DE2209569B2 - Verfahren zur Bestimmung der Raumkoordinaten von konjugierten Punkten auf zwei Stereobildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs I genannten Art.

Ein solches Verfahren ist aus dem Aufsatz: »Some Trends in Automation of Photogrammetry« veröffentlicht in »Bildmessung und Luftbildwesen«, 6, 1969, S. 261—270 bekannt. Bei der Bestimmung der Raumkoordinaten wird eine schwebende Marke von Punkt zu Punkt in dem mit Hilfe der beiden Stereobilder

aufgebauten Stereomodell zur Identifizierung und zur Auswahl interessierender Punkte bewegt Die Genauigkeit der Raumkoordinatenbestimmung hängt von der Fähigkeit des verwendeten Stereoauswertegeräts ab, ein unverzerrtes Modell der Szene bereitzustellen. Die verwendeten Stereobilder können Photographien, Handzeichnungen, Maschinenzeichnungen od. dgl. sein. Die von den beiden Stereobildern erfaßte Szene muß so gut wie möglich innerhalb der Konstruktionsgrenzen des Stereoauswertegeräts rekonstruiert werden. Danach werden die aus dem rekonstruierten Modell gewünschten Dimensionsinformationen herausgezogen, während Steuersignale für die Bewegung der schwebenden Marke in Gegenstandskoordinaten oder maßstabs getreuen Gegenstandskoordinaten erzeugt werden. Die Darstellung der von den beiden Stereobildern dargestellten Szene sollte frei von Verzerrungen sein, die z. B. auf Filmschrumpfung, Linsenverzerrung und andere systemeigene physikalische Phänomene zurückzuführen sind.

Auch aus dem Buch von Schwidefsky »Grundriß der Photogrammetrie«, Stuttgart f 963, S. 189—191,256 ist die Messung einer großen Anzahl von Punkten die Weiterverarbeitung der Punktkoordinaten in flechenanlagen bekannt, wobei die für die Berechnungen benötigten Paßpunkte vorzugsweise durch Aerotriangulation bestimmt werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der vorstehend genannten Art anzugeben, bei dem das Stereomodell, aus dem vom Auswerter interessierende Punkte ausgewählt werden, nicht eine unverzerrte Darstellung der tatsächlichen Szene sein muß.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens ein aus der sofortigen Berechnung der Raumkoordinaten und aus deren Vergleich mit vorbestimmten Koordinaten abgeleitetes Signal auf die Auswahl der konjugierten Punktepaare zurückgekoppelt wird. Die Stereobilder brauchen nur so weit hinreichend in bezug aufeinander während der Auswertung orientiert zu sein, daß dem Auswerter eine stereoskopische Auswahl von interessierenden Punkten möglich ist.

Die vorbestimmten Koordinaten bestimmen eine vorgegebene Kontur, wie z. B. eine Höhenlinie, eine bestimmte Richtung od. dgl. Durch die Rückkopplung des aus dem Vergleich abgeleiteten Signals wird es dem Auswerter möglich, Punkte auf der Kontur zu bestimmen, obwohl das Stercomodell der Szene verzerrt sein kann.

Die Rückkopplung auf die Auswahl der konjugierten Punkte kann automatisch dadurch erfolgen, daß ein von dem Signal angesteuerter Antrieb die Bilder relativ zueinander bewegt oder es kann das Signal dem Auswerter angezeigt werden, so daß dieser eine entsprechende Bewegung der beiden Stereobilder relativ zueinander veranlaßt.

Vorzugsweise wird bei der Auswahl der konjugierten Punkte zur Identifizierung des einen Punktes auf dem einen Stereobild eine Halbmarkierung eingesetzt, die in ihrer Formgebung sowohl einen eine erste Koordinatenrichtung als auch einen eine zweite Koordinatenrichtung definierenden Teil aufweist und wird zur Identifizierung des anderen Punktes eines konjugierten Punktepaares auf dem anderen Stereobild eine Halbmarkierung eingesetzt, die in ihrer Formgebung nur einen die erste Koordinatenrichtung definierenden Teil aufweist, wobei bei der Messung die beiden Halbmarkierungen eine schwebende Marke in dem den beiden Stereobildern zugeordneten dreidimensionalen Bild aufbauen und wobei bei Rückkopplung des Vergleichssignals eine Relativbewegung zwischen dem einen Stereobild und einer der Halbmarkierungen erfolgt.

ϊ Diese Halbmarkierungen ermöglichen es dem Auswerter, die x- und y-Koordinaten konjugierter Punkte des einen Stereobildes und nur die ^-Koordinaten konjugierter Punkte auf dem anderen Stereobild zu registrieren und diese drei Koordinatenwerte der

in konjugierten Punkte zur Berechnung der Koordinatenpositionen ausgewählter Punkte in einem unverzei rtnn Modell dieser Szene zu benutzen.

Die Erfindung betrifft auch ein photogrammetrisches Auswertegerät mit einer stereoskopischen Betrach-

i") tungseinheit, zwei relativ zur Betrachtungseinheit und zueinander bewegbaren Trägern für die beiden Stereobilder, den Bildträgern zugeordneten Koordinatenerfassungseinrichtungen für die Messung der Bildkoordinaten und einem den Koordinatenerfassungseinrichtungen !.abgeschalteten Rechner, der einen Plotter ansteuern kann.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß ~ur automatischen Rückkopplung des Vergleichssignals ein Motor für die Relativbewegung des einen Stereobildes relativ

2~j zu dem anderen Stereobild vorgesehen ist, daß zwischen dem M'-tor und dem Rechner eine Regeleinheit eingeschaltet ist, der das Vergleichssignal als Führungsgröße zuführbar ist und die an den Motor ein Stellsignal abgibt, und daß dem Motor ein Signalgenerator

jo zugeordnet ist, dessen dem Stellweg des Motors entsprechendes Ausgangssignal der Regeleinheit zuführbar ist.

Bei diesem Auswertegerät wird die Modellkoordinatenposition eines jeden interessierenden ausgewählten

r> Punktes sofort nach der Registrierung der Koordinaten des den ausgewählten Pur.kt bestimmenden konjugierten Punktepaares berechnet. Die Raumkoordinaten werden mit den vorbestimmten Koordinaten verglichen und das Vergleichssignal steuert den Motor an, um eine

w beobachtbare ^-Parallaxe in das von dem Auswerter betrachtete dreidimensionale Stereomodell einzuführen, iaiis dies erforderlich ist. Wenn die vorbestimmten Koordinaten eine vorgegebene Höhe zur Bestimmung einer Höhenlinie definieren, soll eine x-Parallaxe

-ti eingeführt werden, wenn die berechnete Höhe eines Punktes sich von der vorgegebenen Höhe unterscheidet. Die Bedienungsperson veranlaßt dann eine relative Bewegung zwischen den Stereobildern und der Betrachtungseinheit, um diese x-Parallaxe zu entfernen

"><> und bewegt dadurch die schwebende Marke zwangsläufig zu einem Punkt hin, dessen berechnete Höhe in dem Modell-Koordinatensystem auf der vorgewählten Höhenlinie liegt.

Für :ii!e halbautomatische Rückkopplung des Ver-

Vi gleichssignals kann ein photogrammetrisches Auswertegerät der vorstehend genannten Art erfinduRgsgemäß aber auch dadurch gekennzeichnet sein, daß für die halbautomatische Rückkopplung des Vergleichssignals über die Bedienungsperson der Vorrichtung dem

w) Rechner eine Anzeigeeinheit zur Anzeige des Vcrgleichssignals naehgeschaltet ist. Die Anzeige zeigt dann an, ob die von der Bedienungsperson veraiilaßte relative Bewegung zwischen den Stereobildern und dem Betrachtungsapparat die schwebende Marke tatsächlich

hi zu einem Punkte hinführt, dessen berechnete Überhöhung auf der vorgegebenen Höhenlinie liegt.

