Mathematical Models for New Metric Camera

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2005

Department

Maanmittausosasto

Major/Subject

Fotogrammetria

Mcode

Maa-57

Degree programme

Language

en

Pages

vii + 76 + [14]

Series

Abstract

Digitaaliset kamerat ovat haastaneet perinteisen filmikameran myös ilmakuvauksessa. CCD- tai CMOS-antureihin perustuva tekniikka tarjoaa monia etuja filmiin verrattuna. Muun muassa kuvien laatu on radiometrisesti parempi ja kuva-aineiston käsittely selkeästi vaivattomampaa. Kansainvälinen GeoPIE-ryhmä on kehittänyt uutta digitaalista ilmakuvakameraa, työnimeltään NMC (New Metric Camera). NMC-kameran suunnittelussa vaatimuksiksi asetettiin halvat kokoamiskustannukset ja sekä pieni koko ja keveys. Myös NMC-kameran tekniset ominaisuudet ovat erittäin kilpailukykyisiä kilpailijoihin verrattuna. Digitaalisen ilmakuvakameran suunnittelussa yksi ratkaistava kysymys on saada pikselien määrä riittäväksi. NMC-kamerassa ongelma ratkaistaan käyttämällä samassa kamerapäässä useita pieniä matriisi-CCD-antureita. CCD-matriisit muodostavat nk. virtuaalikuvatason. NMC-kamera koostuu kolmesta tai useammasta kamerapäästä, joilla voidaan kuvata kohdetta helposti eri suunnista. Tämä diplomityö pohjautuu NMC4-prototyypin tekniikkaan. NMC4:ssä on kaksi kamerapäätä, joissa molemmissa yhdeksän CCD-matriisia kuvaavat lentosuuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa 10 000 pikselin resoluutiolla. Tässä työssä esitetään NMC-kameran toimintaa mallintavat kuusi matemaattista mallia. CCD-matnisien keskinäinen sijainti virtuaalikuvatasolla kalibroidaan kuvatason mallilla (Focal Plane Model). Optiikan kalibrointimallilla (Optics Calibration Model) ratkaistaan pääpisteet, polttoväli ja säteittäinen piirtovirhe. Kamerapäiden keskinäinen orientointi voidaan ratkaista ilman lennolla hankittavaa aineistoa kamerapäiden kalibrointimallilla (Multi-Head Calibration Model). Stabiloidun jalustan mallilla (Stabilised Mount Model) lasketaan lennon aikana kallistuksia aktiiviselle jalustalle reaaliajassa. Koko kameran toimintaa kohteen kuvautumisessa kuvalle mallinnetaan järjestelmän rekonstruointimalleilla (System Reconstruction Model for Pose ja System Reconstruction Model). Kuvatason mallin ja optiikan kalibrointimallin toimivuutta kokeiltiin käytännön mittauksista saaduilla aineistoilla. Kuvatason malli on mallinnuksen kriittinen osa. Kuvatason kalibroinnin tulokset yhdessä testilennon aineiston kanssa osoittivat, että myös CCD-anturien pienet kallistukset ja poikkeamat kuvatasossa on huomioitava kuvatason mallissa. Järjestelmän rekonstruointimallien toimintaa olisi jatkossa hyödyllistä tutkia simuloinneilla.

Description

Supervisor

Haggrén, Henrik

Thesis advisor

Heikkilä, Jan
Holm, Mikael

Keywords

NMC camera, NMC-kamera, digital aerial camera, digitaalinen ilmakuvakamera, mathematical modeling, matemaattinen mallinnus, photogrammetry, fotogrammetria

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120451715

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK