Bài giảng truy xuất thông tin 3d từ ảnh vệ tinh đơn và hệ thống vẽ ảnh đơn

Truy xuất thông tin 3D từảnh vệ tinh đơn
và hệ thống vẽảnh đơn
Prof. Clive Fraser
Department of Geomatics
The University of Melbourne
ISPRS Caravan Seminar on New Technologies in Digital
Photogrammetry and Remote Sensing
Hanoi, 11-12 January 2008
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
2
Vẽảnh đơn: Tổng quan
Tọa độ ảnh 2D đo trong không gian ảnh
(pixel)
Vấn đề: các điểmtrênảnh số xác định bằng
chùm tịa, không phảilàcácđiểm ảnh đơn,
vị trí 3 chiềucủacáctấm ảnh chưaxácđịnh
Giải pháp: dùng giao hộigiữa các chùm tia
trên ảnh đơnvàmôhìnhsốđộcao DEM
Kếtquả thông tin đạt được?
Tọa độ 3D trong không gian vậtcủacácđịa
vật
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
3
Yêu cầu: Một, cần một ảnh vệ tinh đơn với một mô hình định hướng (ví dụ
các điểm định hướng mặt đất)
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
4
Yêu cầu: Hai, Một mô hình số độ cao của khu vực chụp ảnh
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
5
Cho kết quả: Một mô hình không gian 3 chiều của khu vực chụp ảnh

cho các điểm ảnh bất kỳ
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
6
Quy trình thựchiện
Mô hình hệ
thống cảm ứng
DEM
Tính tọa độ Z từ DEM
x
pix
, y
pix
GiảiXY
NộisuyZ
Hộitụ
XYZ
Z
No
Yes
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
7
Tìm vị trí điểmtrênảnh trong không gian 3 chiều
Độ chính xác phụ thuộcvào:
• Chấtlượng DEM
• Mô hình bộ cảmbiến
• Độ chính xác đo
• Góc ngoài tâm chụp
DEM
(X,Y,Z
)

Image plane, (x,y)
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
8
Xác định các điểm địavậtdạng đường
• Đocácđường
lượn/đường gấp
khúc khép kín
theo phương pháp
vẽđơn
•Mỗi điểmcủa địa
vậtdạng đường
đượcvẽ riêng biệt
và các điểm được
liên kếtvới nhau
•XuấtraDXF /
VRML
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
9
Vẽ các ngôi nhà
Đocácđiểm đặctrưng và điểm góc
nhà
Đo điểmtrênmái, suyluậnracác
điểmtương ứng phía dưới
Áp chiều cao cho các tòa nhà, tìm
các điểmchântường bằng cách giữ
nguyên vị trí XY và nộisuyđộ cao từ
DEM
⇒ Tái tạo ngôi nhà trong hệ 3
chiều
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008

10
Vẽ lại các ngôi nhà từ mộttấm ảnh đơnIKONOS
Truy xuất thông tin thành dữ liệuVRML
Thu nhậnthôngtin bằng Barista
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
11
Vẽ hình thể ngôi nhà
z Xác định kếtcấuhìnhthể tường và mái nhà
– Thay thế vẽ các điểm phía dướibằng cách nộisuytừ mái
– Đòi hỏicácloạidữ liệuphảithíchhợpvớisử lý
⇒ Đạidiện đường bao
z Nâng cao chấtlượng thông tin xuấtraDXF vàVRML
Mô hình độ thị 3 chiềutại Tây ban nha do Infoterra của France xây dựng
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
12
Ví dụ về mô hình đôthị 3 chiềudựng bằng Barista
Dữ liệu vùng Vigo & Alcantarilla xem trên Google Earth
Ví dụ về mộtsảnphẩm thông tin được cung cấpbởi
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
13
Lớp thông tin
Map/GIS
Các lớp thông tin
nền bao gồm DEM
và ảnh
Các yếu tố quan trọng
nhất
Lý do phát triển hệ thống truy xuất thông tin đo đạc từ
ảnh vệ tinh trong phần mềm BARISTA
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008

