DE2322459B2 - Meßverfahren für ein photogrammetrisches Gerät und Gerät zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

lieh, die Größe der X-Parallaxe durch elektronische Mittel ohne Eingriff eines menschlichen Operateurs zu bestimmen. Zwei grundlegende Vorgänge sind erforderlich. Der erste ist die Umwandlung der Bildinformation in entsprechende Videosignale; dies kann mittels mechanischer oder elektronischer Abtastmittel durchgeführt werden.

Der zweite ist ein Vergleich dieser Videosignale in einem Korrelatorkreis, dessen Funktion darin besteht, den Ähnlichkeitsgrad zwischen den beiden Videosignalen, die die Bilder auf dem Stereopaar repräsentieren, festzustellen. Je ähnlicher die Bilder sind, um so besser ist die Korrelation zwischen ihnen.

Aus der an den Korrelator gelieferten Videoinformation werden die Verschiebungs- und Maßstabs-Korrektur-Signale erzeugt.

Bei komplizierten Reliefverhältnissen ist es nicht ausreichend, nur mit einem Maßstab zu arbeiten. Es stellt sich die Aufgabe, ein Meßverfahren für ein automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät anzugeben, bei dem jedes der beiden Stereobilder über Intervalle der Länge /'und /"auf den Längen ep-polarer Linien abgetastet wird, wobei eine mittlere Geländesteigung β über die Länge / eines Geländeabschnittes als Funktion der Intervallänge /'und /"ermittelt wird, bei dem die Meßgenauigkeit erhöht wird, ohne daß die Meßgeschwindigkeit wesentlich herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Meßverfahren der genannten Art gelöst, bei dem die abgetasteten Stereobilder in zweimal zwei getrennten Stereokanälen ausgewertet werden, und zwar

a) als ein das gesamte Intervall umfassendes »Grobsignal« und

b) als nur einen Teil des Intervalles umfassendes »Feinsignal«, dessen Länge und Breite zum »Grobsignal« wählbar ist. Der Korrelator kann demnach angewendet werden, um sowohl Korrekturen niedrigerer Ordnung (Grobkorrekturen) und Korrekturen höherer Ordnung (Feinkorrekturen) durchzufünren.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät mit je zwei je einem Stereobild zugeordneten Abtastern und Eingangskreisen und einem Korrelator, bei dem dieser mit einem ersten, die »Grobsignale« und einem zweiten, die »Feinsignale« vergleichenden Kreise ausgerüstet ist.

Weitere Kennzeichen der Unteransprüche werden in der Beschreibung erläutert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnurgen im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. I die geometrische Beziehung zwischen zwei Aufnahmeorten während des Fluges und einem Gelände zur Erzeugung eines Aufnahme-Stereopaares, wobei das Gelände durch eine einfache schiefe Ebene dargestellt ist.

Fig. 2 die gleiche geometrische Beziehung wie Fig. I, jedoch mit einer komplizierteren Geländeformation,

F i g. 3 graphisch bestimmte Geländeeinzelheiten,

Fig.4 eine graphische Darstellung der in Stereobildern auftretenden anamorphen Verzerrungen,

Fig.5 eine vereinfachte Blockschaltung einer photogrammetrischen Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.6 einen Längsschnitt einer Bild-'Dissector-Röhre, welche als Abtaster trgesetzt ist, und ein Teil der dazugehörenden Elektronik,

Fig.7 einen Schnitt gemäß den in der Fig.b angegebenen Schnittlinien 7-7,

F i g. 8 graphisch verarbeitete Videosignale, die von einem Abtaster bei der Betrachtung eines Stereopaares ^ri abgeleitet wurden,

F i g. 9 eine Blockschaltung des in der pbotogrammetrischen Einrichtung enthaltenen Korrelator,

Fig. 10 Wellenformen, die die Spannungen darstellen, welche an verschiedenen Punkten des in F i g. 9

ίο dargestellten Korrelators erzeugt werden, und
Fig. 11 eine Abtastblendeöffnung.
Fig. 1 ist eine stark vereinfachte und idealisierte Version des Falles der Aufnahme einer schiefen Ebene 5 von zwei Luftbildkameras, wobei sich eine Überdekkung ergibt, die diese Ebene einschließt. Zur Vermeidung von Komplikationen wird angenommen, daß die beiden Kameras ideale Projektioner liefern, deren Projektionszentren die Punkte 3 und 4 sind. Die ganze Bildebene ist nicht dargestellt, sondern nur jener Teil,

2(i der von Strahlen geschnitten wird, die von der schiefen Ebene 5 durch die Projekt ionszernren 3 und 4 hindurchgehen.

Der Einfachheit halber sind längs der schiefen Ebene in gleichen Abständen zueinander liegende Bezugs-

j) punkte 5a, 5b, 5c usw. angegeben worden. Zwei unterschiedliche Projektionen sind vorhanden. Die erste wird von Strahlen 10 gebildet, die durch mehrere Informationspunkte (5a, 5b usw.) der Ebene 5 gehen, wobei die Strahlen das Projektionszenirum 3 passieren

i» und sich als Projektionsstrahlen 8 fortsetzen, welche durch die linke Bildebene 1 hindurchtreten.

Die zweite Projektion wird von Strahlen 11 gebildet, die von den gleichen Bezugspunkten auf der Ebene 5 ausgehen, das Projektionszentrum 4 passieren und als

r. Projektionsstrahlen 9 durch die rechte Bildebene 2 hindurchtreten. Jedes Strahlenbüschel wurde nach unten durch die schiefe Ebene 5 verlängert bis es eine unterhalb der schiefen Ebene 5 angeordnete Bezugsebene 12 schneidet.

4Ii Für die erste Analyse, die später verallgemeinert wird. wurde eine Konfiguration gewähk, die dadurch vereinfacht worden ist, daß beide Kameras in genau gleicher Höhe über der Bezugsebene 12 angeordnet wurden, wobei die Bildebenen I und 2 miteinander

•π koplanar sind und parallel zur Bezugsebene 12 liegen. Es werden nur Projektionen betrachtet, die in einer durch die vertikale Achse der beiden Kameras definierten Ebene liegen. Der Schnitt dieser Ebene mit irgendeiner Bezugsebene, wie etwa der Ebene 12, definiert die

ι» X-Achse des vereinfachten Systems.

Bei der Untersuchung der Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Projektionen der schiefen Ebene 5 auf die horizontal verschobenen Bildebenen I und 2 merklich voneinander verschieden sind. Es ist auch ersichtlich, daß durch die

->^r> Verwendung ähnlicher Triangularprojektionen die Bilder in den Bildebenen 1 und 2 als vergrößerte Projektionen auf der Bezugsebene 12 erscheinen, wobei die Verhältnisse zwischen den beiden Bildern gewahrt bleiben

bo Folglich können die in den Bildebenen 1 und 2 erzeugten Bilder in der Bezugsebene 12 in einem vergrößerten Maßstab untersucht werden. In der Bezugsebene 12 stellt die Punktgruppe 16 den Schnitt der Strahlen 10 mit der Bezugsebene dar, während die

6> Punktgruppe 13 den Schnitt der Strahlen 11 mit ihr darstellt.

Wenn ein Modellschnitt, so wie er durch die schiefe Ebene 5 in Fig. 1 dargestellt ist, in einem normnlcn

stereophotogrammetrisrhen Gerät betrachtet wird, muß der Operateur die Höhe eines jeden der Punkte 5<i, 5b, 5c usw., die an den Schnitten der Strahlen der Strahlenbuschel 10 und 11 längs der Ebene 5 liegen, in bezug auf die Ebene 12 bestimmen. Dies erfolgt durch räumliches Aufsetzen der schwebenden Meßmarke auf die betreffenden Punkte durch den Operateur.

