryczna charakteryzuje wielkość najmniejszego elementu obrazu (piksela) i jest najczęściej wyrażana liczbą pikseli przypadających na jeden cal (obrazu optycznego), zapisywana skrótem dpi (ang. dot per inch). Rozdzielczość radiometryczna - liczba poziomów jasności, w której zapisywany jest obraz cyfrowy. Najczęściej obraz zapisywany jest na 256 poziomach jasności, co pozwala na zapisanie wartości piksela na jednym bajcie. Rozdzielczość spektralna podaje w jakim zakresie spektrum promieniowania elektromagnetycznego rejestrowany jest obraz.
4. Schemat digitalizacji zdjęcia lotniczego
Schemat digitalizacji zdjęcia: Zdjęcie f(x,y) -> Próbkowanie àobraz rastrowy gs(x,y) à
kwantyzacja à obraz cyfrowy gd(x,y). Zdjęcie lotnicze poddane jest w skanerze próbkowaniu pikseli ∆x=∆y dwuwymiarową funkcją impulsu s(x,y). Próbkowanie - matematycznie jest to splot funkcji ciągłej f(x,y) z funkcją impulsową s(xy) w wyniku której otrzymujemy nową funkcję gS(x,y) z wartościami zdefiniowanymi tylko w punktach o całkowitych wartościach (x,). à obraz rastrowy, dyskretny, z analogowymi wartościami gęstości optycznych w postaci funkcji ciągłej. à dyskretyzowanie (kwantowanie) w celu otrzymania obrazu cyfrowego w postaci dyskretnej gd(x,y). Kwantowanie odbywa się w przetwornikach analogowo cyfrowych skanera i polega na zastąpieniu sygnału w postaci ciągłej wartościami dyskretnymi o skończonej liczbie poziomów (256). Ciągły zakres gęstości optycznych jest zamieniany na wartości dyskretne. Każdej wartości gęstości optycznej w postaci analogowej odpowiada wartości w postaci cyfrowej dzięki tablicy przeliczeniowej zwanej LUT.
5. Skanery fotogrametryczne
Skanowanie zdjęć lotniczych odbywa się na precyzyjnych skanerach fotogrametrycznych. Za pomocą skanera negatyw lub diapozytyw przekształca się do rastru 20000x20000 pikseli lub mniej. W skanerach stosowane najczęściej – fotomultipleksy i fotodiody, które mogą być wykonane konstrukcyjnie jako macierz lub linia. Pojęcia podstawowe przy digitalizacji zdjęć: *CCD (charge coupe devices) – światłoczułe urządzenie elektroniczne, które przetwarza padające na nie światło na prąd elektryczny; wykorzystywane jest w skanerach, cyfrowych aparatach i kamerach lotniczych cyfrowych; *liniatura rastra lub liczba linii w obrazie rastrowym, przypadających na jednostkę długości (linii na cal – lpi); *DPI – (dot per inch) jest to liczba pikseli na cal lub rozdzielczość skanera na wejściu; *aliasing widoczny jako stopnie na ukośnych liniach lub krawędziach obiektów z powodu ostrego kontrastu tonalnego między pikselami; * IT8 jest to znormalizowany, przemysłowy wzorzec bart, używany do kalibracji urządzeń wejściowych i wyjściowych.
Radiometryczna rozdzielczość skanowania - zdolność skanera do rozróżniania ilości odcieni szarości. Radiometryczna czułość skanera - zdolność detektora do rozróżnienia niewielkich różnic w odcieniach szarości w całym rejestrowanym zakresie tonalnym i wynosi od jednego do kilku odcieni szarości.
Skaner charakteryzuje się następującymi pikselami: *piksel detektora (wielkość elementu CD); *piksel skanera, czyli powierzchnia piksela detektora rzutowana na płaszczyznę filmu, *piksel wynikowy (skanowania) który powstaje w wyniku przetworzenia piksela skanera i wynosi jego wielokrotność. Skaner wymaga kalibracji. Dla skanera wykonuje się dwa rodzaje kalibracji – geometryczną i radiometryczną.
