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Zur stereoskopischen auswertung von Überweitwinkel-Luftbildern
15 Zur stereoskopischen Auswertung von Uberweitwinkel-Luftbildern yon A. BUCHHOLTZ Dresden In neuerer Zeit haben Reihenmesskammern mit sehr grossem, weit fiber 100g hinausgehendem Bildwinkel immer mehr zunehmende praktische Bedeutung erlangt. Und zwar hauptsiichlich ffir die A u f n a h m e solcher Bilder, die stereoskopisch ausgewertet werden sollen. Deswegen erhebt sich die Frage, inwiefern die bisher bekannten Typen stereoskopischer Auswerteger~ite der modernen Aerophotogammetrie auch ffir ~berweitwinkel-Bilder geeignet sind. Bezfigiich der ffir die analytische Aerophotogrammetrie wichtigen Stereokomparatoren ist diese F r a g e wohl in positivem Sinn zu beantworten, da es sich in solchem Fall j a nur um die Messung von Bildkoordinaten und deren Parallaxen handelt. Dasselbe gilt auch ffir Stereometergeriite ohne Korrektionsvorrichtungen bezfiglich vom Normalfall abweichender ~iusserer Orientierung der auszuwertenden Bilder. Bei Vorhandensein solcher Vorrichtungen ist allerdings zu verlangen, dass die an ihnen vorzunehmenden Einstellungen auch im Fall yon f3berweitwinkel~Bildern technisch mSglich sind. Was die mit Doppelp~ojektion der Bilder arbeitenden Ger~it~ anbelangt, so beruht der Aufbau de~ weitaus meisten solcher A r t auf dem Prinzip der Wiederherstellung der bei der Bildaufnahme wirksamen Strahlenbfindel. Es wird also ein geometrisch ~ihnliches Gel~indemodell in fiir Lage und HShen gleichem Mal~stab erzeugt. Wenn es sich um ein schon ursprfinglich ffir verkleinerte Diapositive der Originalnegative eingerichtetes Ger~t des Multiplex-Typs handelt, so begegnet die Erweiterung seines Anwendungsbereichs auch auf ?)berweitwinkel-Bilder keinen besonderen Schwierigkeiten. Ohne am dem Ger~t zugrunde liegenden Prinzip zu rfitteln, braucht man nur entsprechende Projektoren und ein ihnen zugeordnetes Umbildeger~t zu schaffen. So gibt es denn bereits in der Sowjetunion MultipIexe fi~r Weitwinkel- und ~berweitwinkel-Bilder. Auch in der Deutschen Demokratischen Republik ist neuerdings vom VEB Carl Zeiss J e n a das Stereokartiergeriit Multiplex mit Normalwinkel-, Weitwinkelund ~berweitwinkel-Projektoren geschaffen worden. Fiir Auswertegeriite mit der Aufnahmekammer kongruenten Projektoren l~sst sich der Anwendungsbereich nicht so einfach auf ?2berweitwinkel-Bilder erweitern, wie es fiir Ger~te des Multiplex-Typs mSglich ist. Bei der Auswertung von t~berweitwinkel-Bildern vorkommende sehr starke Neigungen der projizierenden Strahlen filhren wegen der grossen Ausmasse der Projektoren zu erheblichen Schwierigkeiten in mechanischer Hinsicht. Mit dem Problem der iJberwindung solcher Schwierigkeiten h a t man sich, soweit dem Verfasser bekannt, in der Schweiz und in der Sowjetunion bereits recht erfolgreich auseinandergesetzt. In der Schweiz hat die F i r m a Wild zwei ffir die A u s w e r t u n g von ~berweitwinkelBildern geeignete Spezialger~te herausgebracht, den Weitw~nkelautograph A9 als Triangulierungsger~it und den