Digitale bilder har mange ansikter

Transkript

1 Digitale bilder har mange ansikter En oversikt over teknologi, egenskaper og muligheter Ivar Maalen-Johansen, IMT, UMB Kilder: TerraTec AS + sensorleverandører

2 Innhold Digitale bilder før og nå Kamera Prosess fra opptak til ferdig bilde Multispektrale bilder Bruksområder

3 Tradisjonelle flykamera Leica RC 30 Z/I RMK TOP

4 Prinsippskisse Tradisjonelle flykamera

5 Pankromatisk film (vanleg( Flyfilm vanleg sv/kv kv-film): Dekkjer det synlege spekteret (ca µm) Finkornig/høg g detaljoppløysing Mykje brukt til vanleg kartlegging Fargefilm: Dekkjer det synlege spekteret (ca µm) Meir grovkornig enn pankromatisk film/lågare detaljoppløysing God ved bildetolking Mykje brukt til vanleg kartlegging Høg g kontrast - vanskeleg i skuggeparti Infraraud film (IR): Dekkjer det nær-infrarauden (NIR) spektralområdet (ca µm) God til vegetasjonskartlegging og til identifikasjon av vasshaldig overflate IR-film finst både som svart/kvit og falsk-fargefilm begge kan overlappe deler av det synlege spekteret Høg g kontrast - vanskeleg i skuggeparti

6 Filmtyper Fargebilde Svart/hvitt (gråtone( gråtone) - bilde Infrarødt (IR) - fargebilde Filmtype måm velges (på forhånd) etter behov og formål

7 Fra opptak til digitalt bilde for tradisjonelle flykamera Opptak på (analog) film Fremkalling Skanning

8 Hva er et digitalt flykamera? Filmen som sensor og lagringsmedium er erstattet med elektronikk (CCDbrikke ++) Det finnes mange digitale kameraer tilgjengelig i markedet som kan brukes i fly, men vi skal se på de som har som mål å erstatte dagens kamera som benyttes til kartleggingsformål. CCD frame sensor with electronics

9 Bruk av digitale kamera; hva skjer? Opptak med CCD brikker Samtidig opptak av sv/hv, farge og IR fargebilder Med identisk eksponering er alle bilder georeferert når ett bildesett/bånd er georeferert Mer informasjon i bildene (12 databit pr. bånd/kanal) Stabil geometri og reduserte geometriske feilkilder (bl.a. ingen filmdeformasjon)

10 Begrep Bildemålestokk er ikke lenger et like sentralt begrep siden avbildningsmetodene er endret I stedet: Bakkeoppløsning = Geometrisk utstrekning av bildeelementene i terrengmålestokk (Ground Sampling Distance, GSD) Multispektrale data; alle bånd (RGB, NIR og sv/hv) er lagret og kan brukes separat og sammen. Dette gir store tolknings- og automatiseringsmuligheter

11 Hva er tilgjengelig av kameraer i dag? Leica ADS 40 ZI DMC Vexcel UltraCamD

12 Linjesensor: Leica ADS40 Panchromatic backwards Blue band Green band NIR band Red band Panchromatic nadir Panchromatic forward

13 ADS40 prinsipp skisse 1 10 linjer 3 x 2 pan 14 o (bak) 0 o (nadir),28 o (frem) R, G, B 14 o (frem) Nir 2 o (bak) Ikke behov for FMC/bilde vandrings kompensator NB! Identisk eksponering/integrering for alle 10 linjene. bakover RGB lines 14.2 NIR line 28.4 fremover Forskjøvet med ½ pix Focal plan

14 ADS40-bilde Ett langt, sammenhengende bilde for hvert bånd, sammensatt av mange bildelinjer (1 x 8000 piksler) som alle har sin ytre orientering. Samme prinsipp som mange satellittbilder.

15 Flatesensorer Bildegeometri omtrent som dagens kameraer Siden det ikke finnes store nok CCDsensorer, må bildet settes sammen av flere småbilder, typisk 4000 x 7000 piksler To aktuelle system: Z(I Imaging DMC og Vexcel UltraCamD 7k x 4k

16 The Post Processing 4 overlapping images image mosaicking DMC calibrated camera heads geometric and radiometric tie point area correction check calibration with tie points mosaicking fusion with color composite

17 Vexcel UltraCamD 9 pankromatiske CCD (4,0 x 2,7k piksler) 9 µm Piksel størrelse Utskiftbar optikk (100, 125, 75 mm) 4 multispektrale CCD (4008 x 2672 piksler) 9 µm Piksel størrelse optikk 28 mm Bildestørrelse 23 x 15 cm (11,5 x 7,5k piksler) FMC (bildevandringskompensasjon) 1,3 bilder pr. sek.

18 Master Cone 4 Color Cones Panchromatic

19 Master Cone UltraCamD

20 Design of the Focal Plane Master Cone with 4 Sensor Elements

21 Cone # 2, 2 Sensor Elements

22 Cone # 3, 2 Sensor Elements

23 Cone # 4, 1 Sensor Element

24 Tie Points at overlapping areas

25 pixel (x) pixel (y) Flight Direction Image Geometry is based on the Rigid Master Cone

26 Multispektrale (RGB+NIR) bilder RGB og NIR

27 Andre typer digitale flykamera Mellomformat -kamera (4k x 4k) Benyttes sammen med laserskanning Felles orientering med laser Mange små bilder, men stort potensiale for effektiv produksjon av ortofoto

28 Bildekvalitet Radiometrisk oppløsning 12 bit gir høyere dynamikk og informasjon både i lyse og mørke deler av bildet Skannede analoge bilder er oftest i 8 bit (256 verdier)

29

30 Mulig å se detaljer i skyggene

31 Produkter og bruksområder Tradisjonelle produkter: Ortofoto (fargebilder) Kartkonstruksjon (s/h + mer og mer fargebilder) Terrengmodellering (fargebilder) Visualisering (fargebilder)

32 Produkter og bruksområder Nye produkter/muligheter: Multispektrale bildedata med separate bånd (R+G+B+IR+Sv/hv) gir muligheter for automatisert bildeanalyse og tolkning. Tidligere bare mulig med satellittbilder. Andre krav til værforhold og fototidspunkt Bedre bildekvalitet, både geometrisk og radiometrisk, gir bedre produkt

33 Photomission Dec 15th, 03 4:00 pm Sun Angle: -2 deg After Sunset

34 After Sunset

35 Sted: Fredrikstad RGB GSD 9cm Solhøyde ca. 20º

36 Sted: Fredrikstad RGB GSD 9 cm Solhøyde ca. 20º

37 Sted: Fredrikstad IR GSD 18cm Solhøyde ca. 20º

38 Sted: Fredrikstad IR GSD 9 cm Solhøyde ca. 20º

39

40 Status for hel-digitale flybilder i Norge 2005 Ikke lenger framtidsvyer! TerraTec AS fotograferte i fjor ca 9000 km² med Vexcel UltraCamD i Norge. I år er også Blom Geomatics på banen. Store ortofotoprosjekt framover gir marked for digitale sensorer (Norge i bilder) Nye kundegrupper (skog, miljø, forvaltning) kommer til?

41 Takk for oppmerksomheten!