Die Lösung des gleichen Problems mit Hilfe eines !«Correlators erfordert einen anderen Lösungsweg, denn der Korrelator wird im allgemeinen ein relativ großes Gebiet abtasten oder, spezifischer ausgedrückt, wird er einen großen Abschnitt in jeder der Aufnahmen, die einen Teil des betreffenden Geländes darstellen, abtasten. Damit der Korrelator gut funktioniert, ist es erforderlich, daß die aus einer Aufnahme abgeleitete Information zu^r Information der anderen Aufnahme ähnlich (idealerweise identisch) sein muß.

7nr I Inlprcuchimn Hpc cirh Hiirrh Has Phninurunhip-■""**' *^ · ·«—......... .-..£, _· ......... — — ..._._ _o... _f. .

ren der in Fig. 1 dargestellten schiefen Ebene 5 ergebenden Bildes ist es in pnotogrammetrischen Geräten erforderlich, daß die erzeugte Information gleich jener ist, die durch Abtasten der beiden Bildebenen 1 und 2 gewonnen werden würde. Aber wie aus ihren Projektionen 13 und 16 ersichtlich ist, ist die der Bildebene 1 entnommene Information deutlich von der der Bildebene 2 entnommenen Information verschieden.

Man kann die Verschiebung graphisch dadurch kompensieren, daß man die Schnittpunkte 13 in der Bezugsebene 12 durch Projektionsstrahlen 14 auf eine seitlich verschobene Punktgruppe 15 verschiebt. Das Ausmaß der Verschiebung ist derart, daß der erste Punkt 15a der Gruppe 15 genau auf den ersten Punkt 16a ausgerichtet ist. welche die Schnittpunkte der Strahlen 11 mit der Bezugsebene 12 darstellt.

jedoch bestehen noch sehr große Unterschiede zwischen der in den Punktgruppen 15 und 16 abgetasteten Information, wiewohl als Ergebnis der Verschiebung die Anfänge der Punktmengen miteinander identisch sind. Es kann leicht gezeigt werden, da3 mit den für diese Projektion angenommenen Randbedingungen die Unterschiede zwischen Gruppe 16 und Gruppe 15 reine Maßstabsfaktoren sind.

Man dreht daher die Punktgruppe 16 um neunzig Grad um ihren ganz links außen liegenden Punkt 16a durch Schlagen von Kreisboden 17 von jedem (vom Punkt 16a unterschiedlichen) Punkt der Gruppe zur vertikalen Linie 18. Dann findet man durch punktweises horizontales Projizieren längs Linien 20 von der vertikalen Linie 18 und durch vertikales punktweises Projizieren von der verschobenen Gruppe 15. daß die Schnitte dieser horizontalen und vertikalen Punktprojektionen eine geneigte Gerade 19 definieren.

Derart kann bei dem vereinfachten, in F i g. 1 dargestellten Reliefzustand, bei welchem das Relief aus einer einzigen zu untersuchenden schiefen Ebene 5 besteht (mindestens in einem idealisierten Fall), durch eine einfache Verschiebung und eine Maßstabsänderung der durch das Abtasten einander entsprechenden Bilder auf den beiden Aufnahmen, die das stereoskopische Modell bilden, eine effektive Gleichheit erhalten werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird eine Lage untersucht, bei der weiterhin die gleichen Randbedingungen für die Kameraaufsteüungsorte und -orientierung relativ zur Bezugsebene wie in F i g. 1 gelten, aber das Relief besteht in diesem Fall aus drei sich schneidenden Ebenen, die den Sägezahnquerschnitt 25

ergeben.

In Verbindung mit Fig. I wurde gezeigt, daß die auf den horizontal verschobenen Bildebenen 1 und 2 vorhandene Information in einem größeren und besser sichtbaren Maßstab in der Bezugsebene 12 reproduziert werden kann. In F i g. 2 wurden deshalb die Bildebenen aus der Projektion weggelassen und nur die Bezugsebene 26 veranschaulicht.

Mit Hilfe der genau gleichen Konstruktion wie in Fig. 1 werden von einem Projektionszentrum 21 eine Anzahl Strahlen 23, die durch Punkte 25;/. 25i>, 25c usw. des Sägezahnquerschnittes 25 gehen, auf die Bczugscbenc 26 projiziert. Gleichermaßen werden vom Projektionszentrum 22 Strahlen 24 durch die genau gleichen Punkte 25a, 256, 25c usw. des Sägezahnqucrschnitts 25 auf die Uezugsebenc 26 projiziert.

Die Puriktegruppe 29 besteht aus den Punkten, in denen die -Sfahlpn 23 c\r<i linkpn Bildes auf die Bezugsebenc 26 stoßen und die Punktgruppc 28 in jene verschobene Punktgruppc, in der die Strahlen des rechten Bildes auf die Bezugsebene 26 stoßen, wobei die Verschiebung derart ist, daß der erste Punkt 28a genau auf den ersten Punkt 29a ausgerichtet ist. Die Projektion von der Bezugsebenc 26 auf die Punktgruppe 28 erfolgt durch Strahlen 27.

Wenn nun die Punktgruppe 29 um neunzig Grad im ihren p.'stcn Punkt 29a durch Bogen 33 auf die vertikale Linie 30 dreht und dann horizontal von den Punkten auf der vertikalen Linie 30 projiziert wird, damit für diesen Zweck unter Verwendung der gleichen Technik wie in Fi g. 1 benutzt die letztgenannter. Projektionen sich mit von der Punktgruppe 28 kommenden vertikalen Projektionen schneiden können, findet man. daß der geometrische Ort der Schnitte aus einer Sägczahnlinie 31 besteht. Dies ist wegen des zu analysierenden Sägezahnquerschnittes 25 zu erwarten.

Der Abtastweg besteht aus einer einfachen Linienabtastung parallel zur X-Aehse. Derart wird für die vereinfachte Situation, die in F i g. I erläutert wird, der Abtastweg längs der Projektion der Ebene 5 verlaufen, die in den Bildebenen I und 2 erscheint und in einem vergrößerten Maßstab in der Bezugsebene 12 dargestellt ist. Aus der Untersuchung der Projektion ist offensichtlich, daß. nachdem die Seitenverschiebung durch die Projektionsstrahlen 14 durchgeführt worden ist, die Maßstabsdifferenzen zwischen den Punktgruppen 15 und 16 durch die Abtasttechnik korrigiert werden müssen, wenn die sich ergebenden Signale effektiv identisch sein müssen.

Die Größe der erforderlichen Korrektur ^:t ein direktes Maß für die Steigung der schiefen Ebene 5 in der X-Richtung. In einer Einrichtung wird dieser Faktor ausgenutzt, da eines der Ausgangssignale der Einrichtung die Größe der Maßstabsänderungskorrektur darstellt. Durch dieses Ausgangssignal kann die Steigung in der X-Richtung ermittelt werden.

Die Untersuchung von Fig.2 ergibt, daß der geometrische Ort der Maßstabsdifferenzen zwischen den von einem der Bilder abgeleiteten Punktgruppen bei Drehung um neunzig Grad auf die vertikale Linie 30, und die Gruppe verschobener Punkte 28. welche vom anderen Bild abgeleitet worden ist, ein Sägezahnlinienabschnitt 31 ist. Damit die beiden Abtaster, welche die durch die Punktgruppen 28 und 29 dargestellte information untersuchen, das gleiche Ausgangssigrsa! erzeugen, ist es notwendig, auf mindestens einer der Abtastungen den Maßstab in einer solchen Art und Weise zu ändern, daß sie genau dem Sägezahnlinienab-

schnitt 31 folgt.

