DE2101511B2 - Zweibildkartiergeraet zum kontinuierlichen und direkten grafischen aufzeichnen der darstellung eines steroskopischen optischen modells - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Zweibildkartiergerät zum kontinuierlichen und direkten grafischen Aufzeichnen der Darstellung eines stereoskopischen optischen Modells, das von modifizierten Orthofotos gebildet ist, wobei durch zwei seitlich nebeneinander angeordnete I.irhinuellen die auf zwei verschiebbaren Trägerplatten angeordneten, als Karte od. dgl. aufzuzeichnenden Fotos bzw. Bilder beleuchtet sind und diese Platten od. dgl. über ein bewegliches Bauteil verbunden sind.

Es sind fotogrammetrische Auswertungsverfahren und Aufzeichnungsgeräte bekannt, die jedoch insofern nachteilig bzw. kostspielig sind, als eine hinreichende von diesen nicht erreichbare Genauigkeit gefordert wird. Dies gilt auch für eine genaue Anordnung des Randes und der Neigung von Bildern sowie der für fotografische Bilder verwendeten Projektoren als auch für Kartiergeräte.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Aufzeichnungsgeräte besteht darin, daß ihre Schreibtechnik unvollkommen ist Deshalb erfolgt das Aufzeichnen in vorläufiger Form durch Bleistift, während das endgültige Auftragen in einem separaten Arbeitsverfahren erfolgt, welches teurer und zeitraubender ist.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Herstellung einer Orthofotografie für stereoskopische Auswertung bekannt, mit einer relativ zu den Lichtquellen bzw. Projektoren verschiebbaren Grundplatte. Die Grundplatte trägt einen lichtempfindlichen Film. Die Grundplatte kann in einer ersten Richtung relativ zu den Projektoren, ferner senkrecht zur Ebene des Films versetzt werden. Für diese Versetzung der Grundplatte selbst wird unter anderem eine aus mehreren Rollen und einem Käfig bestehende mechanische Anordnung vorgesehen, an anderen z. T. schienenförmigen Platten werden über Kugelgelenke zylindrische Rohre für teleskopische Verbindungsstangen befestigt, so daß zwei Projektoren an Zwischenplatten befestigt sind. Es liegt ein beachtlicher mechanischer Aufwand vor, wobei durch die Vielzahl einzelner Bauteile die Herstellung teuer bzw. die Meßgenauigkeit verbesserungsbedürftig bleibt. Es ist schwierig, bei der bekannten Anordnung Bezugselemente vorzusehen. Für die verschiebbaren Projektoren müssen zusätzliche Schienen vorgesehen werden, wodurch sich auch die Bauhöhe der Apparatur vergrößert. Die vorgeschlagene Vorrichtung bezweckt die Herstellung der Orthofotografien, für die nachfolgende stereoskopische Auswertung ist sie aber nicht vorgesehen (ältere DT-PS 17 97 256).

Bei einem anderen Zweibildkartiergerät zur stereoskopischen Auswertung arbeitet man mit vertikal angeordneten Platten, was aber eine außerordentliche hohe Präzision und erhöhte Kosten des Geräts verlangt. Ein anderes Gerät eignet sich lediglich zur punktförmigen Übertragung bzw. Auswertung, wobei keine kontinuierliche, direkte und linienförmige grafische Aufzeichnung möglich ist. Solche Geräte haben nur beschränkten Anwendungsbereich. Andere Geräte arbeiten wiederum mit einer Tischverschiebung ähnlich der Verschiebung einer Grundplatte mit zugehörigem großen mechanischen Aufwand oder benötigen zur Verbesserung der Genauigkeit Zusatzgeräte. Hierzu gehören die teuren, anschließbaren Rechenanlagen (Vermeßungstechnik. 9. Jahrgang, 1961, Heft 1, S. 18-24).

Bei einem anderen Gerät zur stereoskopischen Auswertung erfolgt wiederum lediglich eine Punktübertragung der Koordinatenwerte. Diese Auswertung ist aber zeitraubend (Photogrammetric Engineering, 1966, S. 1016-1023). Eine andere stereoskopische Auswertung sieht wiederum lediglich eine punktförmige Markierung an Bildern vor, was eine grafische linienförmige Auftragung nicht ermöglicht und zeitraubender ist (DT-PS 12 59 581).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem

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solchen Zweikartiergerät die Kosten zu verringern, die Vorrichtung zu vereinfachen, die Bauhöhe zu verrin gern, die Bedienung zu vereinfachen und eine große oder vergrößerte Genauigkeit auch bei größeren Bildern unter Wahrung linienförmiger Aufzeichnung zu gewährleistea

