Hordozó réteg: a légi fotogrammetriában film, a földi fotogrammetriában film, vagy üveglemez.

Távérzékelés Fényképészeti felvevőrendszerek (EENAFOTOTV, ETNATAVERV) Erdőmérnöki szak, Környezettudós szak Király Géza NyME, Erdőmérnöki Kar Geomatikai, Erdőfeltárási és Vízgazdálkodási Intézet Földmérési és Távérzékelési Tanszék

Fényképészeti felvevőrendszerek Film Érzékelő radiometriai, spektrális, geometriai felbontás Adattároló Kamera Kameratörzs Optika

Film felépítése 1. Emulzió Fényérzékeny fotokémiai anyag Ezüsthalogenid (brómezüst) Zselatin Hordozó Síkpárhuzamos lemez (planparalell) Film

Film felépítése 2. Emulzió Hordozó réteg Emulzió: zselatinrétegbe ágyazott fényérzékeny ezüsthalogenid, elsősorban AgBr kristályok vagy szemcsék, mintegy 10 9 AgBr molekula szemcsénként, szemcseátmérő cca. 1 µm, emulzióvastagság cca. 10 µm. nagyobb torzulások! Hordozó réteg: a légi fotogrammetriában film, a földi fotogrammetriában film, vagy üveglemez. kisebb képformátum!

Fényképészeti folyamat nem megvilágított AgBr megvilágított AgBr a) megvilágítás b) látens kép megvilágított AgBr nem megvilágított AgBr kimosva redukált ezüst (Ag) c) negatív előhívás fekete-fehér negatív eljárás nem megvilágított AgBr megvilágított AgBr eltávolítva d) előzetes előhívás redukált ezüst (Ag) fekete-fehér fordítós eljárás e) pozitív előhívás egy egyenletes megvilálágítás után

Feketedés Definíció: D = Φ0 1 log = log = Φ τ logo Ahol: D : feketedés (fedettség denzitás) Φ 0 : filmre jutó fényáram Φ: filmen átjutó fényáram τ: átlátszóság (transzparencia) O = 1/τ: áttetszőség (opacitás) Φ0 Pld. D = 1 Φ =, τ = 10 0,1

Feketedési görbe 1 D = log = logo τ Mérés : denzitométerrel D : feketedés H : megvilágítás E : fénybesugárzás t : megvilágítási idő α alul - normál felül - α : meredekségi szög log E t = log H exponálási tartomány

Gradáció γ Az emulzió feketedési eltérései megjelenítésének, kontraszt-visszaadási képességének mérőszáma ( D) γ = tanα ( ) D = γ log H ( D ( log H )) γ < 1 : lágy < ( D ( log H )) γ 1 : normál ( D ( log H )) γ > 1 : kemény > Gamma érték: 0,4 0,6 0,9 1,5 3,5 Negatív: igen lágy lágy normál kemény

Fényképészeti érzékenység Adott feketedési szint eléréséhez szükséges besugárzás mérőszáma D α = = 1 α2 γ1 γ 2 Mérőszámok: magas érzékenység alacsony érzékenység DIN: német szabvány: logaritmikus, lineáris ASA: amerikai szabvány: nem lineáris α 1 α 2 log H DIN: ASA: 12Pld. egy 15 100 ASA 18 érzékenységű 21 24 film 27adott besugárzás 30 33 mellett azonos feketedési szintet jelent, mint az 50 ASA 12 25 50 100 200 400 800 1600 érzékenységű kétszeres besugárzás mellett.

Spektrális érzékenység Fekete-fehér filmek Ortokromatikus Pankromatikus Infra Színes filmek Színhelyes színes Infraszínes Spektrozonális filmek Kétrétegű vízbehatoló film

Spektrális érzékenység S λ Spektrális érzékenység : Érzékenység a λ hullámhossz függvényében 1 log S λ Ajánlott szűrők: UV sárga Pankromatikus FF film 2-1 300 400 500 600 700 800 λ (nm)

Spektrális érzékenység S λ Spektrális érzékenység : Érzékenység a λ hullámhossz függvényében log S λ sárga Ajánlott szűrők: vörös IV 1 2 Infravörös FF film -1 300 400 500 600 700 800 900 λ (nm)

OPTIKAI ALAPOK A képalkotás minősége Szűrők és színek Az emberi szem három spektrumtartományban érzékel: kék zöld vörös Additív alapszínek A szem a (monokromatikus) spektrális színeket egymástól elválasztani nem képes!

OPTIKAI ALAPOK A képalkotás minősége Szűrők és színek Additív alapszínek kék zöld vörös Szubtraktív alapszínek cián bíbor sárga fehér vörös fehér kék fehér zöld Szűrők segítségével!