Zu Bezugszwecken wird in F i g. 2 eine Linie 32 unter fünfundvierzig Grad, ausgehend vom Punkt 29a gezogen, um die die Punktgruppc 29 relativ zur vertikalen Linie 30 gedreht wird. Diese würde der geometrische Ort aller Punkte sein, der von den PunkVii in der vertikalen Ebene 30 erzeugt wird, welche horizontal in die vertikalen Projektionen von den Punkten 28 gemäß der in den Fig. I und 2 benutzten Methode projiziert werden, wenn die Lage't der beiden Punkte 29 und 28 identisch wären.

Die Abweichung des Linienschnittes 31 von dieser unter einer Steigung von fünfundvierzig Grad verlaufenden, durch die Linie 32 dargestellten Geraden gibt die Korrekturen an, die /u der Maßstabsdifferenz an jedem Punkt der beiden Abtastungen anzubringen sind, welche die Information der l'unktgruppen 28 und 29 tinl<*rcnr>h£>n damit rlac Λ ιιεσηησςςιαηρ! aiii rinn

Abtastungen dieser beiden Bilder identisch ist.

Der Zweck einer Einrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist es, eine Einzellinicnabtastung zu verwenden, um die Abtastkorrekturen durchzuführen, welche für ein derart gefaltetes oder komplexes Gelände, wie es durch den Querschnitt 25 dargestellt ist, erforderlich sind, und zwar in einer Weise, daß im wesentlichen identische Videoausgangssignale durch Abtastung der Bilder erzeugt werden, welche Bilder auf den Aufnahmen erscheinen, die derart gemacht werden, daß es zu einer Überdeckung des betreffenden Geländes kommt.

In '"sr Luftaufnahme treten keine anderen Änderungen auf; somit sind keine zusätzlichen Abtastungsverarbeitungstechniken für die im Zusammenhang mit F i g. I und 2 angenommenen vereinfachten Bedingungen notwendig, wenn die systematische Verdrehung und Maßstabskorrekturen berechnet und durch ein Kompensationssystem mit offener Schleife kompensiert werden.

Es wird gezeigt werden, daß diese Korrekturen durch einen einfachen Analog- oder Digitalcomputer berechnet werden können, die als Eingangssignale nur (I) solche Informationen benötigen, die bei relativer und absoluter Orientierung des Modells erzeugt werden, wenn die Platten zur Auswertung im photogrammetriscnen Gerät orientiert werden, und (II) die Modellkoordinaten der Punkte benötigen.die durch die schwebende Meßmarke gebildet werden.

Mit »relativer Orientierung« ist der Vorgang der Eliminierung der V-Parallaxe im ganzen Stereomodell gemeint. Dies wird normalerweise durch ein zum voraus festgelegtes Verfahren unter Benutzung der fünf wesentlichen Freiheitsgrade, die in dem Stereobeobachtungsgerät vorhanden sind, erreicht. Als Ergebnis dieses Verfahrens werden die beiden photographischen Platten in die gleiche Lage relativ zueinander gebracht, die sie ursprünglich während des Aufnahmevorganges hatten (auch unter »Bereinigen des Modells« bekannt).

Mit »absoluter Orientierung« ist der Vorgang des Verdrehens und der Festlegung des Maßstabes des geometrischen Modells gemeint, so daß es zu lagenmäßig bekannten Kontrollpunkten paßt. Bei diesem Vorgang werden die photographischen Platten derart gedreht und verschoben, daß ihre relative Orientierung nicht gestört wird. Nach der absoluten Orientierung befinden sich die photographischen Platten in der gleichen absoluten Lage die sie in dem Zeitpunkt der Aufnahme hatten.

Die Verwendung dieser Korrekturen für eine Einzellinienabtastung erfordert, daß das Bild, welches längs einer Geraden auf der einen Aufnahme erscheint, ebenfalls auf einer Geraden in der anderen Aufnahme erscheint. Dies wird nun erläutert.
In F i g. 3 wählt man ein willkürliches Element, das in

""> einer Kernebene liegt. Dieses Element bildet sich in der linken und rechten Aufnahme als eine Gerade in X-Richtungab.

Eine Kernebene wird durch die beiden Projektionszentren O' und O" und einen angenommenen

in Geländeptinkt wie etwa P\ festgelegt. In der Figur ist eine Kernebene für den Fall festgelegt, in welchem die Basis in der X-Achse liegt. In Fig. 3 ist das Gcländcdetail / in der linken Aufnahme längs einer Geraden /' abgebildet, welche den Schnitt der

r> Kcrncbenc mit der Aufnahmeebene bildet. Die gleiche Information wird auf dem rechten Photo als /" abgebildet und stellt ebenfalls eine Gerade längs des

prnphpnp mit ilpr Allfnahmpphpnp rl;ir

In F i g. 3 bezeichnen die Bezugszeichen folgende M Elemente und geometrischen Begriffe:

/: Element der Geländeoberflächc und

Kernebcnc

/': linkes ßildelemcnt (Gerade).

2~< 1": rechtes Bildelement (Gerade),

b— b: Basis (Abstand zwischen den Projektionszentren O'und O"Jl

Pi. Py. Endpunkte des Elements,

f: Brennweite.

Es ist ersichtlich, daß die Einführung von Längs- und Querneigung in den linken und rechten Aufnahmen sowohl die Länge der Bildclemente /'und /"als auch ihre Richtung ändern wird. Insoweit als Längs- und

ii Querneigung normal für die linke und für die rechte Aufnahme voneindner verschieden sind, werden die Elemente /'und /"nicht mehr zueinander parallel liegen. Das Basiselement b_y, welches einer allgemeinen Neigung Φ entspricht und b, werden auch die Länge und Richtung von /'und /"beeinflussen.

Das allgemeine mathematische Problem kann wie folgt definiert werden:

Die Projektion des Schnittes einer Kernebene und der Modelloberfläche auf die linken und rechten

4^r> Bildebenen, in welchen die allgemeinsten Annahmen betreffend Längs- und Querneigung und ,WZ-Komponenten der Basis gemacht worden sind.

Zur Vereinfachung der Darstellung der Begriffe wird angenommen, daß die Basiskomponente b, (parallel zur

ίο V-Achse) in der folgenden Ableitung Null ist. da diese Komponente in vielen photogrammetrischen Anwendungen eliminiert oder nahezu eliminiert werden kann. Im allgemeinsten Fall jedoch kann ihr Einfluß auf die gleiche Weise wie die der anderen Parameter berücksichtigt werden.

Die in den mathematischen Formeln auftretenden Parameter sind somit:

X, Y, Z Modellkoordination des Mittelpunktes des

Abtastelementes,
b_x, b_T Basiskomponenten zu den X- und y-Achsen,

Φ allgemeine Neigung (eine
Funktion von b. und b_x)

v' Quer- und Längsneigung

der linken Aufnahme

<·>" Quer- und Längsneigung

der rechten Aufnahme

Orientierungselemente

/>' Geländeneigung, definiert als der Winkel zwischen dem Element und der horizontalen Linie, welche die senkrechte Projektion des Elements in die ΑΎ-Ebene ist, vertikal in die XZ-Ebene projiziert. ^,

Es wird auch angenommen, daß Längs- und Querneigung klein sind (wie es heute überall in der photogrammetrischen Praxis der Fall ist). Die folgenden Näherungsgleichungen für die Winkel « (linkes Bilclclcmcnt) und ti" (rechtes Bildclcmcnt) können dann abgeleitet werden:

Y Z	φ —	ί	φ	φ	+ ν /),	Φ	\	Ί'
			I f	2Ζ
Y	φ —			Φ
ζ			hx
		Ί f	IZ
γ		Φ	+ Ί b
	φ —	I -	X
			IZ	Φ
Y			η,"
Z
	I -
		2Ζ

Diese Winkel sind dann die Winkel zwischen der X-Achse und den Spuren der Kernebene und den beiden Bildebenen. Diese Spuren sind die Kernstrahlen.