Sowohl bei dem photogrammetrischen Auswertegerät mit automatischer RückkoDnlune des Ven»lnirhsii-

gnals als auch bei dem entsprechenden Gerät mit halbautomatischer Rückkopplung des Vergleichssignals über die Bedienungsperson ist zum Aufbau der Halbmarkierungcn in der stereoskopischen Betrachtungseinheit auf lichtdurchlässigen Trägern als zweite Halbmarkierung eine gerade Linie vorgesehen, die sich im wesentlichen senkrecht zur Augenbasis der Betrachtungseinheit erstreckt und ist als erste Halbmarkierung eine sich im wesentlichen senkrecht zur Augenbasis erstreckende Linie vorgesehen, die von einer zur Augenbasis parallelen Linie geschnitten ist, wobei die die zweite Halbmarkierung darstellende gerade Linie durchgehend oder unterbrochen ist.

Die beiden Halbmarkierungcn sind einander überlagert, wenn sie über konjugierten Bildpunkten angeordnet sind und von der Bedienungsperson betrachtet werden. Da die von den Halbmarkierungen aufgebaute schwebende Marke Teile aufweist, die die .»-Koordinaten und auch die y-Koordinatenrichtungen bestimmen,

14 und 16 gebildet wird. Weiterhin schließt das Stereo-Auswertegerät 10 auch einen Apparat 20 zur Krmöglichung einer Aufzeichnung der Gilterkoordinalcn der konjugierten Punkte auf den Stereophotographien 14 und 16 ein, die in dem dreidimensionalen Bild interessierende Punkte festlegen. Der Apparat 20 leitet die festgehaltenen Gitterbild-Koordinaten an einen Berechnungsapparat 22 weiter, der für die Benutzung der festgehaltenen Koordinaten zur vorangehenden Berechnung der Stereobild-Koordinaten der konjugierten Punktepaare und zur nachfolgenden Bestimmung der Koordinatenposition eines jeden dreidimensionalen Bildpunktes in einem unverzerrten Modell der Szene aus den Stereobild-Koordinaten ausgelegt ist, wobei jeder dreidimensionale Bildpunkt von einem festgehaltenen Paar konjugierter Punkte dargestellt wird. Die vom Rechner 22 berechneten Modellkoordinatenpositionen werden einem graphischen Ausgabegerät zugeleitet, das eine zweidimensionale graphische Darstel-

dem dreidimensionalen Bild auswählen und identifizieren. Da die eine Halbmarkierung aber nur einen x-Koordinaten definierenden Teil der schwebenden Marke bereitstellt, teilt sich die schwebende Marke aber nicht scheinbar in zwei getrennte Marken, wenn die Halbmarkierungen über konjugierten Punkten der beiden Stereobildern angeordnet sind und wenn die beiden Stereobilder so zueinander orientiert sind, daß in dem von der Bedienungsperson betrachteten dreidimensionalen Bild eine x-Parallaxe von geringem Ausmaß voi gesehen ist, die durch die Rückkopplung wieder ibgebaut wird.

Weitere ' iiteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der photogrammetrischen Auswertegeräte.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher beschrieben werden. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform des Stereoauswertegerätes für die automatische Rückkopplung des Vergleichssignals, bei der ein Signal für den Auswerter bereitgestellt wird, das ihm anzeigt, daß er Punkte festhält, die von einer ausgewählten Kontur in der durch die Stereobilder dargestellten dreidimensionalen Szene abweicht,

Fig. 2 eine perspektivische Schnittdarstellung der binokularen Betrachtungseinheit des in der Fig. 1 gezeigten Stereoauswertegeräts,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung zweier Bilder einer Landfläche, die von verschiedenen Aussichtspunkten aufgenommen worden sind, wodurch gezeigt wird, daß die Koordinaten eines Punktes auf der Landfläche aus den x- und y-Stereobildkoordinaten dieses Punktes auf dem einen Bild und der x-Stereobildkoordinaten dieses Punktes auf dem anderen Bild bestimmt werden können,

Fig.4 verschiedene Kombinationen von Halbmarkierungen, die zur Abnahme von x- und y-Koordinateninforrnation aus dem einen Bild und von x-Koordinateninformation aus dem anderen Bild ausgelegt sind.

Die Fig. 1 zeigt ein Stereo-Auswertegerät 10, das einen Apparat 12 zum Halten zweier Stereobilder 14 und 16 einschließt, weiche Photographien einer Szene darstellen, und einen binokularen Betrachtungsapparat 18 zum Betrachten dieser Photographien und zum Aufbau eines dreidimensionalen Bildes der Szene. Das dreidimensionale Bild stellt eine Ansammlung von Bildpunkien dar, wobei jeder Biidpunkt von einem konjugierten Punkt auf jedem der Stereophotographien

TiCrCSSiCrCiiuC ι UHKiC in ju <ung uti uitVct /:ci ι ten j/xiic uuiiiiturii t.

Der Apparat 12 zum Halten der beiden Stereophotographien 14 und 16 schließt eine erste Fläche oder Plattform 24 ein, die auf einem Tisch 26 mittels Rollen 28 bewegbar gelagert ist. Die Plattform 24 ist so montiert, daß sie relativ zum Betrachtungsapparat 18 bewegbar ist, so daß ein Auswerter interessierende Punkte in verschiedenen Teilen des mittels der beiden Stereobilder 14 und 16 aufgebauten dreidimensionalen Bildes betracb'-.r. und festhalten kann. Die Plattform 24 wird von einem Parallelbewegungsarm 25 gehalten, der die Plattform 24 zwangsläufig während jeder beliebigen Plattformbewegung parallel zur .r-Achse des Stereo-Auswertegeräts 10 hält. Diese Maßnahme hält einem Auswerter von einer nachteiligen Bewegung der Plattform 24 in einer Weise ab, die zu einer Einführung einer ^-Parallaxe in das von den beiden Stereophotographien 14 und 16 aufgebaute dreidimensionale Bild führen würde. Die Plattform 24 ist mit einer in ihrer Bewegungsfreiheit beschränkten Kugel 30 verbunden, die ein Auswerter bewegt, um die beiden Stereophotographien relativ zum Betrachtungsapparat 18 zu bewegen. Ein Rahmen 32 umgibt die in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkte Kugel und wirkt als eine Führung, die den Auswerter daran hindert, die Plattform so weit in eine Richtung zu bewegen, daß die Stereobilder 14 und 16 nicht mehr länger auf den Betrachtungsapparat 18 ausgerichtet sind.

Zwei Plattformen 34 und 36 sind auf der ersten Plattform 24 bewegbar gelagert. Die Plattform 34 hält die Stereophotographie 14, während die Plattform 36 die Stereophotographie 16 und ein Zeichenpapierblatt 38 hält. Ein zurückziehbar montierter Schreibst^ 40 hält auf dem Zeichenpapier 38 eine Spur der relativen Bewegung der Stereophotographie 16 bezüglich des Betrachtungsapparats 18 fest. Diese Spur hindert einen Auswerter daran, die Koordinaten eines interessierenden Punktes, einer Linie oder einer Fläche mehr als einmal in unnützer Weise zu betrachten und festzuhalten. Ein Zahnstangengetriebe 42 ist zur Bewegung der Plattform 34 und der Stereophotographie 14 längs der y-Achse des Stereo-Ausgabegeräts 10 vorgesehen; ein zweites Zahnstangengetriebe 44 ist zur Bewegung der Plattform 36 und der Stereophotographie 16 längs der x-Achse des Stereo-Auswertegeräts 10 vorgesehen. Ein Auswerter bewegt die beiden Stereophotographien mit Hilfe dieser Zahnstangengetriebe, um sie derart relativ zueinander auszurichten, daß die Stereobilder ein dreidimensionales Bild bereitstellen, das ohne Schwie-

rigkeiien betrachtet werden kann und aus dem der Auswerter interessierende und festzuhaltende Punkte auswählen kann.

