Ugrás a tartalomhoz

Fotointerpretáció és távérzékelés 2., Felvevőrendszerek

Verőné Wojtaszek Malgorzata (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

2.3 Fényképező típusú rendszerek

2.3 Fényképező típusú rendszerek

A fényképező típusú rendszerekre az jellemző, hogy az adott területi egységről adott pillanatban teljes képet készítenek (2-1. ábra). Ide tartoznak a fényképező kamerák, a digitális video képkészítők.

2- 1. ábra A kamera / vidikon rendszerek képkészítési elve

A légifényképezés az a folyamat, amikor a légi jármű fedélzetén a Föld felszínéről fényképeket készítünk. A légi jármű lehet merevszárnyú repülőgép vagy helikopter. Mivel a hordozóeszköz mozgása hatással van a készített fénykép minőségére és további feldolgozhatóságára, gyakoribb a repülőgépek alkalmazása.

Fényképezéskor az adott területről érkező elektromágneses energiát optika gyűjti össze és a fókuszsíkra vetíti, ahol a kép élesen, kontrasztosan jelenik meg. A zárszerkezet kinyitásával a kamera belsejébe fény jut, és a felvételeket filmen rögzíti, amit a földi laboratóriumban kell előhívni, feldolgozni. A vidikon típusnál, amely valójában egy televíziós kamera, a kép egy elektronikusan feltöltődő fényérzékeny felületen alakul ki. Egy elektronnyaláb végig söpri a felületet, és a töltéskülönbségeket érzékelve hozza létre a képet. A kép elektronikus úton továbbítható és tárolható.

A hagyományos légifényképezés során készített légifényképek két fő típusát különböztetjük meg az alkalmazási cél alapján:

  • nem mérőkamerás légifényképek, melyek interpretációs célra készülnek

  • mérőkamerás légifényképek, melyek elsősorban geodéziai, térképészeti célra készülnek.

A mérőkamerás felvételek az interpretációs lehetőségek mellett a fotogrammetriai kiértékelő műszerek alkalmazásával szabatos mérésekre is lehetőséget adnak. A lefényképezett tárgy geometriailag szabatos képének visszaállítását a kamera kalibrálási adatainak nagy pontosságú ismerete teszi lehetővé. A mérőkamerák egyes- vagy sorozatfelvételek készítésére alkalmasak. Az egyes felvételeket, egy-egy objektum értékelésére, a sorozatfelvételeket lineáris vagy területi felmérés esetén alkalmazzák. A kamerák megfelelő beállításával a felvételek átfedéssel készíthetők. A térképészeti célú légifényképezés esetén leggyakoribb a 60%-os soron belüli és 30%-os sorok közötti területi átfedés. Megfelelő műszerek segítségével a képpárok lehetőséget adnak a térhatású szemlélésre és háromdimenziós mérésekre.

A fényképező rendszerek a látható és a közeli infravörös sáv egy részét használják a felvételek készítésére. A fényképeket nagy terepi felbontás mellett csekély spektrális átfogás jellemzi (0,4 - 0,9 μm). A térképészeti célú fényképezésre leggyakrabban használt film a pankromatikus film, melynek spektrális érzékenységi tartománya az emberi szeméhez hasonló (0,35-0,70 μm). Ha a fekete-fehér film érzékenységét kiterjesztjük a közeli infravörös tartományra, akkor fekete-fehér infravörösre érzékenyített filmről beszélünk. A filmek spektrális érzékenységét a vörös tartományon túl kiterjesztve a filmek jobban érzékelik a párán áthatoló infravörös sugarakat és lehetővé teszik, hogy láthatóvá váljanak olyan jelenségek és tárgyak, amelyeket a pankromatikus filmen nem lehet érzékelni.