Eine Untersuchung dieser Gleichungen zeigt, daß die Winkel nc' und λ" in der Praxis nie größer als wenige Grade sein werden und daß deshalb die erforderlichen Bildelemente und die zugehörigen Linienabtastungen stets in einer fast fast mit der X-Richtung zusammenfallenden Richtung liegen werden.

Es ist ersichtlich, daß sich die Winkel tx' und /x" voneinander unterscheiden und daß deshalb in einem Korrelationssystem, das einen Einzellinien-Abtastweg verwendet, die Liniena^'astungen getrennt gedreht werden müssen, um die gleichen Einzelheiten in den linken und rechten Aufnahmen abzutasten. Auch sind die Winkel λ' und α" unabhängig von der Geländenei-

Derart ist es augenscheinlich, daß die erforderlichen Drehungen λ' und öl" entweder durch einen Analogoder einen Digitalcomputer mit jeder erforderlichen Genauigkeit berechnet werden können und als elektri- w sehe oder optische Korrekturen für eine geeignete Drehung der Bilder oder Abtastungen verwendet werden können.

Eine gleiche Art der Analyse kann zur Bestimmung des Verhältnisses der beiden Längen /' und /" in den Aufnahmen gemacht werden. Diese Analyse zeigt, wie dies aus F i g. 4 leicht hervorgeht, daß dieses Verhältnis eine Funktion der Orientierungselemente und der Geländeneigung β ist Das Verhältnis der Längen kann stets als eine Funktion der Orientierungselemente und Modellkoordinaten für den Fall 0 = 0 berechnet werden und als eine Korrektur, gleich wie die oben beschriebene Drehkorrektur, verwendet werden. Nachdem diese Korrektur gemacht worden ist, ist jede noch verbleibende Differenz in den Längen /' und /" es offensichtlich eine Funktion der Geländeneigung ß. Der erfindungsgemäße Korrelator kann diese verbieibende Differenz automatisch detektieren und dadurch ein Ausgangssignal abgeben, welches eine Funktion der Geländeneigung /> an irgendeinem Punkt ist.

Unter Bezugnahme auf F i g. 5 sind dort die Grundelemente einer photogrammetrischen Einrichtung nach der Erfindung in einer vereinfachten Blockschaltung dargestellt. Diese Anlage umfaßt zwei elektronische Abtaster, vorzugsweise in der Form von Bild-Dissector-Röhren Ti und T₂, mit deren Ausgangssignalen (Videosignale A und B) ein elektronischer Korrelator COR gespeist wird. Es versteht sich, daß, obwohl in vorliegender F.rfindiing Bild-Disscctor-Röhren verwendet werden, statt diesen andere bekannte Typen v(>n Abtastern verwendet werden können, wie etwa Halbleiter-Detektoren und Viclikonröhrcn.

Zwei sich teilweise überdeckende Luftaufnahmen D\ und D₂ werden durch ein optisches System auf die empfindlichen Photokathoden der entsprechenden Röhren projiziert. Diese Bilder werden durch Lichtqucl- \rn 15 und 36 beleuchtet, deren Lichtstärke zur Büdun" von Videosignalen mit einem guten Rauschabstand ausreichend ist. Die Abtaströhren 7Ί und 7i werden von Kippgencratoren bzw. Abtastgencratorcn Cn und Cn gesteuert, welche durch den Korrelator COR zur Durchführung der gewünschten Abtastung gesteuert werden.

Die in allen automatisierten Stcrcokarticrgeratcn verwendete Gcländehöhenmeßtechnik macht es nötig, die Größe der X-Parallaxe durch elektronische Mittel ohne Eingriff eines menschlichen Operateurs zn bestimmen. Zwei grundlegende Vorgänge sind erforderlich. Der erste ist die Umwandlung der Bildinformation aus dem Stereopaar (D\ und D₂) in entsprechende Videosignale (dies kann mittels mechanischer oder elektronischer Abtastmittel durchgeführt werden).

Der zweite ist ein Vergleich dieser Videosignale in einem Korrelatorkreis. dessen Funktion darin besteht, den Ähnlichkeitsgrad zwischen den beiden Videosignalen, die die Bilder auf dem Stereopaar repräsentieren, festzustellen. Je ähnlicher die Bilder sind, um so besser ist die Korrelation zwischen ihnen.

Aus der an den Korrelator COR belieferten Videoinformation werden die Verschiebungs- und Maßstabs-Korrektursignale erzeugt, welche die Kippgeneratoren G\ und G₂ steuern, die ihrerseits wiederum die Bild-Dissector-Röhren Tj und T₂ steuern. Ein erfindungsgemäßer Korrelator kann angewendet werden, um sowohl die Korrekturen niedriger Ordnung (Grobkorrekturen) und die Korrekturen höherer Ordnung (Feinkorrekturen) durchzuführen.

Durch das Korrelationsverfahren werden Signale erzeugt, welche, bei geeigneter Interpretation und Verwendung, bewirken, daß die von den abgetasteten Stereobildern hergeleiteten Videosignale sich einem Zustand nähern, bei welchem sie einem Ausmaß, das innerhalb der Möglichkeiten der Korrektur niedriger Ordnung liegt, fast identisch sind. Damit soll gesagt werden, daß eine Korrektur niedriger Ordnung eine grobe Maßstabs- und Lagenkorrektur ermöglicht, wie sie in dem Beispiel, das vorher im Zusammenhang mii dem in F i g. 1 erläuterten Stereopaar angegeben wurde, erforderlich ist

Die komplizierteren Reliefverhältnisse wie sie F i g. 2 zeigt erfordern eine Korrektur höherer Ordnung, weiche eine Funktion der im Korrelator COR enthaltenen »Feinkorrekturkreise« ist Bei der Durchführung der Grobkorrektur kann der Korrelator in der üblichen Weise durch ein geeignetes Servosystem 37 wirken, um die Lage des Diapositivs D\ relativ zum

Diapositiv D₂ in einer Richtung ulid in einem Ausmaß zu verschieben, daß dadurch die X-Parallaxe zwischen ihnen auf eii¹ Minimum herabgesetzt wird. In der Praxis kann zur Halterung der Diapositive (oder anderer Arten von Aufnahmen) ein gemeinsamer Wagen 38 oder für jedes Diapositiv ein separater Wagen verwendet werden. Im letzteren Fall sind die einzelnen Wagen mit einem gemeinsamen Stelltrieb verbunden, der in den X-, Y- und Z-Richtungen beweglich ist.

Fig.6 und 7 zeigen schematisch die wesentlichen Bestandteile der Bild-Dissector Röhren Ti oder T₁. welche die Diapositive abtasten, um die Videosignale zu erzeugen.

Der durch die Disseclor-Röhrc zu beobachtende Diapositivausscnnitt wird durch eine Linse .34 auf eine Photokathode 39 projiziert. Die Fokussierspule 40 wirkt so, daß sie ein scharfes elektronisches Bild von der Oberfläche der Photokathode in der Ebene der Anode Abtastungen erfaßten Bildausschnitte eine Parallaxe vorhanden ist, da in dem Videosignal A das Bild weiter links ist als in seinem zugeordneten Videosignal B, welches das entsprechende Bild darstellt. Folglich wird die Bildinformation vom Abtaster T₂ zu einem späteren Zeitpunkt als die vom Abtaster 7Ί erzeugt werden, wenn angenommen wird, daß sich die betreffenden Abtastungen synchron von links nach rechts bewegen.