Der Auswertet sieht ein dreidimensionales Bild, indem er die beiden Stereophotographien 14 und 16 durch Okulare 46 und 48 des Betrachtungsapparates 18 betrachtet. Die beiden Okulare bestimmen die Augenbasis ;>'·Δ die Ausrichtung der x-, y- und z-Achsen des Stereo-Auswertegeräts 10. Die Augenbasis des Stereo-Auswertegeräts 10 ist die die Mitten der beiden Okulare 46 und 48 verbindende Linie. Die * Achse des Stereo-Auswertegeräts verläuft parallel zu dieser Augenbasis. Die /-Achse des Stereo-Auswertegeräts steht auf der x-Achse senkrecht und liegt im wesentlichen in der Ebene der Stereobilder 14 und 16. Die z-Achse des Stereo-Auswertegeräts bestimmt die Überhöhung in dem von dem Auswerter betrachteten dreidimensionalen Bild und steht sowohl auf der x- als iif r\f*r 1/.As¹Ii

orvLr

nht iinsl ict rl α mit α ι Ir¹K itn Signale ändern sich in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen den Gitterstrukturen 64 und den Stellringen 68 und 70. Diese induzierten Signale werden einer Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt, die für ein Ansprechen auf Wechsel in den induzierten Signalen ausgelegt ist, um die Positionen der Mitten der Stellringe 68 und 70 bezüglich ausgewählter Bezugspunkte auf den Gitterstrukturen 64 bzw. 66 zu bestimmen. Die Signalverarbeitungseinrichtung 74 gibt Signale an eine Registriereinrichtung 76 weiter, die die Lagen der Stellringc 68 und 70 anzeigen. Da die Halbmarkierungen 58 und 62 jeweils in der Mitte der Stellringe 70 bzw. 68 angeordnet sind, stellen diese Signale ebenfalls die Positionen der Halbmarkierungen dar. Die Registriereinrichtung hält die Gitterkoordinaten der konjugierten Punkte fest, die Punkte, Linien und Flächen in dem dreidimensionalen Bild bilden, welche einen Auswerter interessieren. Die von der Registriernhtn

7R Lr>n

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wesentlichen normal zu der Ebene der Stereobilder 14 und 16.

Eine genauere Darstellung eines Strahlengangs des binokularen Betrachtungsapparates 18 ist in der perspektivischen Schnittansicht der Fig.2 dargestellt. Zum Strahlengang zwischen dem Okular 48 und der Stereophotographie 16 gehört ein Prisma 49, weiterhin eine Glasfläche 50, Spiegel 52 und 54 und eine Glasfläche 56, auf der eine Halbmarkierung 58 eingeätzt ist. Die Halbmarkierung 58 wird über das Stereobild 16 gebracht. Eine zweite Halbmarkierung 62 wird über dem Stereobild 14 angeordnet (siehe Fig. I). Diese beiden Halbmarkierungen bilden eine schwebende Markierung in dem von dem Auswerter gesehenen dreidimensionalen Bild, wenn die beiden Markierungen über konjugierten Punkten auf den beiden Stereophotographien angeordnet sind. Die von den beiden Halbmarkierungen gebildete schwebende Marke scheint in dem von einem Auswerter betrachteten dreidimensionalen Bild zu wandern, wenn die Plattform 24 relativ zu dem Betrachtungsapparat bewegt wird. Ein Auswerter wählt die in dem dreidimensionalen Bild interessierenden Punkte stereoskopisch aus, indem er die Plattform 24 bewegt, um die schwebende Markierung über diese Punkte zu bringen.

Weiterhin weist der Betrachtungsapparat 18 einen Spiegel 60 adf, den der Auswerter in eine Lage bringen kann, in der ein Bild des Spurmusters auf dem Blatt 38 dem von dem Stereobild 16 aufgebauten Bild der Szene überlagert ist. Auf diese Weise kann der Auswerter das Spurmuster der vorhergehenden relativen Bewegung des Betrachtungsapparates 18 und der Stereophotographien 14 und 16 zueinander betrachten, während er das durch diese Stereophotographien aufgebaute dreidimensionale Bild betrachtet.

Die Gitterkoordinaten konjugierter Punkte, die interessierende Punkte des von einem Auswerter betrachteten dreidimensionalen Bildes bilden, werden durch den Apparat 20 bereitgestellt, der für ein Festhalten der Positionen der Halbmarkierungen 58 und 62 ausgelegt ist. Dieser Apparat weist zwei leitende Gitterstrukturen 64 und 66 auf, die fest an die Photographien 14 bzw. 16 geheftet sind und zwei leitende Stellringe 68 und 70, die die Halbmarkierungen 62 bzw. 58 umgeben. Die Mitte einer jeden Halbmarkierung liegt in der Mitte des sie umgebenden Stellrings. Ein Signaigenerator 72 gibt Signale an die Sieüringe 68 und 70 ab, wodurch in den leitenden Gitterstrukturen 64 und 66 Signale induziert werden. Diese induzierten

Rechner 22 zugeführt, der für die Berechnung der Koordinatenpositionen jedes von einem festgehaltenen konjugierten Punktepaar dargestellten Punktes in einem unverzerrten Modell der Szene ausgelegt ist. Die von dem Rechner 22 erzeugte Information wird dem Plotter 23 zugeleitet, der eine unverzerrte kartographische oder zeichnerische Darstellung der Szene liefert. Die Art der von dem Rechner 22 durchgeführten Berechnungen und die Art der von dem Rechner bereitgestellten Ausgangssignale werden durch Steuer- oder Befehlssignale bestimmt, die ein Auswerter mit Hilfe einer Steuereinheit 78 in die von der Registriereinrichtung getätigte Aufzeichnung einfügt. So unterscheiden diese Signale eine Klasse von festgehaltenen Punkten, wie z. B. signalisierte Marken, von einer zweiten Klasse von festgehaltenen Punkten, wie z. B. Höhenlinien, oder von einer dritten Klasse von Punkten, die z. B. besonderen topographischen Merkmale.

Beim Auswerten werden die Stereophotographien 14 und 16 zunächst auf die Gitterstrukturen 64 bzw. 66 gelegt und an ihnen befestigt. Diese Photographien werden dann zusammen mit den ihnen zugeordneten Gitterstrukturen entweder von Hand oder mit Hilfe der Zahnstangengetriebe 42 und 44 so bewegt, daß sie bezüglich des binokularen Betrachtungsapparates 18 ausgerichtet sind, um ein von einem Auswerter ohne Schwierigkeiten zu betrachtendes dreidimensionales Bild aufzubauen, von dem er ihn interessierende Punkte für eine Registrierung auswählen kann. Eine Registrierung der Gitterkoordinaten der interessierenden konjugierten Punkte auf den beiden Photographien 14 und 16 wird mit Hilfe des Apparates 20 bewerkstelligt. Wie beixits oben beschrieben, gibt die Signalverarbeitungseinrichtung 74 ein Signal ab, das die Positionen der Stellringe 62 und 58 bezüglich der Gitterstrukturen 64 bzw. 66 anzeigt. Die Punkte auf den Photographien 14 und 16 werden im allgemeinen nicht die gleichen x- und y-Koordinatenwerte sowohl in dem Stereobild- als auch in dem Gitterkoordinatensystem aufweisen, weil die Photographien im allgemeinen bezüglich der Gitter-Strukturen gedreht oder in gerader Richtung verschoben werden. Eine Transformation zwischen den beiden Systemen für eine Photographie wird erzielt, indem die Halbmarkierung zur Registrierung verschiedener signalisierter Marken oder besonderer Bezugsmarkierungen an den Kanten der Photographien benutzt wird. Die Biidkoordinaten der signalisierten Marken sind vorgegebene Kamerakonstanten der Photographien und damit bekannt. Ein Auswerter schickt ein Signal von der

Steuereinheit 78 zu der Registriereinrichtung 76, wenn sich die schwebende Marke über einer signalisierten Marke befindet, wodurch angezeigt wird, dall die Koordinaten solche einer signalisierten Marke sind und zur Bestimmung der Beziehung zwischen dem Gitter- und dem Stereobild-Koordinatensystem herangezogen werden können. Die Transformation zwischen den beiden Koordinatensystemen wird durch die folgenden Gleichungen bestimmt:

.v = .t„ cos U + y„ sin <■> + v„
y = - x„ sin <-) -f y, cos (-) + y„

worin:

x, y = die Stereobild-Koordinaten eines Punktes;

Xg, y_g - die Gitterkoordinaten desselben Punktes;

jfo,yo — die Stereobild-Koordinaten des Gitterkoordinaten-Anfangspunktes und

θ = der Drehwinkel zwischen dem Gitter- und dem Bildkoordinatensystem sind.