14
Ảnh vệ tinh phân giải cao để thành lập DEM & tạo
ảnh trực giao
Các hệ thống thu ảnh viễn thám hiện có dữ liệu tại Việt nam:
• Độ phân giải 0.5-1m : IKONOS, QuickBird, WorldView1
• Độ phân giải 2.5m : SPOT5, CartoSat, ALOS
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
15
Ảnh QuickBird 60cm tại Bhutan, 2002
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
16
Ảnh QuickBird 60cm tại Bhutan, 2002
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
17
Ảnh IKONOS 1m tại Paro, 2006
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
18
Ảnh SPOT5 2.5m tại Thimphu, 2007
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
19
Ảnh ALOS PRISM 2.5m tại Thimphu, 2007
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
20
Mô hình số độ cao DEM thành lập từ ảnh lập thể QuickBird
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
21
Tổng quan về các chứcnăng của Barista I
z Hiểnthị hình ảnh và các đặc
trưng hình họccủa ảnh
z Đo điểm

z Định vịảnh
– Định vị hiệuchỉnh chùm
tia và định vị trựctiếp
– Ikonos, QuickBird
– SPOT5, ALOS/PRISM,
CartoSat
z Xử lý ảnh
– Nắn ảnh trựcgiao
– Kếthợptạo ảnh màu từ
ảnh Pan
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
22
Tổng quan về các chứcnăng của Barista II
z Xử lý DEM:
– NộisuyDEM
– KếtnốicácDEM
– So sánh DEMs
z Vẽđịavậttừảnh (truy
xuất thông tin 3D +
DEM)
– Điểm, đường
– Nhà cửa
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
23
Nhậpdữ liệuvàkiểudữ liệu
z Ảnh:
– Các loại ảnh 1 bit, 8 bit, 16 bit với 1,3, hay 4 kênh, Ảnh dạng
(Geo-) Tiff, JPEG, ECW, BMP, hoặcdạng thô
– Nhậpnhiều ảnh vớicáchệ thống thu ảnh khác nhau
z Raster DEMs

– Nhiềuloạiformat dạng binary và ASCII, dữ liệuthô
z Điểm3D
z Các mô hình cảmbiếnthuảnh:
– Mô hình Affine
– Mô hình hiệuchỉnh đathứccóloạibỏ sai số (RPCs)
– Loạithiếtbị quét dọc, máy ảnh chụp theo khuôn
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
24
Định vịảnh phân giảicao: Tổng quan
Định vịảnh: thiếtlập quan hệ tính chuyển
từ không gian ảnh về không gian vật
Ảnh vệ tinh phân giảicao(HRSI):Máy
quét ảnh theo phương dọc
–Mỗi dòng có mộttâmảnh riêng
–Giátrị các yếutốđịnh hướng ngoài
thay đổi theo thờigian
Các mô hình bộ cảmchoảnh phân giải
cao trong Barista:
– 2D Affine: Định vị chính xác thấp
– 3D Affine: mô hình gần đúng
–Hệ số hàm đathức: Ikonos,
QuickBird
–Môhìnhbộ cảm quét dọc: QuickBird,
SPOT5, ALOS/PRISM
ISPRS Caravan Workshop: New Technologies in Digital Photogrammetry & Remote Sensing, Hanoi, 11-12 Jan. 2008
25
Định vịảnh phân giải cao HRSI: 2D Affine
x
pix
= a

0
+ a
1
X
geo
+ a
2
Y
geo
y
pix
= b
0
+ b
1
X
geo
+ b
2
Y
geo
•Yêucầu3 điểmkhống chế mặt đất
•Làmôhìnhđộ phân giảithấpchoảnh gốcnhưng thích hợpcho
từng khu vực
• Cho phép đạt được ảnh trực giao chính xác (hiệuchỉnh những
loạisaisố gây ra do bề mặt địa hình)
• Không thể sử dụng để đo đượccácđiểm3D từ cặp ảnh lậpthể
•Tọa độ (X
geo
, Y

geo
) có thể có dạng Grid hoặctọa độ địalý
X
geo
= X
0
+
Δ
X x
pix
Y
geo
= Y
0
-
Δ
Y y
pix