Derart ist zwischen den beiden Videosignalen eine konstante Zeitverzögerung vorhanden. Die Funktion des Korrelatorkreises besteht darin, automatisch die /eitdifferenz herauszufinden. Aus der Kenntnis dieser Zeitdifferenz D und der Geschwindigkeit V wird die Parallaxe durch die Gleichung V= /JVbestimmt. worin Λ die Parallaxe ist.

In F i g. 9 wird eine bevorzugte Ausführungsform de Korrelators COR für eine automatisierte photogrammctrische Einrichtung in Blockform erläutert. Der

ΓΤ7ΓΜΙΡ1 in Wf'lrhpr iirh ninr* er· hm :»!*» l\\f*nr\f*nf\i Γηιιικΐ Λ 1 kf nrrphi iryr i«;l :mc /upi T ϊίΙρπ ^nsaninipnorpcot y t (J^ TC Γ

befindet. Wegen der Fokussierwirkung der elektronischen Linse ">!gl das Blendenloch seinerseits ein eng begrenztes Gebiet in der Pholokathode fest, von dem Signal- und Dunkelrauschen herkommen kann. Das übrige Rauschen bzw. die übrigen Signale der Photokathode werden wirksam beseitigt.

Das in irgendeinem Zeitmoment wirksame schmale Photokathodengebiet wird als momentan wirksames Photokathodengebiet bezeichnet. Hinter der begrenzenden Lochblende 41 liegt die Sekundärelcktronen-Vervielfacherstufe, die aus einer Serie von Sekundäremissionselektroden 42 und einem Kollektor 43 zur Erzeugung eines verstärkten Signals besteht, das über den Lastwiderstand 44 abgegriffen werden kann. Die Verstärkung kann in Abhängigkeit von der angelegten Spannung in der Größenordnung von 10' oder mehr sein, und ist ausreichend, so daß Verstärker-, Laslwidcrstands- und andere äußere Rauschquellen normalerweise vernachlässigbargemacht werden können.

Horizontalablenkspulen 45 umgeben den Beschleunigungsteil der Röhre und ermöglichen es, die Elektronen in den Raum zwischen Photokathode 39 und der Blendenöffnung 41 abzulenken, wodurch während des Betriebes die horizontale Abtastung erzeugt wird. Da das Abtasten nur in einer Richtung erfolgt, sind keine vertikalen Ablenkmittel erforderlich.

Wenn bisher nur magnetische Ablcnkmittel erläutert worden sind, kann man eine gleichartige Wirkung auch mit elektrostatischen Ablenkmitteln erhalten.

Bevor die spezielle Form des Korrelators COA?. welche im Zusammenhang mit den Bild-Dissector-Röhren Γι und T₂ verwendet wird, betrachtet wird, soll zuerst ein kurzer Überblick über die Grundprinzipien der Arbeitsweise von Korrelatoren im Zusammenhang mit photogrammetrischon Geräten gegeben werden.

Nachdem die aus einem Stereopaar gewonnene Bildinformation durch einen Abtastvorgang in zwei Videosignale umgewandelt worden ist, wird die Größe der Parallaxe durch Vergleichen dieser Signale festgelegt Der Abtastvorgang bewirkt die Umwandlung der räumlichen Lagen sich ändernder photographischer Schwärzungen, die auf dem Abtastweg auftreten, in eine zeitliche Folge elektrischer Signale.

In Fig.8 ist in stark vereinfachter Form ein verarbeitetes, quantisiertes Videosignal der Biid-Dissector-Röhre Γι dargestellt Unterhalb des Videosignals A ist das entsprechende verarbeitete, quantisierte Videosignal 5der Bild-Dissector-Röhre T₂ dargestellt.

Es ist ersichtlich, daß zwischen den durch die beiden

jeder auf die gleichen, durch die Bild-Dissector-Röhren T\ und T₂ erzeugten Videosignale Λ und B anspricht. In Cig.') wird im unteren Teil die »Grobsteuerung« ind im oberen Teil die »Fernsteuerung« erzeugt.

In der Praxis können im Zusammenhang mit dem Stereopaar besser zwei Paar Röhren T\ und T; als nur eines verwendet werden, wobei ein Paar Röhren zusammen mit dem Grobteil und das andere Paar zusammen mit dem Feinteil funktioniert.

Die Bild-Dissector-Röhren Γι und T> arbeiten derart, daß sie einander überdeckende Gebiete in den Stereodiapositiven D₁ und D₂ zur Erzeugung der Videosignale A und ß abtasten. In der vorliegenden Erfindung wird das Abtasten durch Kippspannungen durchgeführt, welche an die Horizontal-Ablenkspulen 45 der Röhren ΤΊ und 7"? angelegt werden, um ausschließlich ein Abtasten in der Λ-Richtiing zu bewirken. Diese Kippspannungen werden durch den Spulen-Treiberverstärker 45Di an die Honzontal-Ablenkspule 45 der Rohre Γι und durch den Spulen-Treiberverstarker 45Di an die Horizontal-Ablenkspulc 45 der Röhre T₂ angelegt.

Die von den Röhren Γ und T₂ stammenden Videosignale A und B stellen die sich ändernden photographischen Schwärzungen der abgetansten Gebiete dar und bilden die Eingangssignale für die Grob- und Feinsteuerungsteile des Korrelators.

Die Videosignale A und B werden in zwei getrennte Kanäle im Niederfrequenz-Grobsteuerungsteil des Korrelators eingespeist. Der erste Kanal umfaßt ein Niederfrequenz-Bandpaßfilter 47, dem eine Videosignal-Verarbeitungseinheit 48 nachgeschaltet ist. Die Videosignal-Verarbeitungseinheit normalisiert den Pegel des Videosignals in bezug auf eine Referenz und quantisiert das Videosignal durch einen Nulldurchgangs-Komparator.

Der zweite Kanal enthält ein Niederfrequenz-Bandpaßfilter 49, dem eine Videosignal-Verarbeitungseinheit 50 nachgeschaltet ist. Die Ausgangssignale der Videoverarbeitungseinheiten 48 und 50 werden an eine Vollabtast-Signal-Verarbeitungseinheit 51 gegeben, die ein »Grob«-Maßstabs-Fehlersignal 5Z ein »Grob«-A"-Verschiebungs-Fehlersignal 53 und ein »Grob«-Korrelationspegelsignal 54 erzeugt. Nach Integration wird das Verschiebungs-Fehlersignal 53 an den Spulentreiber 45Di für die Röhre T\ angelegt, um in diesem die grobe Größe und Lage der Abtastung zu steuern.

Die Feinkorrektur der Lage und Größe von ausgewählten Teilen der Abtastung erfolgt durch den

Hochfrequenz-Feinsteuerungsteil des Korrelator. In diesem Feinsteuerungsteil werden die Videosignale A und Sin getrennte Kanäle eingespeist. Der erste Kanal umfaßt einen elektronischen Schalter 55, gefolgt von einem Hochfrequenz-Bandpaßfilter 56 und einer Video- ί signal-Verarbeitunpseinheit 57. Der zweite Kanal umfaßt einen elektronischen Schalter 58, gefolgt von einem Hochfrequenz-Bandpaßfilter 59 und einer Videosignal-Verarbeitungseinheit 60.

Die Ausgangssignale der Video-Verarbeitungseir.heiten 57 und 60 werden an eine Signal-Verarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen 61 gespeist, deren Schaltung im wesentlichen gleich wie die der Signal-Verarbeitungseinheit 51 sein kann. Diese VerarbeitLngseinheit mit hohem Auflösungsvermögen erzeugt für die ausgewählten Teile der Abtastung ein »Fein«- Maßstabs-Fehlersignal 62, ein »Fein«-X-Verschiebungsfehlersigna! 63 und ein »Fein«-Korrelationspegelsignal 64. Nach Integration bewirkt das Fein-X-Verschiebungsfehlersignal 63 die Feinkorrektur des ausgewähl- ten Teiles der Abtastung.

Das Grob-Anamorph-Fehiersigna! 52 der Voiiabtast-Videosignal-Verarbeitungseinheit 51 wird nach geeigneter Integration in einer Integratorstufe 65 als erstes Eingangssignal an einen Summierverstärker 66 gege- 2ϊ ben. Das zweite Eingangssignal des Summierverstärkers ist das Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62, welches nach Integration in Stufe 67 über einen elektronischen Schalter 68 an den Verstärker gespeist wird. Das dritte Eingangssignal des Summierverstärkers 66 bildet nach ii> Integration in Stufe 69 das Fein-X-Verschiebungsfehlersignal 63, wobei das Ausgangssignal der Stufe 69 über einen elektronischen Schalter 70 dem Verstärker zugeführt wird.

Wenn die Schalter 68 und 70 in Arbeitsstellung sind, t> ist das Ausgangssignal des Summierverstärkers 66 eine Modifizierspannung MV deren Wert gleich der Summe der integrierten Grob- und Fein-Maßstabs-Korrektursignale plus dem integrierten Fein-X-Verschiebungsfehlersignal ist.

Bevor die Wirkung dieser Modifizierspannung auf den Abtastvorgang betrachtet wird, werden wir zuerst die Beschaffenheit der Kippspannungsgeneratoren für das Anlegen der Kippspannungen an die Horizontal-Ablenkspulen der Bild-Dissector-Röhren T\ und Ti betrachten. Vorliegende Ablenkanlage wird durch einen Taktgeber 71 synchronisiert, der eine Rechteckwelle S W mit einer vorgegebenen Frequenz erzeugt (Fig. 10, Zeile A).

Die Rechteckwelle SW wird an einen einfachen Integrationsverstärker 72 zur Erzeugung einer Dreieck-Spannung SSangelegt. Die Kippspanrung SSist in Zeile D der Fig. 10 dargestellt. Die Kippspannung wird an den Spulcn-Treiberverstärker 45£>; für die Bild-Dissector-Röhre Ti angelegt. Das bewirkt, daß der Elektronen· v> strahl in einer Einzellinie hin und her in der X-Richtung abtastet, und zwar mit einer Geschwindigkeit V, die durch die Größe der Ablenkspannung gegeben ist.

Bei jeder Periode der Dreieckspannung bestimmt die positive Halbwelle die Geschwindigkeit des »Vorwärts- mi laufs« in der Abtastlinie, während die negative Halbwelle die Geschwindigkeit des »Rückwärtslaufs« bestimmt.

Die Rechteckwelle SWdes Taktgebers 71 wird auch an den Integrationsverstärker 73 angelegt, welcher, μ wenn keine Modifizierspannung MV vom Summierverstärker 66 vorhanden ist, eine Spannung erzeugt, die identisch mit der vom Integrierverstärker 72 erzeugten Spannung ist. Das Ausgangssignal des Integrierverstär kers 73 gelangt an den Spulentreiber 45Dj für Spule 4i der Röhre Ti. An den Spulentreiber 45D| wird auch da; »Grob«-A^r-Verschiebungsfehlersignal 53 der Vollabtast Videosignal-Verarbeitungseinheit 51 angelegt, nachden dieses Signal in der Stufe 75 integriert worden ist.

Ohne das Vorhandensein von Fein- und Maßstabs Korrekturen wurden beide Röhren Ti und Tj durct Kippspannungen identischer Form gesteuert werden Bei einem stark welligen Gelände wird es jedoch füi einen Operateur mit Hilfe der manuellen Steuerung« 74a und 746, die an einem Impulsgenerator vorhanden sind, möglich, die Lage und die Breite dei Impulsfolge SPA zu wählen, die in Zeile Bder Fig. K dargestellt ist Die resultierende, korrigierte Kippspan nung, die an den Spulentreiber 45D, angelegt wird, ist ir Zeile £der F i g. 10 als Wellenform AfSSdargestellt.

Die Impulsfolge SPA wird zur Betätigung vor Torschaltern 55 und 58 an die betreffenden Kanäle de: Feinsteuerungsteils angelegt Während den Impulser werden die Schalter 55 und 58 freigegeben, so daß die ir den Videosignalen A und Senthaltene Hochfrequenz!!! formation verarbeitet werden kann. Aus dieser Informa tion werden durch die Videosignal-Verarbeitungsein heit mit hohem Auflösungsvermögen 61 Spannunger erzeugt, die die Differenz von Größe und Lage de: kleinen ausgewählten Teils des abgetasteten Gebiete; angeben.

Das Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62 am Ausgang dei Videosignal-Verarbeitungseinheit mit hohem Auflö sungsvermögen 61 gibt die Maßstabsdifferenzen de; untersuchten Gebietes während der durch die Impuls folge SPA ausgewählten Zeit an. Der zwischen dei Inregratorstufe 67 und dem Summierverstärker 6t angeordnete Schalter 68 dient dazu, das integrierte Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62 während der Zeitdauei der Freigabeimpulse in der Impulsfolge SPA zu einen-Eingang des Summierverstärkers durchlaufen zu lassen.

Auf ähnliche Weise gibt das Fein-Fehlerkorrektursignal 63 die X-Verschiebung an, welche in den· gewählten untersuchten Gebiet gefunden wurde. Dei zwischen dem Integrator 69 und dem Summierverstär ker 66 angeordnete Schalter 70 dient dazu, da; integrierte Fein-X-Verschiebungs-Fehlersignal 63 während der Zeitdauer der Freigabeimpulsc in dei Impulsfolge SPE zu einem anderen Eingang de« Summierverstärkers durchlaufen zu lassen.

Unter der Annahme, daß die Impulsreihen SPA und 5PFdJe Freigabe bewirken, wenn sie positiv sind, gehl klar hervor, daß das Fein-X-Fehlerkorrektursignal zu Beginn einer Vollabtastperiode in integrierter Form an den Eingang des Summierverstärkers 66 gespeist wird Derart steuert das vom Fein-X-Fehlerkorrektursigna gewünschte Signal die Steigung der modifizierter Kippspannung MSS (Fig. 10E), und zwar von seinem Einsatzpunkt an bis zum Beginn des vorgewählter Zeitintervalls für die Feinuntersuchung des Bildes.

Durch diese Korrektur wird gewährleistet, daß der Feinteil der Kippspannung MSS (d. h. der Teil, welcher während des Freigabevorganges der Impulsreihe SPA abläuft) beim gleichen Feinteil der beiden Bilder beginnt. Das Fein-Maßstabs-Fehlersignal 62 steuert während des durch die Impulsreihe SPA festgelegten Zeitintervalls die Neigung der Kippspannung. Diese steuert dann die Geländeneigungskorrektur während des Zeitintervalls, in dem die Hochfrequenzinformation untersucht wird.