Przejście z układu skanera do układu tłowego zdjęcia odbywa się za pomocą transformacji afinicznej. xij=a0+a1xij'+a2yij' ; yij=b0+b1xij'+b2yij'
gdzie: *a0,b0 – przesunięcie układu w kierunku osi x i y; *a1,b1 – współczynnik skali w kierunku osi x i y; *a2- współczynnik obrotu układu; *b1– współczynnik nieprostopadłości osi układu
6. Obserwacja stereoskopowa zdjęć
Efekt stereoskopowy uzyskany w sposób sztuczny - wykonanie i obserwację dwóch płaskich obrazów fotograficznych lub graficznych. Obrazy te należy tak wykonać, aby obiekt na nich był odwzorowany z dwóch różnych punktów przestrzeni. Takie dwa zdjęcia nazywamy stereogramem.Te same dwa zdjęcia można układać na sześć różnych sposobów. Efekty stereoskopowe: Ortoskopowy (zgodny z naturalnym, podobny do rzeczywistości) - zdjęcie lewe będziemy oglądane lewym okiem, a prawe zdjęcie prawym okiem, Pseudostopowy jeżeli zdjęcia zamienimy miejscami, Zerowy - To góra stanie się doliną , a dolina – górą.
Model stereoskopowy - przestrzenny obraz, który widzi człowiek w warunkach stereo efektu ortoskopowego Obserwacja stereoskopowa jest możliwa po spełnieniu następujących warunków:
*dwa zdjęcia powinny być otrzymane z dwóch punktów przestrzeni: *każde oko musi widzieć tylko jedno zdjęcie – lewym okiem obserwujemy lewe zdjęcie, prawym okiem prawe; *różnica skali dwóch zdjęć tworzących stereogram nie powinna przekraczać 14% (tolerowana przez ludzkie oczy różnica).
W jakimś momencie czasu obserwator widzi lewym okiem lewy obraz, a w następnym momencie czasu prawym okiem – prawy obraz. W wyniku iteracji ludzkiego wzroku obydwa obrazy odbiera się jakby w jednym momencie ale oddzielnie. W rezultacie czego obserwator widzi stereo model.
7. Obliczenie współrzędnych punktu obiektu przy wykorzystaniu pojedynczego zdjęcia
Układ fotogrametryczny przestrzenny OXYZ.
Punkt ‘a’ na zdjęciu o współrzędnych x-x0, y-y0 oraz współrzędnych przestrzennych X’, Y’, Z’ w układzie OXYZ.
Trzeba obliczyć współrzędne punktu A(XA,YA,ZA) w układzie OXYZ. Położenie punktu A w układzie OXYZ wyznaczone jest przez wektor R, a środek rzutów zdjęcia – przez wektoraRo. Warunek kolinearności: środek rzutów S, punkt terenowy A i punkt na zdjęciu a leża na jednej prostej. Zgodnie z geometrią tworzenia obrazu wektory r i R’ są kolinearne gdyż jeden jest skalarną wielokrotnością (K) drugiego: r=K*R’ à jeśli: R'=R-Ro à to podstawiając otrzymamy: r=K(R-R0) à Zrzutujemy wektory na osie współrzędnych X, Y, Z. Jeżeli wektory są proporcjonalne, to ich składowe też są proporcjonalne:
X'X-XS=Y'Y-YS=Z'Z-ZS . Wykorzystując jedno zdjęcie o znanych elementach orientacji wewnętrznej możemy wyznaczyć tylko współrzędne płaskie (X,Y) punktu obiektu odwzorowanego na zdjęciu. Wektor r i jego składowe X’, Y’, Z’ podane są w układzie OXYZ.
Dla przejścia do nierównoległego z nim układu zdjęcia z początkiem w punkcie o wykorzystamy przetwarzanie w przestrzeni: X'Y'Z'=Aφωκ*x-x0y-y0z-z0→(7)
8. Obliczenie współrzędnych tłowych punktu zdjęcia przy znanych współrzędnych terenowych pu...