Onnauwkeurigheden in de oriënteringsgegevens
lijnen oplopen tot 1 m, afhankelijk
van objecthoogte, vlieghoogte en op-
namehoek.
Bovenop deze fouten komen nog de
invloeden van de vliegtuigbeweging
tijdens de opname van een object en
tussen twee stereo-opnamen in. Fig. 5
laat zien dat vliegtuigbewegingen in
drie-lij nenscannerbeelden de omval
ling van objecten wel beïnvloeden, in
tegenstelling tot frame-opnamen. Een
rechte objectlijn kan in een gerectifi
ceerd beeld op deze manier niet als
rechte lijn worden weergegeven. De
verstoringen zijn in de orde van groot
te:
obj
object
H,
vlieg
vlieg
waarbij hobj de objecthoogte boven het
projectievlak is, Hvijeg de vlieghoogte
en Aviieg de vliegtuigafwijking ten op
zichte van een rechte lijn. Bij een vlieg
hoogte van 3000 m en een redelijk ge
kozen projectievlak zijn deze versto
ringen kleiner dan 10 cm en dus niet
met het oog waar te nemen in de ge
rectificeerde beelden. Methoden die op
sub-pixelniveau opereren, bijvoor
beeld lijnextractie en matchingtech-
nieken, worden wel degelijk beïnvloed
door projectiefouten.
Een volgend probleem is dat de geo
metrie tussen twee stereo-opnamen
niet epipolair is als de opnamecentra
niet in een rechte lijn liggen. Daarom
wordt de geometrie ook wel bijna-epi-
polair genoemd [8]. Voor de bepaling
van digitale hoogtemodellen (DHM)
door middel van matching van twee of
meer gerectificeerde beelden wordt
om rekentechnische redenen echter
wel uitgegaan van een epipolaire geo
metrie. Vliegtuigbewegingen tussen
twee stereo-opnamen veroorzaken dus
een verslechtering van de nauwkeurig
heid van het DHM. Tevens werken de
bovengenoemde projectiefouten door in de hoogtebe
paling: door de nauwe stereoconfiguratie (basis/hoogte
verhouding <1:3) worden fouten in het projectievlak met
minstens een factor 3 vergroot in hoogte.
Van beeld naar 3D-geo-informatie
Het speerpunt van het onderzoek is de 3D-reconstructie van
rechte objectlijnen, in het bijzonder dakranden van gebou
wen. Gebouwen zijn de belangrijkste objecten in 3D-stads-
modellen, die gebruikt worden in diverse toepassingen zo
als stedelijke planning, virtual reality, plaatsing van mobie
le telefoonmasten, enzovoort. De keuze om vooral rechte
objectlijnen te reconstructueren heeft als gevolg dat de aan
pak volledig lijngericht is opgebouwd en bestaat uit drie
stappen: 1) lijnextractie, 2) feature-based matching, 3)
kleinste-kwadratenfitting (fig. 6).
In de eerste stap wordt een rechte lijn getrokken door aan
eengesloten pixels met hoge gradiënten. Dit gebeurt in
zowel het gerectificeerde nadir, voorwaartse als achter
waartse beeld. Vervolgens wordt in stap twee voor elke in
het nadirbeeld geëxtraheerde lijn gezocht naar overeen
komstige lijnen in de twee andere beelden. Uit dit drietal
kan de hoogte van de 3D-lijn worden berekend. Vanwege de
overtalligheid (drie in plaats van twee beelden) ontstaat een
meer betrouwbare reconstructie dan met gewone lucht
foto's het geval is. Zoals eerder vermeld in dit artikel zijn de
gerectificeerde beelden behept met fouten door de vlieg
tuigbewegingen gedurende de opname. Het resultaat na de
matching is dan ook een benadering van de 3D-objectlijn;
de planimetrische precisie (x,y) is ongeveer 50 cm en de
verticale precisie ongeveer 100 cm. De fouten worden geëli
mineerd in de derde stap. De benaderde 3D-lijnen worden
gebruikt om rondom die lijnen lokale orthobeelden te ge-
Fig. 5.
Projectie
verstoringen van
objecten door
vliegtuig
bewegingen; wel
aanwezig in
lijnscannerdata,
niet aanwezig in
frame-images.
Een absolute voorwaarde aan het ge
bruik van line scannergegevens is de
bepaling van de uitwendige oriënte
ring van iedere opgenomen scanlijn,
zo'n tweehonderd lijnen per secon
de. Een geïntegreerd GPS/INS-sys-
teem (IMU genaamd) dat de stand en
de positie van het opnamecentrum
bepaalt, is dan onontbeerlijk. De
hoogfrequente 200 HZ) INS-infor-
matie (stand) wordt binnen het sys
teem ongeveer iedere seconde aan
gevuld met GPS-informatie (positie,
snelheid). Door middel van interpola
tie worden de oriënteringsgegevens
(stand en positie) per scanlijn bere
kend. In theorie zouden op deze ma
nier paspunten overbodig zijn.
In de praktijk blijkt dat de positie van
het IMU ten opzichte van het projec
tiecentrum van de sensor niet met
voldoende nauwkeurigheid te bepa
len is, en dat daardoor kleine mis-
plaatsingsfouten ontstaan. De oplos
sing is een triangulatie uit te voeren
met behulp van paspunten op de
grond. In deze stap worden de mis-
plaatsingsfouten bepaald en worden
correcties aangebracht aan de oriën
teringsparameters [8], Hoewel de mis-
plaatsingsfouten in principe maar
één keer dienen te worden bepaald,
is het aan te bevelen om per vlucht
een triangulatie met paspunten uit
te voeren. Belangrijkste reden is dat
door trillingen in het vliegtuig de po
sitie van het IMU ten opzichte van de
opnamesensor per vlucht kan veran
deren.
De oriënteringsparameters van de
testdata op de cd-rom zijn direct be
paald uit de GPS/INS-gegevens, zon
der een triangulatiestap. De fouten
die hierdoor ontstaan, lopen op tot 2
m in het (X,Y-)vlak.
GEODESIA 2001-12