Aviograph B9 als dem A9 zugeordnetes Kleinkartierger~t. Dieselben beruhen auf dem gleichen Prinzip wie die bekannten Autographen A7 bzw. A8. Sie unterscheiden sich aber yon diesem dadurch, dass sie mit gegenfiber der Aufnahmekammer verkleinerten Projektoren ausgestattet sind, also mit entsprechend verkleinerten Diapositiven arbeiten. In neuester Zeit ist es derselben F i r m a auch gelungen das dem A8 ~hnliche Kartie~geriit Aviograph B8 :fiir Weitwinkel- und ~berweitwinkel-Bilder im 2
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Photogrammetria, XVIII, No. 1
Originalformat zu entwickeln. Man h a t also in der Schweiz bei der Entwicklung der erw~ihnten drei Spezialger~ite u n m i t t e l b a r an altbew~ihrte Vorbilder eigener Produktion angekniipft [8]. In der Sowjetunion ist m a n andere Wege gegangen, indem m a n auch fiir t)berweitwinkel-Bilder geeignete Auswertegeriite n e u a r t i g e n Typs geschaffen hat, den Photokartograph yon Drobysvhew, den Stereopro]ektor SPR-2 yon Romanowski und den Stereograph SD-1 yon Drobyschew. Alle diese Gerilte sind fiir Affinauswertung yon Bildern im Originalformat eingerichter, indem diese in den Projektoren auch a u f der betreffenden Bildkonstante c n i c h t gleiche Abstiinde e vom Projektionszentrum eingestellt werden kSnnen. U n t e r solchen Umst~inden kommt a n s t a t t des der N a t u r geometrisch ~ihnlichen Modells ein ira Fall s t r e n g e r S e n k r e c h t a u f n a h m e n ungestSrtes beziiglich der Hiihen affines zustande. Dessen Lagemaftstab ist derselbe wie der des geometrisch iihnlichen Modells, w~ihrend der HShenmal~stab und der Projektionsabstand nach Massgabe des Affinitiitsfaktors k = - - v e r i i n d e r t sind. D a r a u s ergibt sich beziiglich der A u s w e r t u n g von ~berweitwinkel-Bildern der Vorteil~ dass die 0ffnungswinkel der projizierenden Strahlenbiindel verkleinert und dadurch die erw~ihnten Schwierigkeiten behoben werden kSnnen. Einen wichtigen Bestandteil solcher Auswerteger~te 1)ilden den Einfluss der Bildneigung automatisch kompensierende Vorrichtungen, deren A r t durch diejenige des allgemeinen Aufbaues des betreffenden Geriits bedingt ist. Der Photokartograph yon Drobyschew [1], [3], [4], [6], [12] (Abb. 1) ist hinsichtlich seines Aufbaues ein Ger~it mit optiscber Projektion und dem Stereoplanigraphen darin ~ihnlich, dass identische Bildpunkte projizierende Strahlen zwei voneinander getrennte Aufpunkte haben. Das aus zwei Auswertekammern filr das Bildformat 18 X 18 cm bestehende Projektionssystem k a n n mit zwei Handr~dern in der x- und yRichtung, der Projektionstisch Abb. 1. Der Photokartograph von Drobyschew. mit einer FuBscheibe in der zRichtung verschoben werden. Die a u f die Basiskomponenten bx, by, bz einzustellenden Auswertekammern sind in der L~ngs- und in der Querrichtung neigbar. Die Bilder k5nnen gekantet und a u f den jeweils erforderlichen Abstand yon den Prejektionszentren eingestellt werden. Vierlinsige Spezialobjektive der Auswertekammern gew~ihrleisten im Bereich 1,4- bis 1,8-facher VergrSsserung eine scharfe Abbildung.