Die mittlere Neigung der Kippspannung MSS und

ihre Anfangs- und Endpunkte werden durch das Maßstabs-Korrektur-Eingangssignal an den Summierverstärker 66 und das X-Korrektur-Eingangssignal an den Spulentreiber gesteuert, wobei diese Signale durch Integration des Grob-Anamorph-Fehlersignals 52 bzw. durch Integration des Grob-A'-Verschiebungsfehlersignals 53 erhalten werden. Derart ist das Ergebnis dieser Korrektur auf die Grundkippspannung SSdie korrigierte Kippspannung MSS, die in Fig. 1OE dargestellt ist. Letztere erfüllt die für eine richtige Abtastung eines in Fig.2 dargestellten Geländeabschnittes auferlegten Bedingungen bzw. Voraussetzungen.

Das Ergebnis des Summiervorganges ist deshalb die Wellenform AiSS, welche Grob-Maßstabskorrekturen kombiniert mit Feinkorrekturen aufweist, um sehr unregelmäßige Geländeabschnitte, wie beispielsweise den in Fig.2 dargestellten Teil, auszugleichen. Die Maßstabsänderungen der Abtastung, die Stück für Stück durchgeführt werden, wird durch die Verwendung eines einfachen linearen Abtasters möglich gemacht, welcher nur solche Steuerungen enthält, die zur Erzeugung von Korrektursignalen bei der Untersuchung der in Fig.2 erläuterten Geländeformen notwendig sind.

Insbesondere gewährleistet die Feinverschiebungsund Maßstabssteuerung eine richtige Korrelierung in der für diese Geländefläche ausgewählten kleinen Zone. Diese Zone wird durch die am Impulsgenerator 74 in ihrer Lage und gewünschten Breite eingestellten Impulsfolge SPA festgelegt.

Abgesehen von der Existenz der elektronischen Torschalter 55 und 58, ist der Feinsteuerungsteil mit hohem Auflösungsvermögen dem Vollabtast-Grobsteuerungsteil elektrisch sehr ähnlich. Derart liefert der Teil mit heilem Auflösungsvermögen Korrelations- und Maßstabs-Korrekturinformation von jenem Teil der Abtastung, die im Zeitintervall während eines Impulses der Impulsreihe SPA durchgeführt wird.

Das von der Signaiverarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen 61 stammende Feinkorrelationspegelsignal 64 zeigt der während des Zeitintervalls der Feinkorrelationsuntersuchung erhaltenen Qualität der Korrelation an. Die Vollabtast-Signalverarbeitungseinheit 51 gibt eine Korrelationspegelspannung 54 ab, die ein Maß für die Qualität der Korrelation während der ganzen Abtastung darstellt. Die Korrelationspegelspannung 54 ist für eine Verwendung bei einer »Suchbetriebs-Arbeitsweise« verfügbar, und zur Anzeige von Situationen, in denen der Korrelator »verlorengeht«.

Die durch das Abtasten nur der A"-Richtung erhaltene Information geht aber nicht auf Kosten der Leistungsfähigkeit der Einrichtung.

In einer Dissector-Röhre wird die Blendenöffnung MA in der Anodenebene, so wie dies in F i g. 11 dargestellt ist, derart geformt, daß sie relativ schmal in der A"-Dimension und relativ lang in der V-Dimension ist. Es können Blendenöffnungen von 5 mm in V-Richtung und 0,1 mm in X-Richtung verwendet werden.

Diese 5 χ 0,1 mm große Blendenöffnung in der Anode hat das Auflösungsvermögen einer runden Blendenöffnung von 0,1 mm Durchmesser zur Abtastung in der A"-Richtung, aber es bringt eine 50fache Verbesserung in bezug auf den Photoneneinfang, verglichen mit einem System, das eine 0,1 mm runde Blendenöffnung verwendet.

Es versteht sich, daß die Verwendung eines einzigen Freigabeimpulses während eines jeden Abtastzyklus gemäß der Darstellung in F i g. 10A nur zum Zwecke der Erläuterung erfolgte. In der Praxis können mit Vorteil mehrere Freigabeimpulse gewählt werden, die gleichzeitig mehrere kleine Abschnitte der Abtastung verarbeiten und dadurch Korrekturen höherer Ordnung der in Fig. 1OE dargestellten Wellenform AiSS mit einem Verarbeitungskanal für jeden Impuls liefern würden.

Eine solche gleichzeitige Verarbeitung hat eine

ίο Anzahl wichtiger Vorteile. So wird es möglich, gleichzeitig mit hoher Auflösung mehrere Profile des Geländes zu bestimmen, wobei für jeden Freigabeimpuls ein solches Profil bestimmt wird. Eine Gruppe solcher gleichzeitig erzeugter Profile kann dazu

is verwendet werden, das Vorhandensein einer isolisrten, plötzlichen Änderung in der Geländeform zu ermitteln, wie etwa das Vorhandensein eines Hauses, eines hohen

Baumes oder einer anderen abrupten Änderung. Folglich würde es durch ein »Mehrheitsentscnei-

dungs«-Verfahren möglich werden, das Profil des Geländes selbst zu bestimmen und nicht die aus ihm herausstechenden Besonderheiten, wenn diese isolierte Formen des Geländes darstellen. Es gibt viele Fälle, in denen eine derartige Profilbestimmung sehr nützlich wäre.

Zusammengefaßt läßt sich sagen, daß der Korrelator imstande ist, die automatische Profilermittlung eines photogrammetrischen Modells durchzuführen, um nicht nur die Profilinformation daraus zu gewinnen, sondern auch die zusätzliche Information über die Geländeneigung in X-Richtung. Diese Geländeneigungsinformation kann beispielsweise als ein Zusatz zum Profil in X-, Y- und Z-Koordinaten benutzt werden und bei Erzeugung eines Orthophotos, um die sich aus der

Geländeneigung ergebenden Fehler zu beseitigen.

Abtastgeschwindigkeiten bis zu 100 000 Abtastungen pro Sekunde können relativ einfach erzeugt werden. Die Abtastung könnte sich relativ zur photographischen Platte etwa um </2 mm pro zehn Abtastperioden oder um 5000 mm/sek. bewegen.

Weiter sind noch die Vorteile vorhanden, die sich daraus ergeben, daß die Abtastung durch die Verwendung der im Niederfrequenz-Grobsteuerungsteil erzeugten Information grob positioniert werden kann.

Dies setzt die Wahrscheinlichkeit eines »Verlorengehens« der Abtastung herab.

Bisher war es stets notwendig, einen Kompromiß zwischen der Verwendung einer größeren Abtastung zur Verhinderung des »Verlorengehens« und der von

so einer kleinen Abtastung zur erhaltbaren Auflösung zu machen. In vorliegender Erfindung wird «licht ein Faktor auf Kosten des anderen geopfert. Der Grund hierfür ist, uaß der größere Teil der Abtastung, welcher im Grobsteuerungsteil verarbeitet wird, dafür verwen det wird, um zu gewährleisten, daß die Abtastung auch nicht bei einigermaßen großen Geländeunebenheiten verlorengeht, wobei die eigentliche Information für die Hochpräzisions-Profilermittlung aus der während eines kleinen Teiles der Abtastung untersuchten Hochfre quenzinformation gewonnen wird.

Wenn in einem Korrelator nach der Erfindung die Feinabtastung verlorengehen sollte, kann ein automatischer Hochgeschwindigkeits-Suchbetrieb gestartet werden, um die Korrelation wiederherzustellen. Wegen der hohen Geschwindigkeit dieser Suchtechnik wird die mechanische Profilermittlung nur unwesentlich unterbrochen. Zusätzlich ist die Fähigkeit, eine Parallelverarbeitung

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durchzuführen, einzigartig in vorliegender Erfindung; das heißt, die Fähigkeit der Mehrfachprofilermittlung und qaß von dieser in der am besten passenden Weise Gebrauch gemacht wird, entweder zur Verbesserung der Verarheitungsgeschwindigkeit der Anlage, ohne daß das mechanische System viel schneller bewegt werden muß, oder um von der Mehrheitsentscheidungstechnik Gebrauch zu machen, um die Profile nach dem Vorhandensein isolierter Häuser, Bäume usw. abzuta-

sten und zu korrigieren.