Crfindungsgemäß wird hierfür ausgehend von den eingangs bezeichneten Zweibildkartiergerät vorgeschlagen, daß dieses Bauteil ein beide Trägerplatten gemeinsam abstützender, in x- und y-Richtung horizon- ίο tal verfahrbarer auf einer Grundplatte elastisch abgestützter Führungswagen ist, daß die erste und die zweite Trägerplattenfläche in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen sowie zu ihnen in einer parallelen Ebene verschiebbar gelagert sind und ferner eine dieser Plattenflächen um eine senkrecht zu diesen beiden Richtungen verlaufende Achse drehbar gelagert ist, daß die Vorrichtung eine Binokularoptik für d?s erste und zweite Bild sowie je Bild Meßmarken enthaltende Markierplatten aufweist, die im optischen Strahlengang liegen, und im Abstand zur Plattenebene angeordnet sind und der Wagen über einen Griff oder eine Antriebseinrichtung bewegbar ist und daß ein in bezug auf die Betrachtungsoptik fest angeordnetes Schreibgerät zur Aufzeichnung in den Bildern vorhanden ist.

Hierdurch wird auch eine gleichmäßige Genauigkeit der Konturenbildung sichergestellt, und eine Wiederholung der Aufzeichnungsschritte entfällt. Die Bedienung des Gerätes ist vereinfacht, an die Bedienungsperson können weniger Anforderungen gestellt werden. Man kann auch einfache Papierkontaktkopien von Luftaufnahmen oder ihrer Vergrößerungen sicher auswerten.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Ausführungsform des Geräts ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise durchbrochene Ansicht des Geräts und

Fig.2 eine schematische optische Anordnung eines binokularen Betrachtungssystems für Stereobilder.

Gemäß Fig. 1 ist ein Tisch 1 zur Abstützung einer Grundplatte 2 aus Glas vorgesehen, auf welcher ein Führungswagen 4 mit Hilfe von Luftkissen 3 an drei Punkten abgestützt wird. Der Führungswag^n 4 enthält zwei durchsichtige Trägerplatten 5 und 6 zur Aufnahme der Fotobilder 7 und 8. Der Wagen 4 ist über eine parallelogrammartig geführte Gelenkeinrichtung eines Pantografen an den Tisch 1 befestigt, so daß eine Rotation verhindert und der Wagen lediglich in den x- und y-Richtungen, ohne ansonsten die Richtung zu ändern, bewegt werden kann.

Eine Binokular-Optik 10 gestattet über die Spiegel 11 und 12 die Beobachtung der beiden Fotos 7 und 8 derart, daß eine Synthese eines optischen Modells einer Landschaftsoberfläche gewährleistet ist. Wenn auch die Trägerplatte 5 zum Führungswagen 4 festliegt, so kann doch die Trägerplatte 6 in x- und y-Richtungen, bezogen auf den Wagen 4, durch geeignete Bauelemente wie einen Schraubenantrieb verstellt und um eine vertikale Achse rotiert werden, so daß ein zuverlässiges Ausrichten des Fotos 8 zum Foto 7 bei Betrachtung durch die Binokular-Optik !0 gegeben ist. Höhenänderungen — in Richtung der z-Koordinate — der zu beobachtenden Einzelheiten gewinnt man, indem die Trägerplattenfläche 6 relativ zum Wagen 4, in der x-Richtung, verstellt wird. Diese Verstellungen sind um das betrachtete optische Modell in Koinzidenz mit einer »schwimmenden« Meßmarke zu bringen. Die Höhe kann direkt abgelesen und die Rotation der Z-Antriebsschraube in einer geeigneten Weise angezeigt bzw. registriert werden, z. B. durch ein elektronisches Anzeigegerät 12a.

Die x- und y-Bewegungen des Wagens 4 können z. B. mit Hilfe von Skalen, Schrauben, Zahnstangen, Kodier einrichtungen, durch elektrische oder optische Anzeigegeräte u. dgl. gemessen, registriert bzw. angezeigt werden. Zum Beispiel kann die Bewegung des Wagens dadurch registriert werden, daß ein Maschengitter 20 in die Fläche der Platte 2 eingesetzt und eine Wiedergabeoptik 21 verwendet wird, die dieses Gitter überstreicht und jede Überquerung einer Gitterlinie in der x-R:chtung und unabhängig hiervon in der y-Richtung registriert

Die Bedienungsperson bewegt den Führungswagen 4 in der gewünschten Richtung relativ zur Meßmarke und den Schreibwerkzeugen, indem sie einen vorstehenden Griff 22 verstellt.

Haben die Gittermarkierungen einen hinreichend kleinen Abstand und ist das Anzeigegerät mit einem Zählgerät verbunden, stehen die x- als auch die y-Koordinaten des Wagens 4 jederzeit zur Verfügung und können auf dem Anzeigegerät 12a dargestellt werden. Als elektronische Auszählgeräte können digital anzeigende Röhren verwendet werden.