A terepi tárgyak vizuális azonosítását a színes filmek alkalmazása javítja. A színes filmek emulziós rétege három, más és más spektrális érzékenységű rétegből áll. A hagyományos színes filmek esetén a három réteg a látható fényre (kék, zöld, vörös) érzékenyített. Ezeken a képeken ugyanolyan színeket látunk, mint szabad szemmel. A légifilmek 1970-s években elterjedt típusa az infraérzékenységű színes film. Az infravörös színes film egyik emulziós rétege a szem számára láthatatlan, közeli infravörös tartományra érzékeny. Ennek a filmtípusnak előnye, hogy alig zavarja a szórt fény, a pára, színárnyalatokban pedig igen gazdag. Infravörös érzékenységük miatt a terepi tárgyak és jelenségek hamis színnel jelennek meg, pl. a zöld vegetáció a vörös árnyalataiban látható.

Az előhívás szerint két színesfilm-típust különböztethetünk meg, a fordítós színes filmet (dia) és a negatív filmet.

Abban az esetben, ha a légifényképezésre 0,4 - 0,9 μm tartománynak csak egy bizonyos részét használjuk, akkor egysávos fényképezésről beszélünk mint pl. a pankromatikus fényképezés. Viszont ha a spektrum különböző sávjaiban külön-külön egy időben készítünk felvételeket akkor multispektrális fényképezésről beszélünk. A többsávos fényképezést úgy oldják meg, hogy több kamerát építenek össze, az optikai tengelyek párhuzamosságát nagy pontossággal biztosítva. Az egyes kamerák elé szűrőket helyeznek, amelyek az elektromágneses sugárzásnak csak egy-egy keskeny sávját engedik át. A filmek spektrális érzékenysége szabta hullámhossz felső határát a pásztázó letapogató rendszerek fejlesztésével sikerült feloldani.

A fényképezés területén a digitális szenzorok kifejlesztésével (a 90-es években) megjelent egy új adatnyerési eljárás, a digitális fényképezés. A digitális fényképezés során a film szerepét detektorok és hozzá kapcsolt memória veszi át. Ennek értelmében az optikai lencserendszer mögött – a korábbi film helyett - elektronikus érzékelők helyezkednek el, melyek a fényjeleket elektronikus jelekké alakítják. Az elektronikus jeleket ezután processzorok segítségével feldolgozzák, és digitális formában, memóriában tárolják (http://hu.wikipedia.org/). A képalkotó rendszerekben az adatnyeréshez használt érzékelők két csoportját különböztetjük meg:

  • CCD érzékelő (Charge Coupled Device = töltéscsatolt eszköz)

  • CMOS (Complemetary Metal Oxide Semiconductor = kiegészítő fémoxid félvezető).

Mind a CMOS, mind a CCD esetén a fény érzékelése fotodiódákkal történik, amelyekben a fény hatására elektromos töltés keletkezik. A töltés nagysága a beeső fény intenzitásával arányos. A kép pixeljének méretét a fotodióda mérete határozza meg, így az elérhető kép felbontása a fotodiódák számától és sűrűségétől függ.

A CCD és a CMOS technológiák között annak ellenére, hogy lényegében azonos elven működnek több eltérés is van. A CCD érzékelők értékeinek kiolvasása sorosan történik. A soros kiolvasás azt jelenti, hogy csak a sor végén lehet érzékelni a képpontok töltését, így nincs lehetőség egy pixel megcímzésére az érzékelőn belül. Az analóg - digitális átalakító és az összes vezérlőáramkör külsőleg, az érzékelőn kívül van elhelyezve. A CMOS érzékelőkben minden képponthoz elhelyezhető az elektron-feszültég átalakító. Ennek köszönhetően az érzékelő minden egyes képpontja külön olvasható (címezhető). Az egyes cellák egy ütemben megvalósítják a foton-elektron és az elektron-feszültség konverziót (http://pixinfo.com/cikkek/erzekelok4).

A CCD-k gyártása bonyolultabb és költségesebb, addig a CMOS áramkörök előállítása egyszerűbb és olcsóbb (http://www.seria.hu/cikkeink/Eleslatas/ Eleslatas.html).

A digitális fényképezőgépek további tárgyalása a modul keretében nem történik. Ennek a témának a részletes leírása a Fotogrammetria című tantárgy része (FOT16).