Ugrás a tartalomhoz

Fotogrammetria 4., Mérőfénykép fogalma, jellemzői, mérőfénykép torzulások

Balázsik Valéria (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

4.6 A mérőkép torzulásai

4.6 A mérőkép torzulásai

A mérőkép a tárgy, terep centrális vetítéssel előállított képe, amely a tárgy, terep ortogonális vetületű térképéhez képest különböző torzulásokkal terhelt. Ezek a torzulások nem tekinthetők hibáknak, hanem a vetítési eljárások geometriai törvényszerűségéből adódnak. Az alábbiakban az egyes torzulásokat egy-egy képi pontra mutatjuk be, hangsúlyozva a fellépő képpont eltolódás irányát és kiküszöbölési lehetőségét. A képtorzulásokat a következő csoportosításban tárgyaljuk:

  • A képalkotó sugár torzulásai

    • Az objektív elrajzolásából eredő torzulás

    • A refrakció okozta torzulás

  • A képsíknak síktól való eltérése - filmbelógás

  • A képsík (film) méretváltozásából származó torzulás

  • A tárgysíknak a síktól való eltérése

    • a földgörbület okozta torzulás

    • magasságkülönbségből eredő torzulás

  • A képsík tárgysík nem párhuzamos voltából adódó látszati, vagy perspektív torzulás.

4.6.1 A képalkotó sugár torzulása

  • Az objektív elrajzolásából eredő torzulás

Ennek részletes leírása a 3-as modul 3.2.1.2 alfejezetében megtalálható. Ebben a csoportosításban az objektív elrajzolásával kapcsolatban azt emelnénk ki, hogy jellemzően radiális irányú eltérülése a képalkotó sugárnak és szabályos jellegű. Amikor a kameraállandó értékét határozzák meg, többek között azt is figyelembe veszik, hogy a képterületen észlelt elrajzolások abszolút értéke minimális legyen.

  • A refrakció okozta torzulás

4-14-3. ábra Refrakció

A refrakció jelenségéről a geodéziai műszerek, mérések kapcsán is olvashatunk. Azt a jelenséget nevezzük refrakciónak, amikor a fénysugár a különböző sűrűségű levegő-rétegeken való áthaladása közben, a fénytörés következtében kismértékben elgörbül. A fénysugár homorú része „fordul” a földfelszín felé, így a 4-14. ábrán látható módon a képpont a Nadírponttól kifelé Δp értékkel tolódik el az elméletileg hibátlan ponthelytől.

A refrakció jellemzői: körszimmetrikus, szabályos és N-re radiális irányú.

4.6.2 A képsíknak síktól való eltérése - filmbelógás

Fényképezéskor gondoskodni kell a film síkba fektetéséről. Ennek különösen nagy jelentősége van légifénykép készítésekor, hiszen a közel vízszintes helyzetű film saját súlyánál fogva is „belóghat”. Ennek elkerülésére vákumos berendezést alkalmaznak. Időnként így is előfordul, hogy valamilyen apró szennyeződés kerül a felvevőbe és amellett, hogy geometriai torzulást okoz, a „belógás” környezetében az eltérő képtávolság miatt képéletlenség jelentkezhet.

4-14. ábra Filmbelógás

A filmbelógás véletlen jellegű hiba, a kiértékeléssel nyert terepi adatok pontosságára csakis a belógás környezetében hat.

4.6.3 A film méretváltozása

A keretjelek a felvételkészítés pillanatában fényképeződnek a mérőképre. A keretjelek a felvevőkamera jelkeretén lévő furatok vagy ék alakú mechanikai jelek képi megjelenései. Ezek elhelyezkedése a képkoordináta-rendszerben, vagyis képkoordinátái, ugyanazon kamerával készült mérőképek esetén állandó értékeknek kellene lenni. (4.2.1 fejezet) Analóg fényképek fotográfiai előhívása közben (másodnegatívok és nagyítások előállításakor) a filmeket hosszabb-rövidebb ideig különböző folyadékban tartjuk, majd szárítjuk. Ennek következtében az analóg képek méretváltozást szenvedhetnek. Ennek ellenőrzése a keretjelek gyári adatként megadott képkoordinátái alapján lehetséges. A gyári adat a jelkeret keretjeleire vonatkozó koordináta értékek. A fényképen mért koordináták eltérése a filmen bekövetkezett méretváltozásból adódik. A méretváltozás lehet:

  • szabályos, ezen belül szimmetrikus

  • szabálytalan

4-15. ábra Film méretváltozása

Szimmetrikus méretváltozásról akkor beszélünk, ha a keretjelek közötti távolságok változása mindkét tengely irányában azonos mértékű. (4-15. ábra)

Az összefüggésben a1, a2, a3 és a4 a keretjelek távolságának névleges értékei és a’1, a’2, a’3, a’4 a képen mért keretjel-távolságok.

