Βαθμονόμηση | Calibration | Ψηφιακή Φωτογραφική Μηχανή | Digital Camera | ΣμηΕΑ | UAS | Πεδίο Ελέγχου | Test Field | Φωτογραμμετρικό Έργο | Photogrammetric Project | Έλεγχος Ακρίβειας | Accuracy Assessment
8
71
Περιέχει: εικόνες, σχήματα, πίνακες.
Τεχνικές Ελέγχου Ποιότητας / Αντώνιος Λουλούδης
Η βαθμονόμηση ενός οργάνου σε οποιοδήποτε πεδίο εφαρμογής είναι πολύ σημαντική και συνδέεται άμεσα με την ποιότητα και την ακρίβεια μέτρησης ενός μεγέθους. Η απουσία της επιφέρει αναξιόπιστες και ανακριβείς μετρήσεις και επομένως τις καθιστά άκυρες. Στο πεδίο της φωτογραμμετρίας το όργανο μέτρησης είναι η φωτογραφική μηχανή και το μετρούμενο μέγεθος είναι η θέση ενός φυσικού αντικειμένου στη φωτογραφία.
Για τη βαθμονόμηση της φωτογραφικής μηχανής απαιτείται ο ακριβής προσδιορισμός των στοιχείων του εσωτερικού προσανατολισμού, δηλαδή της εστιακής απόστασης του φακού, της θέσης του πρωτεύοντος σημείου και της ακτινικής διαστροφής του φακού. Για πιο ακριβή αποτελέσματα, οι φωτογραφίες που θα χρησιμοποιηθούν στη βαθμονόμηση πρέπει να ληφθούν σε παρόμοιες συνθήκες με ένα φωτογραμμετρικό έργο.
Ο σκοπός της εργασίας αυτής είναι η δημιουργία μιας ακριβούς και αποτελεσματικής μεθόδου βαθμονόμησης ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής που θα χρησιμοποιηθεί σε ιδιαίτερες συνθήκες εργασίας, που είναι τα φωτογραμμετρικά έργα με χρήση συστήματος μη επανδρωμένου αεροσκάφους (ΣμηΕΑ).
Το ΣμηΕΑ που χρησιμοποιήθηκε ήταν το DJI Mavic Pro, το οποίο είναι εξοπλισμένο με την μη-μετρική ψηφιακή φωτογραφική μηχανή FC220. Για να προσδιοριστούν οι παράμετροι του εσωτερικού προσανατολισμού της κάμερας, χρησιμοποιήθηκε η αυτοβαθμονόμηση με τη μέθοδο τη συνόρθωσης με δέσμες σε τρία διαφορετικά πεδία ελέγχου. Πραγματοποιήθηκε βαθμονόμηση με τη χρήση σκακιέρας και μοτίβου στόχων ως εργαστηριακά πεδία ελέγχου και βαθμονόμηση με τη χρήση τριδιάστατου πεδίου ελέγχου χρησιμοποιώντας αντίστοιχα τα λογισμικά Agisoft Lens, PhotoModeler και Agisoft PhotoScan. Η διαδικασία της εργαστηριακής βαθμονόμησης ήταν πλήρως αυτοματοποιημένη χρησιμοποιώντας ένα μοτίβο σκακιέρας και έναν κάναβο 100 στόχων για τα οποία λήφθηκαν 9 και 12 φωτογραφίες αντίστοιχα. Προκειμένου να αναπτυχθεί η βαθμονόμηση πεδίου, προγραμματίστηκαν και πραγματοποιήθηκαν τρία σχέδια πτήσης σε ύψη πτήσης 30, 50 και 70m που περιλάμβαναν συνολικά 415 εικόνες. Το πεδίο ελέγχου που χρησιμοποιήθηκε είχε διαστάσεις 160 x 120 m με περίπου 9m υψομετρικές διαφορές και τοποθετήθηκαν συνολικά 20 στόχοι. H εργασία παρουσιάζει τη διαδικασία, τα αποτελέσματα και την ακρίβεια αυτών των μεθόδων βαθμονόμησης. Η βαθμονόμηση είχε πολύ καλή ακρίβεια και η υψηλότερη λήφθηκε με τη χρήση τριδιάστατου πεδίου ελέγχου. Ως εκ τούτου, μπορεί να γίνει εφαρμογή των αποτελεσμάτων της βαθμονόμησης σε παρόμοια φωτογραμμετρικά έργα.
Instrument calibration in any area is very important and directly related to measurement quality and measurement accuracy. Its absence, results unreliable and inaccurate measurements and therefore makes them invalid. In the field of photogrammetry the measuring instrument is a camera and the measured size is the position of an object in an image.
Camera calibration requires accurate determination of internal orientation elements, including focal length, principal point position and radial lens distortion. For more accurate results, the photos should be taken under similar conditions to the photogrammetric project.
The aim of this dissertation is the establishment of an efficient and accurate digital camera calibration method to be used in particular working conditions, such as photogrammetric projects using unmanned aerial systems (UAS).
The UAS used was DJI Mavic Pro equipped with the non-metric digital camera FC220. In order to determine the parameters of the camera's internal orientation, self-calibration bundle adjustment method in three different test fields was used. Calibration based on a chessboard and target pattern as laboratory test fields and calibration based on a three-dimensional test field was performed, using Agisoft Lens, PhotoModeler and Agisoft PhotoScan software respectively. The laboratory calibration process was fully automated using a chessboard pattern and a 100 target grid for which 9 and 12 photos were taken respectively. In order to develop the field calibration, three flight plans were planned and executed at a flight height of 30, 50 and 70 m including a total of 415 images. The control field used was 160 x 120 m size with approximately 9m altitude differences and a total of 20 targets were placed. The dissertation presents the process, results and accuracy of these calibration methods. The calibration were very accurate and the higher accuracy was obtained using the three-dimensional test field. Therefore, the results of the calibration can be applied to similar photogrammetric projects.