Es ist ersichtlich, daß ein kleiner Teil der Abtastung zur stärkeren Vergrößerung durch eine physisch getrennte Abtastanlage via Strahlenteiler abgezweigt werden kann, statt daß er dem oben offengelegten integralen Feinabtastsystem zugeführt wird. Die Funktion und Arbeitsweise der getrennten Anlage ist im wesentlichen die gleiche wie jene des hier offengelegten integralen Systems.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: der Zustand höchstmöglicher Übereinstimmung der aus den abgetasteten Bildern ersichtlichen Informationen erreicht ist.

1. Meßverfahren für ein automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät, bei dem jedes der ^r> beiden Stereobilder über Intervalle der Länge /'und /"auf den Bildern längs epipolarer Linien abgetastet wird, wobei eine mittlere Geländesteigung β über die Länge / eines Geländeabschnittes als Funktion der Intervallänge /'und /"ermittelt wird, in dadurch gekennzeichnet, daß die abgetasteten Stereobilder in zwei mal zwei getrennten Stereokanälen ausgewertet werden, und zwar

a) als ein das gesamte Intervall umfassendes »Grobsignal« und π

b) als nur einen Teil des Intervalles umfassendes »Feinsignal«, dessen Länge und Breite zum »Grobsignal« wählbar ist.

2. Automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät m»i zwei je einem Stereobild zugeordneten Abtastern und Eingangskreisen und einem Korrelator zur Anwendung des Meßverfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrelator (COR)mit einem ersten, die »Grobsignale« und einem zweiten, die »Feinsignale« verglei- 2> chenden Kreis ausgerüstet ist (F ijp, 9).

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet,

daß der die »Grobsignale« vergleichende Kreis zwei getrennte Kanäle (für Videosignale A und B) aufweist, die jed-r einen Niederfrequenz-Bandpaßfilter (47, 49) und eine Videosignal-Verarbeitungseinheit (48, 50) aufweisen, um das angelegte »Grobsignal« zu quaniisicrci, daß die Verarbeitungseinheiten (48, 50) ein Grob-i\.aßstabs-Fehler- π signal und ein Grob-Verschiebungs-Fehlersignal erzeugen,

und weiterhin dadurch, daß der die »Feinsignale« vergleichende Kreis zwei getrennte Kanäle (für Videosignale A und B) aufweist, deren jeder ein 4<i Hochfrequenz-Bandpaßfilter (56, 59) und eine Signalverarbeitungseinheit (57, 60) umfaßt, die ein Fein-Maßstabs-Fehlersignal und ein Fein-Verschiebungs-Fehlersignal erzeugen, und daß ein Summierverstärker (66) mit drei Eingängen vorgesehen ist, dem der integrierte Wert des Grob-Maßstabs-Fehlersignals, der integrierte Wert des Fein-Maßstabs-Fehlersignals und der integrierte Wert des Fein-Verschiebungs-Fehlersignals zugeführt wird, wobei der Summierverstärker eine Modifizierspannung er- ^r>o zeugt, die eine Korrektur höherer Ordnung bei der Annäherung der Videosignale bewirkt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es elektronische Steuerungsmittel (74a, 74b) umfaßt, um die erwähnte Feinkorrektur für einen v, besiimmten Teilbereich des Abtastintervalles wirksam werden zu lassen, wobei die erwähnten Steuerungsmittel Handhaben aufweisen, um die Lage und Breite des Teilbereiches auszuwählen.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- μ net, daß Grob- und Feinkorrektureinrichtungen je ein Paar Abtaster (Ti, T2) besitzen.

6. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stereo-Bildträger Diapositive (D 1, Dl) verwendet sind, von denen eines (Di) auf einen b5 Wagen montiert ist und über ein mit dem Korrelator (COR) gekoppeltes Stereosystem (37) relativ zu dem anderen Diapositiv (DT) derart verschiebbar ist, daß Die Erfindung betrifft allgemein eine photogrammetrische Einrichtung zur -Y-Parallaxenmessung an einem Stereopaar. Insbesondere betrifft sie ein Meßverfahren für ein automatisch auswertendes photogrammetrisches Gerät, bei dem jedes der beiden Stereobilder über Intervalle der Länge /' und /" auf den Bildern längs ep'polarer Linien abgetastet wird, wobei eine mittlere Gel.lndesteigung β über die Länge / eines Geländeabschnittes als Funktion der Intervallänge /' und /" ermittelt wird.

Die Definition der Parallaxe, oft Horizontalpanllaxe oder X-Parallaxe genannt, welche für die Distanz eines Objektpunktes bzw. Gelände- oder Modellpunktes von den Aufnahmestandorten des Stereobildpaares charakteristisch ist, findet sich in Lehrbüchern der Photogrammetric, wie z. B. im »Manual of Photogrammetry«, 3. Auflage, 1966, Seite 23, herausgegeben von der American Society of Photogrammetry.

Die konventionellen stereophotogrammetrischen Auswertegeräte besitzen als Meßmarke eine sogenannte schwebende Marke. Diese ist meist punktförmig ausgebildet und wird vom Operateur des Gerätes im Stereomodell räumlich geführt. Die jeweilige Position dieser Meßmarke kann entweder mittels Maßstäben oder Zählern abgelesen oder registriert oder in graphischer Form sichtbar gemacht werden. Wird die Meßmarke mit einem Modellpunkt (Objektpunkt) in Kontakt gebracht, d. h. auf diesen aufgesetzt, so weist sie dieselbe Parallaxe auf, wie der zu messende Punkt. Es ist dann keine Parallaxendifferenz zwischen Meßmarke und Modellpunkt mehr vorhanden. Zur räumlichen Modellmessung besteht für den Operateur eines stereophotogrammetrischen Auswertegerätes somit die Aufgabe, die Parallaxendifferenz zwischen Meßmarke und Modellpunkt zum Verschwinden zu bringen.

Es sind elektronische Verfahren bekannt, die diesen Vorgang mittels Bildkorrelation automatisieren. Dabei werden flächenhafte Abtastfiguren angewandt, welche die korrespondierenden Bildpunkte und deren Umgebung in den Stereoaufnahmen, aus denen der Objektpunkt im Raummodell gebildet wird, zu erfassen suchen.

Es ist vorgeschlagen worden (DE-OS 22 59 762), die automatische Auswertung von Stereobildern mit einem Verfahren durchzuführen, bei dem die Bilder abgetastet und identische Punkte durch Korrelation der Abtastsignale bestimmt werden, wobei die Bestimmung der Korrelation auf solche Punkte beschränkt wird, die im wesentlichen auf epipolaren Linien liegen.

Auch bei dem vorliegenden Gerät bzw. bei dem zugrundeliegenden Meßverfahren wird davon ausgegangen, daß für die Erfassung der erwähnten Parallaxen flächenhafte Abtastfiguren nicht notwendig sind, sondern eine eindimensionale, d. h. linienweise Abtastung in jeder Stereoaufnahme nicht nur genügt, sondern wegen der unter diesen Umständen sehr hohen Signalverarbeitungsgeschwindigkeit wesentliche Vorteile bietet und darüber hinaus die Bestimmung der Neigung von Linienelementen auf der Modell- bzw. Geländeoberfläche (Hangneigung) ermöglicht.

Die in allen automatisierten Stereokartiergeräten verwendete Geländehöhenmeßtechnik macht es mög-