Affin méretváltozás akkor következik be, ha a torzulás a két tengely irányában eltérő, de egy-egy tengely irányát tekintve állandó. (4-15. ábra)

A filmek torzulására leginkább az affin torzulás jellemző.

Szabálytalannak nevezzük azt a méretváltozást, amikor a négy keretjel-távolság változásának mértéke eltérő. (4-15. ábra)

A szimmetrikus és az affin torzulás figyelembe vehető analóg kiértékeléseknél a műszeres munkáknál, analitikus és digitális eljárás esetén számítással. A szabálytalan torzulású képek fotogrammetriai feldolgozásra csak akkor alkalmasak, ha a kiértékelés pontossági igénye azt megengedi.

4.6.4 A tárgysík síktól való eltérése

A tárgysík síktól való eltérését a földgörbület, illetve a terepi magasságkülönbség okozhatja.

  • A földgörbület okozta torzulás

4-16. ábra Földgörbület

A földgörbület okozta torzulással csak az 5000 m-t meghaladó, nagy relatív repülési magasság mellett készült légifényképek esetén kell számolnunk. Mivel a fotogrammetriai kiértékelések az elméleti gömb Nadírpontban érintő síkjára vonatkoznak, ezért a 4-16. ábra szerint a Nadírponttól a kép szélei felé haladva a képpont eltolódásának értéke, Δp nő.

A földgörbület okozta torzulás szabályos jellegű, a Nadírpontra radiális irányú hiba. A nagy magasságban készült felvételeknél a refrakció és a földgörbület okozta torzulás közel azonos nagyságú, de ellentétes irányú, így ezek egymást kiejtő, de legalábbis csökkentő hibák, a gyakorlatban ezeket figyelmen kívül hagyjuk.

  • A magasságkülönbség okozta torzulás

4-17. ábra Magasságkülönbség okozta torzulás

Hegy- és dombvidéki területekről készült felvételen csak a vonatkozási síkon lévő pontok leképződése tekinthető hibátlannak. Az ettől eltérő magasságban lévő pontok nem megfelelő helyen képződnek le. A vonatkozási alapsíkhoz képest magasabban lévő pontok a Nadírponttól kifelé, az alacsonyabban lévő pontok befelé tolódnak el. A Nadírpontban a képpont eltolódása nulla, a képszélek felé haladva mértéke arányos a Nadírtól mért távolsággal.

A magasságkülönbség okozta torzulás szabályos jellegű, N-re radiális irányú.

4.6.5 Perspektív torzulás

Párhuzamos helyzetű tárgysík-képsík esetén a tárgysíkon lévő alakzatok képe hasonló lesz az eredeti alakzathoz, a képsík egészét azonos méretarány jellemzi. Amennyiben a centrális vetítés nem párhuzamos síkok között történik (4-18. ábra), a képsíkon a képdőlésből származó perspektív vagy látszati torzulás jelentkezik és pontról pontra változó hossz és szögtorzulások lépnek fel.

4-18. ábra Perspektív torzulás

A képpont eltolódás mértékét az alábbi összefüggésből határozhatjuk meg:

ahol r a képi pont radiális távolsága a szögtartó ponttól (4.4 fejezet), a kameratengely dőlésszöge, α a torzulásmentes egyenes és a szögtartó pontról az adott pontra menő irány egymással bezárt szöge.

A perspektív torzulás szabályos jellegű, a szögtartópontra radiális irányú.

Légifényképezéskor gyakorlatilag nem biztosítható, hogy a kép síkja tökéletesen vízszintes legyen, tehát csak közel függőleges tengelyű felvételeket készítünk. Általában a terepre sem jellemző, hogy tökéletesen sík, így az esetek többségében a mérőképen a képdőlésből és a terep magasságkülönbségeiből eredő, valamint az előzőekben említett valamennyi torzulás együttes hatásával találkozunk.(4-19. ábra)

4-19. ábra Perspektív és magasságkülönbségből eredő torzulás együttes hatása

A fotogrammetria feladata, hogy a képen előálló, többszörösen torzult alakzatból a tárgyak ortogonális vetületű képét előállítsa.