Stereofotogrammetrie en
computer stereo vision
door ir. M. J. P. M. Lemmens, werkzaam bij het Laboratorium voor Fotogrammetrie en
Remote Sensing van de Faculteit der Geodesie, Technische Universiteit Delft.
SUMMARY
Stereophotogrammetry and computer vision techniques
Stereophotogrammetry is a measuring technique to extract spatial geometric information about objects
from images of these objects.
Computer vision techniques process digital images in a numerical way. The development of digital image
processing techniques has started soon after the introduction of the first computers and nowadays they
are used in a number of disciplines.
During the last five years investigations have begun for the application in stereophotogrammetry. To
start with, this paper deals with the developments in stereophotogrammetry made possible by the use
of computers.
Next the extraction of three-dimensional geometric information from digital images will be shown. To
conclude, new applications will be discussed.
1. Inleiding
Al vrij spoedig nadat de Fransman Louis Daguerre in
1839 zijn regering de camera obscura aanbood en zij op
haar beurt de nieuwe vinding voor algemeen gebruik de
gehele wereld ter beschikking stelde, ontstond de wens
maten te ontlenen aan het met licht geschrevene. Uit
deze wens is de fotogrammetrie geboren en zij is uitge
groeid tot een zeer nauwkeurige meetmethode om uit
afbeeldingen van objecten geometrische informatie van
die objecten te verkrijgen.
Daar een enkelvoudige afbeelding geen ruimtelijke infor
matie kan bevatten, ging men ertoe over om, naar analo
gie van de menselijke diepte-perceptie, meerdere, elkaar
overlappende aanzichten van het object te maken. Voor
al ten behoeve van het in kaart brengen van het aard
oppervlak heeft de stereofotogrammetrie, die zich hier
uit ontwikkelde, een „hoge vlucht" genomen. Dat de
ontwikkeling van het kostbare instrumentarium zich
vooral op de luchtkaartering richtte, heeft echter als
schaduwzijde dat toepassingen, waarbij de camera met
alle drie de statiefbenen stevig op de grond bleef staan,
verzeild dreigden te raken in het grote technologische
vergeetboek*).
Door de numerieke verwerkingsmethoden en digitale
beeldverwerkingstechnieken, mogelijk gemaakt door de
huidige computers met grote rekencapaciteit, lijkt het er
op dat de terrestrische fotogrammetrie uit het slop is ge
raakt en dat zelfs tal van nieuwe toepassingsgebieden
aan de horizon opdoemen, waarvan de voornaamste is:
robot stereo vision. Deze tak van de computer stereo
vision vormt thans een van de belangrijkste onderzoeks
gebieden binnen de digitale beeldverwerking en is geïni
tieerd door het streven in de industrie naar flexibele
produktie- en controlesystemen, het gebied van de robo
tica. Mogelijk levert onderhavig onderzoek een bijdrage
hieraan, maar het meetobject van de geodeet is per defi
nitie het oppervlak van de aarde en het onderzoek is ge
baseerd op het streven om de inzetbaarheid van digitale
beeldverwerkingstechnieken in de luchtfotogrammetrie
na te gaan.
Kenmerkend voor de onderwaardering van de terrestrische foto
grammetrie is wel het feit, dat Nederland tientallen jaren lang
slechts één bureau, De Waal te Hattum, heeft gekend dat op dit
terrein werkzaam is. In 1984 is het terrestrische fotogrammetri-
sche potentieel verdubbeld, doordat ingenieursbureau Geodelta
te Rijswijk zich op deze markt ging begeven.
282
Nu echter kan al worden gesteld, en dit misschien ter ge
ruststelling van sommigen, dat volledig geautomatiseer
de verwerking van digitale luchtopnamen het eerst
komende decennium nog niet in het verschiet ligt, hoe
wel al zeer bemoedigende resultaten zijn bereikt bij semi-
automatische verwerking van luchtfoto's [Ackermann
1984, 1985; Pertl 1985]. De informatie die men uit lucht
foto's wil verkrijgen, is bijzonder complex en de ladder
van de artificiële intelligentie moet diverse treden hoger
zijn beklommen, voordat van volledig geautomatiseerde
verwerking sprake kan zijn.
In de terrestrische fotogrammetrie en robot stereo vision
waar, wegens de zeer beperkte verzameling van objec
ten, veel meer a priori kennis over de objecten aanwezig
is, lijkt realisatie binnen afzienbare tijd haalbaar.
Alvorens over te gaan tot het geven van een korte ge
schiedkundige schets van de stereofotogrammetrie, het
onderzoeken van de implementatie van de digitale beeld
verwerkingstechnieken hierin en het behandelen van
toepassingen in de robot stereo vision, worden eerst
twee vragen beantwoord.
1. Wat is een digitaal beeld7
Een foto is geen digitaal, maar een analoog beeld, d.w.z.
een tweedimensionale continue verdeling van grijswaar
den. Een computer lust alleen maar getallen en daarom
dient de grijswaardeverdeling te worden omgezet in een
matrix van getallen, hetgeen digitaliseren wordt ge
noemd. Een digitaal beeld is daarmee een tweedimensio
nale discrete verdeling van grijswaarden. Elke willekeu
rige rekenkundige bewerking kan nu, wanneer men over
krachtige computers beschikt of over voldoende tijd van
leven, op deze matrix worden uitgevoerd. Dit brengt ve
le voordelen met zich mee, die al meteen na de introduc
tie van de computer, begin jaren vijftig, zijn onderkend.
Digitale beeldverwerkingstechnieken, met name op
enkelvoudige beelden, zijn dan ook goed onderzocht en
theoretisch degelijk gefundeerd. In hoofdstuk 3 wordt
hierop uitvoerig teruggekomen.
2. Wat is het kenmerkende verschil tussen terrestrische
fotogrammetrie en robot stereo vision?
Omdat in de fotogrammetrie de beelddrager een foto is,
treden vertragende factoren op tussen de opnamen en
het ter beschikking komen van de resultaten, die zijn ver
oorzaakt door het ontwikkel- en uitwerkingsproces. Digi
tale camera's leveren computertoegankelijke beelden,
NGT GEODESIA 86