Diese hier definierten mathematischen Symbole werden im folgenden weiter benutzt und nicht erneut definiert werden.

Durch das Einsetzen der bekannten Stereobild-Koordinaten und der gemessenen Gitterkoordinaten eines oder mehrerer signalisierter Marken in die Gleichungen (1) werden zwei oder mehrere Gleichungssätze aufgestellt, die nach Lösung die drei unbekannten Parameter Θ, xo und yo ergeben. Gesonderte Gitter-Stereobild-Koordinatentransformationen werden für jedes Stereobild erhalten. Nachdem die Transformationen durch den Rechner 22 bestimmt worden sind, werden die Gitterkoordinaten der konjugierten Bildpunkte mit Hilfe der Gleichungen (1) in Stereobild-Koordinaten umgewandelt. Die Stereophotographien 14 und 16 sind fest mit den Gitterstrukturen 64 bzw. 66 verbunden, so daß die Transformations-Parameter θ, xo und yo nur einmal für jede Photographic berechnet werden müssen.

Danach betrachtet ein Auswerter das von den Photographien 14 und *6 aufgebaute dreidimensionale Bild und registriert die Gitterkoordinaten konjugierter Punkte, welche interessierende Punkte in dem dreidimensionalen Bild darstellen. Die Signalverarbeitungseinrichtung 74 erzeugt fortlaufend Signale, die die Positionen der Halbmarkierungen 62 und 58 anzeigen. Wenn der Auswerter die schwebende Marke an einem interessierenden Punkt sieht, schickt er ein Steuersignal von der Steuereinheit 78 zu der Registriereinrichtung 76, welches eine Registrierung der Gitterkoordinaten der konjugierten Punkte veranlaßt, die diesen interessierenden Punkt bilden. Wenn dieser interessierende Punkt am Anfang eines Musters liegt, dem der Auswerter zu folgen wünscht, wie z. B. am Anfang einer Straße, eines Flusses, eines Profils, oder eines Konturniveaus, kann er ein Signal von der Steuereinheit 78 zur Registriereinrichtung 76 laufen lassen, das dazu führt, daß die Gitterkoordinaten aller nunmehr folgenden Positionen der Halbmarkierungen 62 und 58 auch registriert werden, bis der Auswerter ein Beendigungssignal von der Steuereinheit 78 ausgehen läßt. Der Auswerter kann ebenso ein Steuersignal an der Steuereinheit 78 erzeugen, das die Art des Geländegegenstandes anzeigt, dem bei der Auswertung gefolgt wird. Dieses Signal kann bei der Erstellung einer Karte oder graphischen Darstellung der Szene von Nutzen sein. Die registrierten Gitterkoordinatensätze für die Halbmarkierungen 62 und 58 werden dem Rechner 22 zugeleitet. Dieser Rechner ist für die Heranziehung dieser registrierten Gitterkoordinaten für die Berechnung der Stereobild-Koordinaten und für die darauffolgende Berechnung der Position jedes der von einem registrierten Paar konjugierter Punkte dargestellten Bildpunktes in einem unverzerrten Modell der Szene ausgelegt. Die Stereobild-Koordinaten konjugierter Punkte in den Stereophotographien unterscheiden sich von den Koordinaten dieser durch ein konjugiert's Punktepaar dargestellten Punkte in einem unverzerrten Modell dieser Szene aus verschiedenen Gründen. Erstens erschein* A\i* \Ai\Y\p rwipr Flpyatirin pinpc Gegenstandes in einer Photographic als eine x. y-Verschiebung auf dieser Photographie. Zweitens kann das Bild oder die Stereophotographie im Maßstab von dem Modell abweichen. Und drittens kann der Koordinatenursprungspunkt des Stereobild-Koordinatensystems für jede Photographic aus dem Koordinatenursprungspunkt des Modells heraus verschoben sein. Das heißt, daß bei leichter Kippung oder Drehung der Kamera bei der Aufnahme jedes der beiden Photographien das Stereobild-Koordinatensystem für die Photographie in ähnlicher Weise bezüglich des Koordinatensystems des unverzerrten Modells verkantet oder gedreht sein wird.

Die Transformation zwischen den Stereobild- und Modellkoordinaten wird auf die registrierten Gitterkoordinaten verschiedener Kontrollpunktbilder auf der Stereophotographie gegründet. Kontrollpunkte sind auf dem Photo identifizierbare Stellen in einer photographierten Szene, deren x-,y- und ^-Koordinaten in dieser Szene oder in einem unverzerrten Modell dieser Szene bekannt sind. Der Auswerter hält die Gitterkoordinaten dieser Kontrollpunkte auf jeder Photographie fest, indem er stereoskopisch die schwebende Marke auf die Kontrollpunktbilder richtet und von der Steuereinheit 78 ein Steuersignal zu der Registriereinrichtung 76 laufen läßt, das anzeigt, daß die Halbmarkierungen über Kontrollpunkte auf den beiden Photographien angeordnet sind und das den einzelnen Kontrollpunkt durch eine Nummer identifiziert. Die Gitterkoordinaten der konjugierten Punkte, die das Kontrollpunktbild bilden, werden dann registriert und gemäß der Gleichungen (1) in die Bildkoordinaten dieser Punkte transformiert. Die Bildkoordinaten eines Punktes werden in die Modellkoordinaten oder die Koordinatenlage dieses Punktes in einem unverzerrten Modell unter Zuhilfenahme der folgenden Gleichungen transformiert:

X = A',.„, + S-V₁',,
Y =■■ ν,.,,, + Sy,',,
Z = Z,_A ι, + Sr₁',,

X. Y, Z = die Modellkoordinaten eines Punktes in der pholographierten Szene sind, die hierin auch als Koordinaten eines Punktes in einem unverzerrten Modell der Szene angesprochen werden,

X₁ ^. Y, _M. Z, _lb = die Lage des Koordinatenursprunges des Bilcikoordinatensysiems für die Siereophotogranhie 16 in Modellkoorciinuten.

Il 12

S --= ein Mal.lslabsfaktor zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Bildkoordinatenmaßstabes auf den MirJellkoordinatcnmaßstah. wobei .S" durch den Ausdruck:

_s _„ ^(A'',< - XiJ=U-Mi.»- ^zi.J^

•^V1 <. -14 "- ^V'.4 -IO

definiert werden kann,

Vi„. l'ii,, r,'_(> = die Stereobildkoordinaten der Photographic 16 sind, die zur Erreichung einer Parallelität zu den Modcllkoordinatcnachsen gemäß der folgenden mathematischen Ausdrücke gedreht sind:

.V₁',, ■-■ (i/_n).\|,, (· Ii(I₁)V₁I, I" (<(.ul«'ll.

Γ,',, -■= Ui₁,1.V₁₁, f I«j:).Vi„ + Ιίί.ιιΙί¹!,, -ii. "-'- Ι'Ί.ιΙ-Vii. » <":.<>.»'ii, ·- («Λ.ιΙί'ιι.
in denen:

^V14 -"■ "¹M I ^14 I" <'\>|Μ'|4 t" I'>.U><14 -14 -^; 1'¹UlV₁₄ Y l'\>.\l.l,4 Ι" l'\\.ll'l4

AY₁₄. Z, _u - die A- und Z-Modellkoordiiialen des Bildkooidinatensprungcs der Steieopliologiaphie 14 sind.