A színes film Színérzékenység Színezék kék Sárga szűrő zöld (+kék) vörös (+kék) sárga magenta cián hordozóréteg

OPTIKAI ALAPOK A képalkotás minősége Szűrők és színek Színhatás szűrő vörös zöld kék cián bíbor sárga fekete fehér sárga bíbor cián kék zöld vörös Szubtraktív színkeverés Additív színkeverés

Spektrális érzékenység S λ Spektrális érzékenység : Érzékenység a λ hullámhossz függvényében Ajánlott szűrő: log S λ UV Színes film 1 kék zöld vörös 2-1 300 400 500 600 700 800 900 λ (nm)

Spektrális érzékenység S λ Spektrális érzékenység : Érzékenység a λ hullámhossz függvényében Ajánlott szűrő: log S λ sárga Színes infravörös film 1 2 zöld - kék vörös - zöld infravörös - vörös -1 300 400 500 600 700 800 900 λ (nm)

Geometriai felbontóképesség teszt-tábla Az 1 mm-en belül még elkülöníthető maximális vonalszám Mértékegység: vonalpár/mm Optika Fényképezés (Digitalizálás) Meghatározás teszt-táblával (magas vagy alacsony kontraszt, optikai képalkotásnál radiális és tangenciális) Teszt-tábla előnye: egyszerű meghatározás Teszt-tábla hátrányai: szubjektív (megfigyelő személy) információk csak a határterületről a részfolyamatok összhatása nem ismerhető meg (optikai, fényképészeti) Légi felvételek geometriai felbontóképessége: kb. 20-50 vonalpár/mm

Geometriai felbontóképesség kontrasztátviteli függvény Segítségével I a teljes légifényképező rendszer minősége számszerűen jellemezhető. A függvény azt fejezi ki, hogy a felbontási határ felett a tárgy kontrasztja a képen miképpen I max. változik a jelméretek függvényében. I max. Ι: I min. Tesztmintából Ι : Ι: fényerősség : δ: képi tárgyi vonaltávolság F: f: helyi frekvencia I min. δ = 1 Ff Tárgy(minta) Képsík Tárgy (minta-) Képkontraszt: I C = I max. max. I + I min.. min..

A KÉPMINŐSÉG LEÍRÁSA Felbontóképesség Kontraszt-átviteli függvény C Kontrasztátvitel: CT = C CT(%) Két fényképező rendszer közül azt tekintjük 100 jobb minőségűnek, melynek átviteli függvénye magasabban halad 90 80 70 60 adott kombináció 50 össz CT-függvénye az egyes CT-függvények összege 40 30 20 10 0 0 Előnyök: objektív (mérhető) információk minden helyi frekvenciáról (pld. CT optika + CT fénykép = CT optika+fénykép 10 20 30 Hátrány: bonyolult meghatározás 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Vonalpár/mm

Kamerák Mérőkamerák Űr Légi Földi Nem mérőkamerák (Amatőr) Középformátumú Kisformátumú Különleges kamerák Panorámakamera Hemiszférikus kamera

Mérőkamerák Belső tájékozás elemei Optikai elrajzolás Kiegészítő információk

Mérőkamerák

Mérőkép

Jelenlegi mérőkamerák Leica RC30 (Wild RC-20) Z/I Imaging RMK Top (Zeiss RMK Top) 23 cm * 23 cm Vákuumos leszívóberendezés Motoros film-továbbítás Képvándorlás-kiegyenlítés (Forward Motion Compensation FMC) Giroszkópos stabilizátor Automatikus fénymérés GPS / INS Kiváló optikák: 150 és 300 mm Adatok ráfényképezése a képre

OPTIKAI ALAPOK Optikai képalkotási modellek Egyszerűsített optikai modell P BP Bl KP r Optikai tengely τ τ τ P BP : Belépő pupilla Bl : Blende (fényrekesz) KP : Kilépő pupilla P BP közép, AP közép P : Fősugarak

OPTIKAI ALAPOK Optikai képalkotási modellek Funkcionális modell (centrálperspektíva) P r = r c tanτ c tanτ Optikai tengely τ VK τ τ c F P VK : Vetítési középpont c : Kameraállandó F : Képfőpont

OPTIKAI ALAPOK Optikai képalkotási modellek r : az elrajzolás radiális irányú c : szabadon választható! pld. r Elrajzolás r = r c tanτ i i i = r c tan τ = 0 r egy adott -re, ahonnan i c = r i tanτ i

OPTIKAI ALAPOK Optikai képalkotási modellek Elrajzolás: meghatározás goniométerrel r Beosztás a képsíkban KP BP Mérőkamera A távcső az optikai tengellyel τ szöget zár be T τ mérése adott r -nél A mérőkamerák elrajzolása < 10µm

OPTIKAI ALAPOK Optikai képalkotási modellek Elrajzolási görbe dc d r i = dc tanτ i r i c A radiális elrajzoláshoz tangenciális elrajzolás társul!