Über den Stereobildern 7 und 8 ist eine fest mit dem Tisch 1 verbundene Brücke 15 vorgesehen, die ein Schreibgerät in Form von Schreibelementen 16, 17 trägt, die in Berührung mit den jeweiligen Orthofotos und in Übereinstimmung mit der Meßmarke dieses Fotos bewegbar sind. Eine Lichtquelle für Beleuchtung der Orthofotos wird in dem Gehäuse 18 bzw. 19 des Schreibgeräts 16 und 17 vorgesehen.

Die unteren Flächen der Luftkissen 3 sind flach ausgeführt. Nach Betätigung eines Fußschalters 34 wird Druckluft über eine nicht dargestellte Zuführung von unten diesen Kissen 3 zugeführt, so daß der ganze Führungswagen 4 um einige Mikron über das Niveau der Grundplatte 2 angehoben werden kann.

Da jetzt der Wagen an jeder seiner Abstützung auf den Luftkissen »schwimmt«, kann er sehr leicht von Hand bewegt und durch das Pantogrr(gelenk zwangsgeführt werden, unter beibehaltung seiner räumlichen Winkellage. Wenn ditse Luftabstützung verwendet wird, ist die Reibung in der Einheit lediglich durch Änderung des dem Luftkissen 3 durch die Bedienungsperson zugeführten Luftdrucks vorbestimmt.

Wenn die Bedienungsperson den Handgriff 22 auf der Stirnfläche 23 des Führungswagens 4 ergreift, kann sie den Wagen 4 in jeder Richtung relativ zu den im Optikss stern ersichtlichen Meßmarken bewegen. Wenn ein Zeichnen oder Aufschreiben von geometrisch vorbestimmten Linien notwendig ist. können geeignete Schablonen 24 verwendet werden. In diesem Falle ist ein beweglicher, vom Griff getragener Stift vorhanden, der in eine Furche der eine vorbestimmte Form aufweisenden Schablone gesenkt wird. Die Schablone ist, z. B. n.agnetisch, an eine Fläche 25 angeklammert und kann willkürlich ausgerichtet werden. Somit folgen der Griff 22 und der Wagen 4 Linien, die durch die Schablone vorbestimmt sind, und man erhält eine saubere Aufzeichnung der gewünschten Information einer oder beider Bilder 7 oder 8, oder von durchsichtigen Deckfolien od. dgl. durch die Schreibelemente 16 oder 17. Es können geeignete elektronische Bauteile vorgesehen werden, um die Schreibelemente 16,17 nach

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oben oder unten zu fahren, indem z. B. Fußschalter 32 und 33 betätigt werden. Befindet sich das Schreibgerät in Berührung mit dem Bild 7 oder 8, so wird jede Bewegung des Führungswagens 4 kraftschlüssig auf diesem Bild registriert.

An Stelle der Schablone kann eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) verwendet werden. In diesem Falle erfolgt die Bewegung des Wagens 4 mit Hilfe einer Antriebseinrichtung, die ihrerseits mit einem aus der Flugtechnik bekannten Steuerrad oder einer Steuersäule, betätigt durch die Bedienungsperson, gekoppelt sein kann. Deshalb hat die Person das Gefühl, daß sie die Meßmarken über dem Stereomodell führt, und sie kann geometrisch vorbestimmte Bewegungen ausführen, die wesentlich genauer wären, als wenn der Wagen von Hand bewegt würde.

Die Korrektur der Z-Bewegung auf dem Bild 8 kann mit Hilfe eines Fußrades 31 vorgenommen werden, das die Plattenfläche 6 in gewünschter Weise in der x-Richtung bewegt, vorzugsweise über eine Synchronübertragung. Wenn eine nicht lineare Skalenbeziehung der z-Koordinate für die Orthofotos verwendet wird, so kann eine analog oder digital arbeitende Korrektureinrichtung oder eine Rechenmaschine in Verbindung mit der Synchronübertragung verwendet werden, so daß über die x-Koordinate des Wagens 4 eine geeignete χ-Verschiebung des Bildes 8 ausgeführt wird, wenn die Höhe (oder die z-Koordinate) gemessen wird.

Der dritte Fußschalter 34, welcher zur Zu- oder Abschaltung der Luft zu den Luftkissen 3 dient, arbeitet somit als Start- oder Bremseinrichtung.

Wenn auch eine Luftabstützung des Wagens 4 dargestellt ist, die praktische Vorteile hat und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt, so sind doch, je nach Einzelfall, Abänderungen möglich, wobei Luftkissen nicht verwendet zu werden brauchten. 2'.u diesem Zweck kann man Kugellager oder andere Reiblager niedrigen Reibwertes verwenden.