V₁₄. y₁₄ die Stereobildkoordinaten des Modellpunkles (.V. )'. '/.) sind, wie er auf der Stereophotographic 14 dargestellt ist.

v,,,. y,,, die Sleieobildkoordinaten des Modellpunkles (A^-. Y. Z) sind, wie er auf der Slereopholographie 16 «.largestclll ist.

C₁₁, und <|₄ die bekannten Kamerakonsianten sind, die die lotrechten hnlfernungen von den perspektivischen Mittelpunkten der Kameralinscn zu den Filmebenen hin für die Kameras umfassen. mit denen die Slereopholographicn 16 bzw. 14 belichtet worden sind.

(,/,;) tlic bekannten Riehliings-Cosinus von
'■·,„■ '/'„.. y._x„

sind, die die aufeinanderfolgenden l)rduingcn /wischen den v-. y- und r-Achsen des HiIdkoordinatensNstems der Slereophotographie 16 und der A. V und Z-Achsen des Modellkoordinalensvslems anzeigen.

Die li/jyi-Ausdrückc können in einer Form ausgedrückt weiden durch

|i;_n) = cos '/',,, cos Z₁₁, — sin '/',,, sin C₁,, sin *,„

(<(,,) — cos '/',„ sin z„, -f sin '/',,, sin <■·,,, cos z_1(>

(</, ,1 = - sin '/',„ cos c,„

(<(,,) — - cos C₁₁, sin z„,

Ulli) = L"OS Mi₁₁, COS Z|,,

(</_2Λ| ^ sin c„,

(((,,) = sii; '/',„ cos ζ,,, + cos '/',„ sin r·»,,, sin z,„

(<(,,) = sin '/',„ sin z,„ - cos '/»,„ sin ι·,,,, cos Z₁₁,

(</,,) = cos '/'„, cos μ.,,,

(Λ,-j-) = sind die bekannten RichUingscosinus von c,₄. '/'₁₄. z₁₄. welche die aufeinanderfolgenden Drehungen zwischen den v-. y- und r-Achsen des Bildkoordinatens\stems der Slereophotographie 14 und den .V-. V- und Z-Achsen des Modellkoordinatens\siems darstellen.

Die (/>ij)-Ausdriicke können in einer Form dargestellt werden als:

(/),,) = cos '/>,₄ cos z,₄ — sin '/',₄ sin ι·<_ια sin z,₄
(Z)₁₂) = cos ^r/'₁₄ sin z_l4 + sin </-₁₄ sin Mi₁₄ cos z_I4

(/),,) = - sin '/',4 cos ..._l4

(/>!,) = — cos i.i,₊ sin H₁₊

(Z)₂T) = COS Ci₁₊ COS H|₊

(/),,) = sin Ci₁₊

(/)„) = sin '/>,₊ cos y._H + cos <l>_u sin in,₄ sin *₁

(/j,,) = sin '/'|₄ sin *|₄ — cos '/',₊ sin i>,_lA cos *₁

(/>_u) = cos '/',₊ cos fm .

Die Transformation zwischen dem Stereobild- und Modellkoordinaten wird durch das Einsetzen der gemessenen Stereobild-Koordinaten und der bekannten Modellkcordinaten dreier oder mehrerer Kontrollpunkte in die obigen Gleichungen und ein Lösen dieser Gleichungen hinsichtlich der lateralen Transformationselemente ^l₁₆, Vz.16. Zi₁₆ und Xlu< Zl₁₄ und hinsichtlich der Winkeltransformationselemente ω-.t, Φ·,ζ, x-.t, ω·,±, 4>u und Xu bestimmt. Nach Bestimmung dieser Transformationseiemente können die Gleichu.igen (2) zur Berechnung der Lage eines jeden durch ein registriertes Paar konjugierter Punkte bestimmten Punktes in einem unverzerrten Modell der Szene benutzt werden.

Da die Positionen der von einem Auswerter interessehalber ausgewählten Punkte in einem unverzerrten Modell der Szene in einer Rechenoperation berechnet werden, die vollkommen unabhängig von der Auswahl der Punkte aus dem dreidimensionalen Bild ist, kann das Stereo-Auswertegerät zum Erstellen einer Konturkarte benutzt werden, ohne daß der Auswerter zum Erstellen dieser Karte einer Kontur in dem dreidimensionalen Bild folgen muß. Tatsächlich können die beiden Stereophotographien 14 und 16 ein dreidimensionales Bild aufbauen, das hinsichtlich der tatsächlichen Szene so in seinem Aufbau verzogen ist, daß ein Auswerter selbst einer Annäherung: an eine Konturlinie in der tatsächlichen Szene rieht folgen kann. Ein Auswerter kann einem vorgegebenen Muster folgen und Punkte in regelmäßigen Abständen in Gebieten des Oberflächenreliefs registrieren und eine Konturkarte erzeugen, indem er den Rechner 22 bestimmen läßt, welche der registrierten Punkte längs vorgegebener Konturen in dem unverzerrten Modell der Szene liegen. Zum Beispiel kann der Auswerter die Plattform 24 in einer Weise bewegen, die die schwebende Marke längs einer Vielzahl von parallelen Linien führt, und er kann die Gitterkoordinaten entweder kritischer Elevationspunkte auf diesen Linien oder von Punkten registrieren, die mit Abstand voneinander an vorgegebenen festen Intervallen auf diesen Linien angeordnet sind.

Die Fi g. 3 zeigt, daß nicht beide x- und y-Stereobild-Koordinaten von konjugierten Punkten auf jeder Stereophotographie notwendigerweise benutzt werden müssen, um die Position eines durch ein registriertes Paar konjugierter Punkte dargestellten Punktes in einem unverzerrten Modell der Szene zu berechnen. Das heißt, die Position eines Punktes in einem unverzerrten Modell der Szene kann bestimmt werden, wenn die x- und y-Stereobild-Koordinaten eines konjugierten Punktes auf einer Photographie bekannt sind und wenn die x-Stereobild-Koordinate des konjugierten Punktes auf der anderen Photographie bekannt ist. Die Fig. 3 schließt zwei Stereophotographien 14 und 16 und eine Szene oder Landmasse 80 ein, die von den beiden Photographien dargestellt wird. Die Stereobilder 14 und 16 sind von zwei Negativbildern 82 und 84 abgeleitet, die wiederum mit Hilfe zweier nicht gezeigter Kameras dargestellt sind, die in den durch Stereobild-Koordinatensysteme 86 und 88 definierten Lagen angeordnet sind. Der Koordinatenursprung des Koordinatensystems 86 definiert die Position der Kameralinse während der Bildung des Negativs 82, und der Koordinatenursprung des Koordinatensystems 88 definiert die Position der Kameralinse während der Erzeugung des Negativbildes 84. Jedes photographische Positivbild, wie z. B. die beiden photographischen Bilder 14 oder 16, gehen auf die Projektion eines Negativbildes, wie des Bildes 82 oder 84, durch die Kameralinse zurück, wie es in aer F i g. 3 gezeigt ist.

jo Wenn die Kamerakonstanten, wie z. B. die vertikale Entfernung der Kameralinse von der Filmebene in der Kamera, und die Orientierung der Kamera während des Belichtungszeitpunktes bekannt sind oder berechnet werden können, kann — wie die Fig.3 zeigt — die

si Position irgendeines Punktes wie z. B. eines Punktes 90 auf der Landmasse 80 aus der *-Stereobild-Koordinate des Punktes 90' und den x- und ^-Koordinaten des Punktes 90" bestimmt werden. Die Punkte 90' und 90" sind die Bilddarstellungen des Punktes 90 auf den

4n Photographien 14 bzw. 16. Die Lage des Punktes 90 in der Landmasse, das heißt seine X-, Y- und Z-Koordinaten, werden eindeutig durch den Schnitt einer Ebene 92 mit einem Objekt-Bildstrahl 94 bestimmt. Es muß nur die χ -Stereobild- Koordinate des Punktes 90' auf der Stereophotographie 14 bekannt sein, um die Ebene 92 aufzuspannen. Das heißt, diese Ebene erstreckt sich von dem Koordinatenursprung des Stereobild-Koordinatensystems 86 durch alle Punkte auf der Stereophotographie 14, deren x-Stereobild-Koordinatenwert dem χ -Stereobild- Koordinaten wert des Punktes 90' entspricht. Der Objekt-Bildstrahl 94 erstreckt sich von dem Koordinatenursprung des Stereobild-Koordinatensystems 88 durch den Punkt 90" auf der Stereophotographie 16. Die x- und ^-Stereobild-Koordinaten dieses

Punktes definieren in eindeutiger Weise diesen Strahl.

