Ugrás a tartalomhoz

Fotogrammetria 4., Mérőfénykép fogalma, jellemzői, mérőfénykép torzulások

Balázsik Valéria (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

4.7 Digitális képek

4.7 Digitális képek

Fotogrammetriai kiértékelésekkor analóg és digitális képekkel egyaránt találkozhatunk. Az analóg képekkel kapcsolatos fogalmakat a modul előző fejezeteiben tárgyaltuk, ebben a fejezetben a digitális mérőképre vonatkoztatjuk az ott megismerteket.

4.7.1 Mi a digitális kép?

A digitális kép, vagy digitalizált kép felfogható gij elemekből álló kétdimenziós mátrixként. (4-20. ábra) Minden elem egy Δξ·Δη nagyságú felület, ezért nem képpontról, hanem képelemről vagy pixelről (picture x element) beszélünk. Az elemeknek ismert a helye (sora és oszlopa), és ezt az i, j sor- és oszlopindexekkel adjuk meg. Az elemekhez tartozó értékkészlet 0-tól 255-ig terjed, és az elemek szürkeségi fokozatának értékét tartalmazza bináris kódolással. A 0-s érték a fekete, a 255-ös érték a fehér árnyalatnak felel meg. Színes képek esetében a pixelek szürkeségi fokozatát több spektrális sávban is rögzítjük.

4-20. ábra Digitális kép

  • Digitális kamerával készült képek

Digitális képet készíthetünk digitális kamerával, amely ugyanúgy, mint az analóg fényképezés esetében, lehet fotogrammetriai felvevő, vagy ún. digitális amatőrkamera. A digitális felvevővel készült képek is az objektív által megvalósított centrális vetítésű képek, melyek rögzítése nem fényérzékeny filmen, hanem a vetítési középponttól kameraállandó távolságban elhelyezett szenzorok segítségével valósul meg. A fotogrammetriai felvevővel készült digitális kép mérőkép, ismerjük a belső adatait, így a felvételi sugárnyaláb matematikai értelemben visszaállítható. A digitális fotogrammetria is lehetőséget biztosít amatőrkamerával készült képek kiértékelésére. Ma már számos szoftver támogatja az amatőrkamerás felvételek belső adatainak utólagos meghatározását. Digitális képek esetében a külső adatok - akárcsak az analóg képeknél - a felvételi hely térbeli koordinátái (3), valamint a képet létrehozó sugárnyaláb térbeli helyzetét rögzítő 3 szögérték.

  • Analóg képek digitalizálása

Digitális képet létrehozhatunk közvetett módon, analóg kép digitalizálásával, szkennelésével. Az analóg és digitális fotogrammetriai kamerákkal készült felvételek felbontóképességét (AV) összehasonlítva, előbbinél a fényérzékeny réteg szemcsemérete (0,5-2,0μm), utóbbinál a képsíkban elhelyezett szenzorelem mérete (~4·4μm) a meghatározó. A jelenlegi technika még nem képes olyan kisméretű szenzorelemek és azokból kialakított hibamentes érzékelő felület előállítására, amely az analóg fényképezéssel elérhető felbontást meghaladná. Mivel a fotogrammetriai feldolgozással nyert adatok pontosságát elsődlegesen a kép felbontóképessége befolyásolja, és azért, mert nem mindig áll rendelkezésre digitális felvevő, gyakran a felvételeket analóg kamerával készítik, és csak utólag digitalizálják. A fotogrammetriában az analóg képek digitalizálásánál alkalmazott szkennereket kétféle módon csoportosíthatjuk:

  1. A szenzorok elhelyezkedése szerint

    • egyes detektorok (soron belüli letapogatás)

    • soros detektorok (sor egyidejű letapogatása)

    • négyzet alakú detektormátrix (képrészek letapogatása, képrészek egyesítése a sarokpontok segítségével)

  2. Pontosság szerint

    • fotogrammetriai szkennerek (~1μm pontosság, magas ár))

    • irodai vagy asztali szkennerek (kisebb pontosság, alacsony ár)

Analóg képek digitalizálásánál az eredeti kép felbontóképességének „megőrzése” érdekében rendkívül fontos a megfelelő digitalizálási intervallum (ΔD) megválasztása. Szkenneléskor a digitalizálási intervallum megadása a DPI (Dots Per Inch - az inch-enként előforduló képpontok száma) érték beállításával történik. (Példa: egy 250 DPI-s felbontással ~0,1mm-es képpontot kapunk.) A túl nagy digitalizálási intervallum információveszteséget eredményezhet. Ha a DPI értékével túl kicsi digitalizálási intervallumot állítunk be, akkor a digitális képen a zaj megnőhet. Ideális esetben a digitalizálás intervalluma megegyezik a szenzorelem méretével.

Összefüggés a felbontóképesség és a digitalizálási intervallum között:

4.7.2 A digitális kép torzulásai

A digitális felvevővel készült képeket és az utólagosan digitalizált képeket is terhelik a centrális vetítésből és az optikai leképzésből eredő torzulások. Emellett azokkal a torzulásokkal kell számolnunk, amelyek a digitális felvevőkkel történő érzékelésből és a szkennelés sajátosságaiból fakadnak. A 4.6 fejezetben sorolt torzulások közül digitális képek esetében nem beszélhetünk filmbelógásról és a film méretváltozásáról, viszont a torzulások kiegészülnek az alábbiakkal:

  • A szenzorelemek elhelyezkedési szabálytalanságai az érzékelő felületen (digitális kameráknál és szkennerekben)

  • Digitális átalakításnál a letapogatási sebesség nem szinkronizált a szenzor méretével → affin torzulást eredményez (szkennereknél)