A látószög f=25 f=50 mm f=100 f=1000 mm mm mm s / 2 VK τ F c VK : Vetítési középpont c : Kameraállandó F : Képfőpont S : képméret

OPTIKAI ALAPOK A képalkotás minősége Fényelhajlási képéletlenség A fény hullámtermészete + a fény elhajlása a kör alakú rekesznyíláson át (a besugárzás megvilágítás - erőssége) A rekesz és a szóródási kör kapcsolata: u b = f d u : a szóródási kör átmérője( ) b : rekesznyílásérték µm Központi fényelhajlási folt (szóródási kör ) + interferencia gyűrűk f : az objektív fókusztávolsága d : rekesznyílás átmérője képsík

OPTIKAI ALAPOK A képalkotás minősége Lencsehibák: u[ µm] 30 Szférikus aberráció Kromatikus aberráció Asztigmatizmus Kritikus rekesznyílás Kóma Elhajlási életlenség 20 Lencsehibák csökkentése: a rekesznyílás szűkítésével (az optikai szélső sugarak kizárásával) 10 0 lencsehibák A lencsehibák csökkennek, a fényelhajlási képéletlenség Objektív A nő! 4 5,6 8 11 16 22 32 Objektív B Rekesznyílásérték b Kritikus rekesznyílás: azon rekesznyílásérték, amely mellett a képélesség maximális!

OPTIKAI ALAPOK A képalkotás minősége Mélységélesség Az optika alapegyenlete az éles leképzésre: t : tárgytávolság k : képtávolság f : fókusztávolság 1 + t 1 k = 1 f, vagy 2 ( t - f ) ( k f ) = f Mérőkamera fókusztávolsága rögzített, ezért: t k életlenség a képsíkban u k = b Légifényképnél: 1 0 k f t az életlenség elhanyagolható!

OPTIKAI ALAPOK A képalkotás minősége Mozgási képéletlenség A fénykép megvilágítása közben létrejövő képvándorlás: u elm. kép u elm. = v t c h = v t a kép c h v t u elm. Előnyök: : képvándorlás Gyors repülés és v : alacsony repülési repülési sebesség magasság (v, h) nagyobb kameraállandó t : a megvilágítási (c) idő nagyfelbontású filmek a kép : képméretarányszám (t) Repülés kedvezőtlen megvilágítási viszonyok között (t) Képvándorlás kompenzáció: FMC (Forward Motion Compensation) tárgy

r ξ = ξ0 c r 11 13 r η = η0 c r A centrális vetítés elve 12 13 ( X X 0) + r21 ( Y Y0 ) + r31 ( Z ) ( X X 0 ) + r23 ( Y Y0 ) + r33 ( Z Z0) ( X X 0 ) + r22 ( Y Y0 ) + r32 ( Z Z0 ) ( X X ) + r ( Y Y ) + r ( Z Z ) 0 23 0 33 0 ahol: c kameraállandó O (X 0, Y 0, Z 0 ) vetítési középpont H (ξ 0, η 0 ) képfőpont P (X, Y, Z) tárgypont P (ξ, η) képpont r ik forgatási mátrix elemei

X = Y = Y X 0 A centrális vetítés elve 0 + + ( Z Z ) ( Z Z ) 0 0 r r 11( ξ ξ0 ) + r12 ( η η0 ) r13 31( ξ ξ0 ) + r32 ( η η0 ) r33 ( ξ ξ0 ) + r22 ( η η0 ) r23c ( ξ ξ ) + r ( η η ) r c r r 21 31 0 32 0 33 c c ahol: c kameraállandó O (X 0, Y 0, Z 0 ) vetítési középpont H (ξ 0, η 0 ) képfőpont P (X, Y, Z) tárgypont P (ξ, η) képpont r ik forgatási mátrix elemei

Légifényképezés

Légifényképezés Megnevezés Jelölés Mértékegység Érték Kép méretaránya mb 1 : 28 284 Kameraállandó c m 0,152 Repülési magasság h=c*mb m 4299,209 Soron belüli átfedés l % 60% Sorok közötti átfedés q % 30% Képméret s m 0,23 Terepi képméret S m 6505,382 Egy kép által lefedett terület Fb=S 2 m 2 42320000 Bázishossz B m 2602,153 Sortávolság A m 4553,768 Hossz L m 4000 Szélesség Q m 4000 képek száma soronként nb db 4 sorok száma ns db 2 képek száma n db 8