Das Stereo-Auswertegerät 10 gemäß F i g. 1 kann daher abgewandelt werden, um die Koordinatenpositionen von Punkten in einem unverzerrten Modell einer Szene zu bestimmen, welche von einem Auswerter aus

Mt Interesse ausgewählt worden sind, in dem nur die ^-Stereobild·Koordinaten der interessierenden konjugierten Punkte auf einem Stereobild und die x- und y-Stereobild-Koordinaten konjugierter Punkte auf dem anderen Stereobild benutzt werden. Die Registrierein-

(,·, richtung 76 ist dann für die Bereitstellung der x- und y-Gitterkoordinaten konjugierter Punkte auf einem Stereobild und der χ-Gitterkoordinate von konjugierter Punkten auf dem anderen Stereobild ausgelegt, wobei

von der Signalverarbeitungseinrichtung 74 bereitgestellte Signale benutzt werden, die die Positionen der Steliringe 58 und 62 bezüglich der Gitterstrukturen 66 bzw. 64 anzeigen. Diese Gitterkoordinatenwerte können durch den Rechner 22 in Stereobild-Koordinatenwerte umgewandelt werden, indem die Gleichungen (1) in einer ähnlichen Weise wie oben beschrieben benutzt werden. Wenn die Stereophotographie bezüglich des Gitters 64 derart angeordnet ist, daß die Xh- und /u-Stereobild-Koordinaten sich von den Xg- und y_rGitterkoordinaten nur durch die Translationen Jf₀ und yb unterscheiden, führen die Gleichungen (1) für das Stereobild 14 einfach zu x_H=x_g+xo und /_rGitterkoordinate wird nicht registriert Andererseits können die x-Gitterkoordinaten des Gitters 64 anstatt der wahren ΛΓ-Stereokoordinaten unabhängig von der Orientierung der Stereophotographie 14 bezüglich des Gitters 64 benutzt werden, im letzteren Falle muß die x-Gitter-

koordinate in die Stereobild-Koordinate um den Wert Xo umgerechnet werden. In beiden Fällen werden die X-, Y- und Z-Koordinatenpositionen in einem unverzerrten Modell einer Szene aus den drei Stereobild-Koordinaten x\b, /ie und x\* mittels der folgenden Gleichungen bestimmt:

X = *,.,.+S'xi_h

υ = Y₁^ + sy_lh

Z = Z. + S'z\„

worin:

in dem:

S' =

I X'i. CiA.-

= A₁₁ (X,._M - X ,.J + h,₂ (Y,._u - Y₁. J + h_l3 (Z,._u - Z₁. J
= />_3I (AY₁₄ - X,__u) + h₃₂ (V_1-14 - V_1-16) + />₃j(Z,._M - Z,.₁₆)

'lh + 4₃ f|h

+ d₃₃ t·,,.

Id₁J) =

die Richtungscosinus von κ/, Φ' und -/ sind, die die aufeinanderfolgende Drehung der x-, y- und z-Bildkoordinatenachsen der Stereopholographie darstellen, die erforderlich ist, um diese Koordinatenachsen parallel zu den x-,y- und z-Bildkoordinatenachsen derSlereophotographie 14 zu legen. Die Winkel ι», Φ' und χ sind einfach die Differenzen i->₁₄ - «.,„, Φ₁₄ — Φ,,, bzw. y._u — z„,. Diese Richtungscosinus können in einer Form ausgedrückt werden als:

Wi;) = cos '/»' cos κ' — sin Φ' sin c/ sin κ' (ί/,₂) = cos »/»' sin yj 4- sin '/'' sin «/ cos z'

— sin '/»' cos ι·/

sin '/»' cos z' + cos '/*' sin m sin ^'

sin '/»' sin κ' — cos '/>' sin i</ cos *'

cos 'Λ' cos i>/.

W₃₁) =
W.«) =

Die Beziehung zwischen dem Bildkoordinatensystem jeder Photographic und dem Koordinatensystem des unverzerrten Modells wird bestimmt, indem die Gleichungen (3) in einer ähnlichen Weise benutzt werden, wie sie oben im Zusammenhang mit den Gleichungen (2) beschrieben worden ist. Das heißt, die Stereobild- und Modellkoordinaten von Kontrollpunkten werden in die Gleichungen (3) eingesetzt, die danach für die Elemente dieser Gleichungen gelöst werden, die Lateral- oder Rotationstraiisformationen zwischen dem Bild- und dem Gegenstands-Koordinatensystem anzeigen. Das heißt, die Gleichungen (3) werden für die Winkeltransformationselemente W|6, Φιβ, κ ie, ω'. Φ' und κ' und die lateralen Transformationselemente Xi_Ab, V/._l6, Zt₁₆, (Xlh-Xlh) und (Zt₁₄-Zi₁₆) gelöst. Wenn diese Transformationselemente bekannt sind, werden die Gleichungen (3) zur Umwandlung der Stereobild-Koordinaten aller ausgewählter Punkte in die Modellkoordinaten dieser Punkte benutzt.

Da die x- und /Stereobild-Koordinaten konjugierter Punkte auf einer Stereophotographie und nur die x-Stereobild-Koordinaten konjugierter Punkte auf der anderen Photographie zur Bestimmung der Positionen von Punkten in einem unverzerrten Modell der Szene benutzt werden, können die beiden Halbmarkierungen so konstruiert sein, daß eine fortwährende Justierung der Stereophotographien zur Entfernung einer K-Parallaxe aus dem von dem Beobachter betrachteten

4^r) dreidimensionalen Bild nicht erforderlich ist. Das heißt, die beiden Halbmarkierungen 58 und 62 brauchen nicht identisch zu sein. In der Fig.4 sind verschiedene Ausführungsformen dieser Halbmarkierungen dargestellt. Die beiden Halbmarkierungen müssen im

so Hinblick auf die Bildung einer schwebenden Marke konstruiert werden, die ein Benutzer des Geräts für die stereoskopische Auswahl von interessierenden Punkten benutzen kann. Das heißt, die schwebende Marke muß in dem dreidimensionalen Bild eine eindeutige x- und /-Position definieren. Andererseits braucht aber nicht jede Halbmarkierung sowohl einen eine Ar-Koordinate und einen eine /-Koordinate definierenden Teil für die schwebende Marke bereit zu stellen, da nur die Ar-Koordinaten von Punkten auf einer Stereophotogra-

fcii phie aufgezeichnet werden. Die Fig.4 zeigt vier Halbmarkierungen 95,96,98 und 100, die sowohl einen die x- als auch die /-definierenden Teil der schwebenden Marke bereitstellen, und vier Halbmarkierungen 102, 104, 106 und 108, die nur einen eine Ar-Koordinate

b^r, definierenden Teil der schwebenden Marke bereitstellen. Jede der Marken 95 bis 100 kann zusammen mit jeder der Marken 102 bis 108 zur Bereitstellung einer schwebenden Marke benutzt werden, die ein Auswerter