Der optische Strahlenverlauf ist eingehender in F i g. 2 dargestellt. In die Binokularoptik 40 fällt das Licht von Bildern, die auf den Plattenflächen 5 und 6 liegen. Nachdem das Licht eine Markierplatte 41 durchsetzt hat, fällt es auf die jeweiligen Spiegel 11, 12 bzw. 45 und dann zum Augcnokular 48.

Der die zweite Markierplatte 42 durchsetzende Lichtstrahl fällt in den zweiten, dritten bzw. vierten Spiegel 46, 47 und 50 und gelangt dann in das zweite Augenokular 49. Durch geeignete Auswahl der Augenokulare 48 und 49 kann die Vergrößerung eingestellt

ίο werden. Durch Spiegel geeigneter Größe kann man einen großen Teil des Bildes sehen, und ist eine eingehendere Betrachtung erwünscht, so erfolgt eine stärkere Vergrößerung in den Augenokularen 48 und 49. Markierplatten 41 und 42 sind so eng wie möglich an oder auf den Plattenflächen 5 und 6 vorhandenen Bildern angeordnet. Wenn man durch die Binokularoptik die auf den Markierplatten 41 und 42 vorhandenen Meßmarken betrachtet, erscheinen diese als eine einzige Meßmarke im Raum, in welchem das optische.

durch die Stereofotos gebildete Modell vorhanden ist. Indem diese Meßmarke an einen beliebigen Punkt des Stereomodells gebracht wird, können seine freien x-.y- und z-Koordinaten gemessen und registriert werden. Man kann in ähnlicher Weise, indem man mit der Meßmarke an sich beliebige Einzelheiten des Stereomodells verfolgt, eine grafische Darstellung (eine Landkarte) gewinnen. Ein eine Karte zeichnendes oder schreibendes Bauteil kann mit dem Griff 22, wenn erwünscht, verbunden werden.

In der dargestellten Apparatur ist der Wagen 4 beweglich, und das ganze optische System sowie die Schreibelemente sind fest, jedoch kann man. je nacr Einzelfall, eine andere Lösung mit einer beweglicher Zeicheneinheit und einer Meßmarke, mit eineir mindestens teilweise beweglichen Betrachtungssystem verbinden. Verwendet man ein bewegliches Betrach tungssystem, aber einen festen Hauptwage", so wärer die Schreibgeräte mit dem Betrachtungssystem verbun den.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

21 Ol Patentansprüche:

1. Zweibildkartiergerät zum kontinuierlichen und direkten grafischen Aufzeichnen der Darstellung eines stereoskopischen optischen Modells, das von modifizierten Orthofotos gebildet ist, wobei durch zwei seitlich nebeneinander angeordnete Lichtquellen die auf zwei verschiebbaren Trägerplatten angeordneten, als Karte od. dgl. aufzuzeichnenden Fotos bzw. Bilder beleuchtet sind und diese Platten od. dgl. über ein bewegliches Bauteil verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Bauteil ein beide Trägerplatten (5, 6) gemeinsam abstützender, in x- und y-Richtung horizontal verfahrbarer, auf einer Grundplatte (2) elastisch abgestützter Führungswagen (4) ist, daß die erste und die zweite Trägerplattenfläche (5, 6) in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen sowie zu ihnen in einer parallelen Ebene verschiebbar gelagert sind und ferner eine dieser Plattenflächen (5,6) um eine senkrecht zu diesen beiden Richtungen verlaufende Achse drehbar gelagert ist, daß die Vorrichtung eine Binokularoptik (10) für das erste und zweite Bild (7, 8) sowie je Bild Meßmarken enthaltende Markierplatten (41,42) aufweist, die im optischen Strahlengang liegen, und im Abstand zur Plattenebene (5, 6) angeordnet sind und der Wagen (4) über einen Griff (22) oder eine Antriebseinrichtung bewegbar ist und daß ein in bezug auf die Betrachtungsoptik (10) fest angeordnetes Schreibgerät (16, 17) zur Aufzeichnung in den Bildern (7, 8) vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Schreibelemente (16, 17) des Schreibgeräts optisch zu einer bzw. je einer Markierplatte (41,42; 20) des zugehörigen Bildes (7,

8) in Flucht angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Schreibelemente (16, 17) an einer Brücke (15) fest angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungswagen (4) durch Luftkissen (3) elastisch abgestützt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Anzeige- und/oder Registriergerät (12a,) die Höhenkoordinate (Z), in Abhängigkeit von der Bewegung der zweiten Trägerplatte (6) relativ zur ersten Trägerplatte (5), darstellbar, z. B. elektronisch darstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schablone od. dgl. (24) aufweist, die mit dem Führungswagen (4) gekoppelt bzw. über den Griff (22) in Verbindung steht, und welche starr /ur Binokularoptik (10) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (32,33) zur Fernbetätigung der Schreibelemente (16,17) vorhanden ist.