Čo je pixelovo-metrická kalibrácia (mm na pixel)?

Pixelovo-metrická kalibrácia (mm na pixel)

Pixelovo-metrická kalibrácia je krok, ktorým obraz dostane mierku v milimetroch na pixel. Dĺžka v pixeloch sa potom stane dĺžkou na zemi.

Bez tejto mierky obraz ukazuje, že prvok existuje, ale nie, aký je veľký. Mierka sa nazýva aj vzdialenosť vzoriek na zemi (GSD), keď obraz pochádza z dronu alebo lietadla.

Mm na pixel a vzdialenosť vzoriek na zemi

Hodnota mm na pixel hovorí, koľko zeme pokrýva jeden pixel. TxDOT definuje vzdialenosť vzoriek na zemi ako vzdialenosť medzi stredmi pixelov na zemi. Pri snímke z dronu sú tieto dve hodnoty rovnaké, GSD je zapísané v milimetroch.

Malá hodnota znamená jemný detail. Veľká hodnota znamená hrubý detail. Hodnota je prevrátenou hodnotou počtu pixelov na milimeter. Pri 0,5 mm na pixel pokrýva 1 mm zeme 2 pixely.

Ako sa zisťuje mierka

Mierku snímky z dronu možno zistiť dvoma spôsobmi.

Referenčný objekt. Vydeľte známu dĺžku objektu na snímke jeho dĺžkou v pixeloch. Mierka dlhá 100 mm, ktorá sa rozprestiera na 500 pixeloch, dáva 0,2 mm na pixel.

Geometria kamery. Caltrans Surveys Manual udáva mierku fotografie ako ohniskovú vzdialenosť vydelenú výškou nad terénom. Mierka 1:2400 znamená, že 1 palec na fotografii zodpovedá 2400 palcom na zemi. Vzdialenosť na zemi je potom vzdialenosť na senzore vydelená mierkou. Pre pixel to dáva:

• mm na pixel = veľkosť pixela na senzore × výška letu ÷ ohnisková vzdialenosť.

Napríklad pixel 4 mikrometre, objektív 24 mm a výška 10 m. Hodnota je 0,004 mm × 10 000 mm ÷ 24 mm, čo je 1,67 mm na pixel. Tieto hodnoty sú len ilustračné.

Nižšia výška letu dáva menšiu hodnotu mm na pixel. TxDOT stanovuje maximálnu GSD 1,5 cm pre podrobné mapovanie dopravnej infraštruktúry.

Kalibrácia kamery a skreslenie objektívu

Vzorec pre kameru vyššie používa ohniskovú vzdialenosť objektívu. Skutočný objektív je séria šošoviek, takže dráha svetla nie je vždy priama. USGS uvádza, že priamka v scéne nie je potom priamkou v obraze. Tento jav je skreslenie objektívu.

Kalibrácia kamery opisuje dráhu svetelného lúča, ktorý vstupuje do kamery. Jej parametre vnútornej orientácie sú ohnisková vzdialenosť, poloha hlavného bodu a parametre skreslenia objektívu.

USGS uvádza, že laboratórna kalibrácia sa pre senzory UAS považuje za nepraktickú. Kalibračné parametre sa môžu medzi laboratóriom a terénom zmeniť, lebo senzory nie sú stabilné. Najbežnejšou metódou je samokalibrácia v teréne. Softvér zistí parametre zo spojovacích bodov spárovaných naprieč snímkami spolu s riedkou sadou vlícovacích bodov na zemi.

Prečo sa mierka mení naprieč obrazom

Vzorec mierky platí pre jednu výšku letu nad zemou. Caltrans manuál vysvetľuje, že zem nie je rovná. Reliéf mení výšku letu nad každým bodom, takže mierka leteckej snímky sa mení s nadmorskou výškou objektov v nej. Jedna hodnota mm na pixel potom platí len pre jednu výšku letu.

Naklonenie kamery aj reliéf posúvajú prvky na snímke. Manuál definuje ortofotomapu ako kópiu, v ktorej sú tieto posuny odstránené.

Čo hodnota mm na pixel nehovorí

Hodnota mm na pixel je veľkosť pixela. Nie je to presnosť merania. Usmernenia USGS pre snímky UAS stanovujú pravidlo pre vlícovacie body. Ich presnosť musí byť aspoň trikrát lepšia než presnosť, ktorú potrebujete zo snímok. Uzatvárajú, že presnosť údajov nemá priamy vzťah k GSD. Súbor s GSD 1 cm môže dosiahnuť presnosť 6 cm, ak vlícovacie body majú presnosť 2 cm alebo lepšiu. Menšia GSD pomáha identifikovať ciele na zemi, ale z nej nesmiete odvodzovať vyššiu presnosť.

Vlícovanie spája snímku so zemou. Caltrans manuál uvádza, že fotogrametrické prieskumy umiestňujú na zem vlícovacie body. Tie vzťahujú fotografie k horizontálnemu a vertikálnemu vzťažnému údaju projektu.

Prečo na tom záleží pri vozovke

Prevádzkovatelia hodnotia stav letiskovej vozovky Indexom stavu vozovky (PCI), ktorý sa riadi normou ASTM D5340. Predpis FAA AC 150/5380-6C o tom hovorí v časti o riadení vozoviek. Príručky PAVER pre poruchy určujú niektoré stupne závažnosti šírkou trhliny:

• Na asfalte je nevyplnená pozdĺžna alebo priečna trhlina nízkej závažnosti, keď jej priemerná šírka je 6 mm alebo menej.
• V betóne je nevyplnená trhlina rohového lomu nízkej závažnosti, keď je jej priemerná šírka menšia než asi 3 mm.

Pixel musí pokrývať menej zeme, než je šírka trhliny. Inak trhlina nevyplní jeden pixel. Pri 1,67 mm na pixel pokrýva trhlina šírky 6 mm asi 3,6 pixela.

Letecké prieskumné snímky môžu byť oveľa hrubšie. FAA AC 150/5300-17C prijíma letiskové ortofotosnímky s GSD 0,25 až 1,0 ft (7,5 až 30 cm). Pri 7,5 cm na pixel pokrýva jeden pixel 75 mm zeme. Trhlina 6 mm je potom oveľa užšia než jeden pixel. Takýto obraz mapuje letisko, ale trhliny nemeria.