zur Identifizierung und zur Auswahl von Punkten in einem dreidimensionalen Bild benutzen kann. Eine der Marken 95 bis 100 würde über der Stereophotographie angeordnet, aus der sowohl die x- als auch die y-Gitterkoordinaten interessierender konjugierter Punkte entnommen werden soll, und eine der Halbmarkierungen 102 bis 108 würde über der Stereophotographie angeordnet, aus der nur die x-Gitterkoordinaten interessierender konjugierter Punkte registriert werden sollen. Ein Auswerter wird diese beiden Marken ι ο einander überlagert sehen, so daß sie zur Bildung einer schwebenden Marke zu verschmelzen scheinen. Die Halbmarkierungen scheinen sich nicht zu trennen, wenn sie über konjugierten Punkten auf den Stereobildern angeordnet werden, die zum Aufbau eines dreidimensio- ; ■> nalen Bildes mit einer K-Parallaxe ausgerichtet sind. Die Kreuzmuster der aus den Marken 95 bis 100 ausgewählten Halbmarkierungen wird sich bloß scheinbar in Reaktion auf die Einführung der K-Parallaxe in das dreidimensionale Bild längs der Linie bewegen, die die aus den Markierungen 102 bis 108 ausgewählte Haibmarkierung darstellt Die Kalbmarkierungen 104 bis 108 geben eine y-Bezugsmöglichkeit für den Auswerter, wenn dieser eine y-Koordinate registrieren möchte. Diese y-Bezugsmöglichkeit ist durch eine oder mehrere Unterbrechungen in den Linien gegeben. Diese Unterbrechungen geben eine y-Koordinaten-Information, wenn diese Linien nur mit einem Auge betrachtet werden.

Der Vorteil dieser Konstruktion liegt in der so Physiologie des menschlichen Sehens begründet Wenn zwei durch die Optik des Geräts betrachtete konjugierte Bilder in K-Richtung leicht gegeneinander verschoben sind, können die Augen in entsprechender Weise akkommodieren und so die Ster.-overschmelzung der » Bilder aufrechterhalten. Wenn bei Benutzung von üblichen Halbmarkierungspunkten deren K-Trennabstand sich von dem der konjugierten Bildflächen unterscheidet, befinden sie sich nicht über konjugierten Punkten und der Auswerter nimmt eine K-Parallaxe wahr. Daher hilft ihm die obenerwähnte Fähigkeit zur K-Akkommodation nicht; er muß vielmehr den K-Justierapparat 42 betätigen, um die K-Parallaxe zu entfernen, die er in den Markierungen sieht. Bei der neuen Markierungsausbildung ist die schwebende Marke nicht in der K-Richtung definiert. Daher sieht der Auswerter bei Verschiebung der Photographien in der K-Richtung keine K-Parallaxe. Dafür scheint das A"-Segment des Kreuzes senkrecht zur schwebenden Linie an einem Punkte zu liegen, der nicht der Mittelpunkt der schwebenden Linie ist Der Auswerter braucht nur die gesamte Bezugsfläche in y-translatorisch zu bewegen, um mit der Markierung auf ein Bild zu zeigen.

Daher muß eine differentielle Justierung der Halbmarkierungen in der K-Richtung zur Entfernung der K Parallaxe viel weniger häufig durchgeführt werden als das bei Benutzung üblicher Halbmarkierungs-Muster der Fall ist; nur wenn die K-Parallaxe für eine anstrengungsfreie K-Akkommodation der Augen zu bo groß wird oder wenn das A"-Segment des Kreuzes sich über das Ende der schwebenden Linie hinaus bewegt, ist eine derartige Justierung erforderlich.

Um dem Auswerter die Auswahl von Punkten aus einem Modell zu ermöglichen, die längs einer Kontur in der tatsächlichen Szene liegen, schließt das Stereo-Auswertegerät 10 einen RUckkoppelungskreis mit einer Steuereinheit 114 und einem Motor 116 für die Betätigung des Zahnstangengetriebes 44 und einem Rückkoppelungssignalgenerator 117 ein, der den Betrag der vom Motor 116 durchgeführten Bewegung anzeigt. Dieser Rückkoppelungskreis empfängt die berechneten Koordinaten von Positionen, welche Koordinaten von dem Rechner 22 abgegeben werden, und erzeugt ein Signal für einen Auswerter, das ihm anzeigt, ob er Punkte auswählt, die auf einer vorgewählten Kontur in dem unverzerrten Modell liegen, oder picht Der Auswerter ist daher in der Lage, Punkte längs dieser Kontur auszuwählen, obwohl ihm nicht ein unverzerrtes Bild dieser Szene zur Verfügung steht Um daher dieses Signal zu erzeugen, welches anzeigt ob der Auswerter einer vorgegebenen Kontur folgt oder nicht wird die Beziehung zwischen den Gitterkoordinaten, den Stereobild-Koordinaten und dem Koordinatensystem des unverzerrten Modells vor dem Beginn des Plottens bestimmt, indem die Halbmarkierungen 58 und 62 über signalisierte Anfangsmarken und Kontrollpunkte auf den beiden Stereobildern angeordnet werden und die Beziehungen zwischen den mehreren Koordinatensystemen in der oben beschriebenen Weise berechnet werden. Der Rechner 22 kann dann die Lage in einem unverzerrten Modell einer Szene eines jeden von einem registrierten Paar konjugierter Punkte dargestellten Punktes sofort nach der Registrierung der Gitterkoordinaten des konjugierten Punktepaares berechnen.

Die berechneten Positionen werden dann an die Steuereinheit 114 weitergeleitet die das Einführen einer X-Parallaxe in das von dem Auswerter betrachtete dreidimensional? Bild veranlaßt wenn die berechnete Überhöhung eines Punktes von der Überhöhung einer vorgegebenen Kontur abweicht

Um diese Einführung einer X'-Parallaxe in das dreidimensionale Bild zu erreichen, ist die Steuereinheit 114 für die Bestimmung des Unterschiedes zwischen der berechneten Überhöhung eines Punktes und einer Konturüberhöhung ausgelegt die zuvor von dem Auswerter mittels Kontrollsignale von der Steuereinheit 78 her eingegeben worden ist Die Steuereinheit 114 bewirkt eine Verschiebung der Stereophotographie 16 in einer durch die Richtung des Überhöhungsfehlers bestimmten Richtung. Wenn die berechnete Überhöhung eines Punktes kleiner ist als die vorgegebene Konturüberhöhung, wird die Stereophotographie 16 von der Stereophotographie 14 fortbewegt. Auf gleiche Weise wird bei einer Überhöhung eines Punktes, welche höher ist als die vorgegebene Konturüberhöhung, die Stereophotographie 16 auf die Stereophotographie 14 zubewegt. Die Bewegungsweite der Stereophotographie ist in jedem Fall dem Überhöhungsfehler zwischen dem Punkt und der vorgewählten Konturüberhöhung proportional. Die Bewegung der Stereophotographie wird durch den Motor 116 bewirkt der zur Bewegung des Trägers 36 und damit der auf ihm angeordneten Stereophotographie 16 und des Gitters 66 das Zahnstangengetriebe 44 antreibt. Der Generator 117 erzeugt Rückkoppelungssignale für die Steuereinheit 114, um die von dem Motor 1*6 bewirkte Bewegungsweite anzuzeigen. Die Steuereinheit 114 wird so lange eine Bewegung der Stereophotographie 16 zulassen, bis sie ein ausreichendes Signal vom Signalgenerator 117 erhält, das anzeigt, daß die Stereophotographie um eine in ihrem Wert dem Überhöhungsfehler entsprechende Strecke bewegt worden ist.

Das Vorhandensein einer kleinen X-Parallaxe in dem vom Auswerter betrachteten dreidimensionalen Bild kann dadurch festgestellt werden, daß die schwebende

Marke scheinbar über der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes schwebt oder in die Oberfläche eingegraben zu sein scheint Dieser Zustand zeigt ihm an, daß er Punkte aus dem dreidimensionalen Bild auswählt und registriert, die leicht gegenüber der ausgewählten Kontur in dem unverzerrten Modell der Szene versetzt sind, und er muß diesen Zustand korrigieren, indem er die Plattform mit Hilfe der in ihrer Bewegungsfreiheil beschränkten Kugel 30 bewegt, so daß die schwebende Marke scheinbar erneut Kontakt mit der Oberfläche des ι ο dreidimensionalen Bildes bekommt. Indem er in hinreichend schnell aufeinanderfolgenden Intervallen Fehleranzeigesignale der Steuereinheit 114 zuleitet, stellt der Berechnungsapparat 22 sicher, daß die Überhöhungsfehler immer innerhalb annehmbarer kleiner Fehlergrenzen gehalten werden. Da die berechneten Lagen auch dem graphischen Ausgabegerät 23 zugeleitet werden, erzeugt das Stereo-Auswertegerät 110 auf diese Weise eine unverzerrte Konturkarte einer Szene, ohne daß die beiden Stereobilder zum Aufbau eines unverzerrten dreidimensionalen Bildes der Szene orientiert werden müssen, bevor ein Auswerter mit der Registrierung von Koordinaten beginnen kann.

Es ist klar, daß die Steuereinheit 114 das Überhohungssignal auch auf andere Weise erzeugen kann, z. 3. indem sie zwei Lampen zur Anzeige eines positiven oder negativen Überhöhungsfehlers aufleuchten läßt, wobei die Richtung jedes Fehlers durch eine unterschiedlich gefärbte Lampe angezeigt wird. In diesem Falle wird die Motoreinrichtung 116 nicht gebraucht. Die Lampen werden derartig in dem Auswertegerät angeordnet, daß der Auswerter ihr Licht sehen kann, während er das dreidimensionale Modell durch den binokularen Betrachtungsapparat betrachtet. Er justiert die X-Parallaxe oder die Lage der schwebenden Marke von Hand aus, um auf diese Weise die schwebende Marke in Berührung mit der wahrgenommenen Oberfläche des dreidimensionalen Bildes in einer Lage zu halten, die nicht zu einem Aufleuchten einer der Lampen führt

Die vorbestimmten Koordinaten können natürlich auch nebin den vorstehend erwähnten Linien, wie Höhenlinien, Richtungslinien, intfr «ssierende Punkte oder Flächen bestimmen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der Raumkoordinaten vorr konjugierten Punkten auf zwei Stereobildem durch Betrachtung der Stereobilder, Messung der Bildkoordinaten interessierender konjugierter Punktepaare und sofortige Berechnung von Raumkoordinaten aus Bildkoordinaten, bei dem die Stereobilder ohne Orientierung entsprechend ihrer in relativen Lage bei der Aufnahme betrachtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein aus der sofortigen Berechnung der Raumkoordinaten und aus deren Vergleich mit vorbestimmten Koordinaten abgeleitetes Signal auf die Auswahl der ι > konjugierten Punktepaare zurückgekoppelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Auswahl zurückgekoppelte Vergleichssignal die Differenz zwischen der Höhe der berechneten Raumkoordinaten eines Bildpunktes und der Höhe einer vorbestimmten Höhenlinie anzeigt

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichssignal anzeigt, ob die Höhe der berechneten Raumkoordinaten des Bildpunktes kleiner oder größer als die vorbestimmte Höhe ist

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß bei der Auswahl der konjugierten Punkte zur Identifizierung des einen Punktes auf dem einen Stereobild eine Halbmarkierung eingesc^it wird, die in ihrer Formgebung sowohl einen eine erste Koordinatenrichtung als auch einen eine zweite Koordinatenrichtung definierenden Teil aufweist, und zur 'dentifizierung des 1» anderen Punktes eines konjugierten Punktepaares auf dem anderen Stereobild eine Halbmarkierung eingesetzt wird, die in ihrer Formgebung nur einen die erste Koordinatenrichtung definierenden Teil aufweist, wobei bei der Messung die beiden Halbmarkierungen eine schwebende Marke in dem den beiden Stereobildern zugeordneten dreidimensionalen Bild aufbauen und wobei bei Rückkopplung des Vergleichssignals eine Relativbewegung zwischen dem einen Stereobild und einer der Halbmar- 4^r> kierungen erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spur der ausgewählten konjugierten Punkte aufgezeichnet und ggf. dem dreidimensionalen Bild überlagert wird. vt

6. Photogrammetrisches Auswertegerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer stereoskopischen Betrachtungseinheit, zwei relativ zur Betrachtungseinheit und zueinander bewegbaren Trägern für die v, beiden Stereobilder, den Bildträgern zugeordneten Koordinatenerfassungseinrichtungen für die Messung der Bildkoordinaten und einem den Koordinatenerfassungseinrichtungen nachgeschalteten Rechner, der einen Plotter ansteuern kann, dadurch m> gekennzeichnet, daß zur automatischen Rückkopplung des Vergleichssignals ein Motor (116) für die Relativbewegung des einen Stereobildes (16) relativ zu dem anderen Stereobild (14) vorgesehen ist, daß zwischen dem Motor (116) und dem Rechner (22) eine Regeleinheit (114) eingeschaltet ist, der das Vergleichssignal als Führungsgröße zuführbar ist und die an den Motor (116) ein Stellsignal abgibt, und daß dem Motor (116) ein Signalgenerator (117) zugeordnet ist, dessen dem Stellweg des Motors entsprechendes Ausgangssignal der Regeleinheit (114) zuführbar ist.

7. Photogrammetrisches Auswertegerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer stereoskopischen Betrachtungseinheit, zwei relativ zur Betrachtungseinheit und zueinander bewegbaren Trägern für die beiden Stereobilder, den Bildträgern zugeordneten Koordinatenerfassungseinrichtungen für die Messung der Bildkoordinaten und einem den Koordinatenerfassungseinrichtungen nachgeschalteten Rechner, der einen Plotter ansteuern kann, dadurch gekennzeichnet, daß zur halbautomatischen Rückkopplung des Vergleichssignals über die Bedienungsperson der Vorrichtung dem Rechner (22) eine Anzeigeeinheit zur Anzeige des Vergleichssignals nachgeschaltet ist

8. Auswertegerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbau der Halbmarkierungen (58, 62) in der stereoskopischen Betrachtungseinheit auf lichtdurchlässigen Trägern (56) als zweite Halbmarkierung (62) eine gerade Linie (102, 104, 106, 108) vorgesehen ist, die sich im wesentlichen senkrecht zur Augenbasis der Betrachtungseinheit (18; 46, 48) erstreckt, und als erste Halbmarkierung (58) eine sich im wesentlichen senkrecht zur Augenbasis erstreckende Linie vorgesehen ist, die von einer zur Augenbasis parallelen Linie geschnitten ist (95, 96, 98, 100), wobei die die zweite Halbmarkierung darstellende gerade Linie (102,104,106,108) durchgehend oder unterbrochen ist

9. Auswertegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bewegung der Bildträger (34, 36) relativ zueinander zwei Zahnstangenantriebe (42, 44) vorgesehen sind, die sich senkrecht zueinander erstrecken und die Bildträger in den beiden Koordiiiat^nrichtungen des Gerätes auf einer beweglichen Plattform (24) bewegen können.

10. Auswertegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem einen Bildträger (36) auch ein Aufzeichnungsträger (38) angeordnet ist und an der ortsfesten optischen Betrachtungseinheit (18) ein Schreibwerkzeug (40) im Bewegungsbereich des Aufzeichnungsträgers (38) angeordnet ist.

11. Auswertegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Schreibwerkzeug (40) auf den Aufzeichnungsträger (38) aufgezeichnete Spur mit Hilfe eines Spiegels (60) in einen der Strahlengänge (48) der stereoskopischen Betrachtungseinheit einspiegelbar ist.