A. Buchholtz, Zur stereoskopischen Auswertung yon t?berweitwinkel-Luftbildern ] 7 Die Beleuchtungseinrichtung besteht aus zwei kleinen, gerichtetes Licht ausstrahlenden Projektoren. Dlese werden automatisch so gesteuert, dass sie die jeweils in Betracht kommenden einander entsprechenden Bildausschnitte ausleuchten. Die auf zwei dem Projektionstisch aufliegenden Pliittchen angegebenen Messmarken bleiben stets im Gesichtsfeld des nach dem Prinzip des Spiegelstereoskops eingerichteten Betrachtungssystems, das an der Vorderseite des Ger~its feststehend angebracht ist. Die Grundrissbewegungen d e r Raummarke werden im gewiinschten Kartierungsmal~stab auf einen neben dem Gerilt befindlichen Koordinatographen iibertragen, die
Iw'J (x)X (Q)
0
/
',,c F|
,/
r
h
! /
NW
H
Abb. 2. Trotz ¥ e r ~ n d e r u n g von c gleichbleibende Projektion. HShen an einer Skala abgelesen. Da die Basiskomponenten bx sowohl ,,nach innen" als auch ,,nach aussen" eingestellt und die Strahleng~inge entsprechend umgeschaltet werden kSnnen, ist das Ger~it auch filr Aerotriangulation geeignet. In unmittelbarem Anschluss an die r~iumliche A u s w e r t u n g eines Bildpaares kSnnen mit demselben Ger~t auch Entzerrungen der beiden Teilbilder a n g e f e r t i g t werden. Die bei der stereoskopischen A u s w e r t u n g erzeugten Projektionen stellen die den mehr oder weniger geneigten Teilbildern entsprechenden Senkrechtbilder vor. Man braucht also diese optischen Projektionen nur auf Photopapier festzuhalten, um ffir die A n f e r t i g u n g eines Luftbildplanes benStigte entzerrte Bilder herzustellen. Bei solcher Verwendung des Photokartographen als Entzerrungsgerfit sind a n s t a t t der kleinen Beleuchtungsprojektoren die ebenfalls dem Ger~t angehSrenden grossen, die beiden Teilbilder im ganzen ausleuchtenden Reflektoren einzuschwenken. Was die Kompensierung des Einflusses der Bildneigung bei A/finauswertung anbelangt, so bestehen in dieser Hinsicht folgende Zusammenh~inge. Wenn es sich um geneigte Bilder handelt, so ist bezilglich des LagemMtstabs d~s betreffenden Modells zu verlangen, dass trotz in den Auswertekammern dutch ~ ersetzter Bildkonstante c die Projektionen der Bilder unver~indert bleiben. Im folgenden wird auf-
Photog,rammetria, XVIII, No. 1
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gezeigt, a u f welche Weise diese F o r d e r u n g (fiir eines der beiden Bilder beziiglich seiner Liingsneigung) erfiillt werden kann (Abb. 2). W i r denken uns zun~ichst das Bild ~ in seiner A u s w e r t e k a m m e r zentriert, nach der A u f n a h m e b a s i s orientiert, a u f die Bildkonstante c und die L~ingsneigung 99 eingestellt. Dabei m6gen sich a u f der Projektionsebene ~o die Punl~te H, W, N als dem H a u p t p u n k t H ' , dem Winkeltreuen P u n k t W' und dem N a d i r p u n k t N" des Bildes entsprechende ergeben haben. W i r d n u n das Bild durch D r e h u n g um die Schnittlinie s yon ~ und ~o a u f eine andere Liingsneigung (¢) eingestellt, so g e r a t e n dadurch H ' , W ' , N ' in neue Stellungen ( H ' ) , ( W ' ) , ( N ' ) . Zugleich mSge d a s P r o j e k t i o n s z e n t r u m O durch Verschiebung a u f einem dem Winkel ( ~ ) - - ~ entsprechenden Kreisbogen mit Zentrum im F l u c h t p u n k t F l nach 0 g e l a n g t sein. Dann gibt die Liinge der aus (~ a u f das verkippte Bild ( ~ ) gef~illten Senkrechten O (Q) die der neuen Stellung der Bildebene zugeordnete Bildkonstante e an. Aus den betreffenden Dreiecken ergibt sich = SFl.sin
(~)
c = S F l . sin
also
e
sin (~)
c
sin
Und da die Winkel ~ und (¢) in der Regel sehr klein sind, k a n n m a n diese Forme] in g u t e r Ann~iherung durch e (~) k (1) c ersetzen. Bei den Stellungen ( ~ ) und (~ des Bildes und des Projektionszentrums fallen die Projektionen von (H'), ( W ' ) , ( N ' ) a u f ~o in die bereits erwiihnten P u n k t e H, W, N. E s e r g i b t sich also dieselbe Projektion wie bei den urspriinglichen Stellungen des Bildes und des Projektionszentrums. Damit bei Einstellung der A u s w e r t e k a m m e r a u f die Liingsneigung (~) der Bildh a u p t p u n k t in die (~) zugeordnete Stellung ( H ' ) gelange, muss das Bild also in der A u s w e r t e k a m m e r um den B e t r a g zJx = (H') (Q) = (W') ( Q ) -
(W') (H')
dezent, r l e r t werden.
Da
(m) (w') (Q) = e - t a n T ~ e -
(~) 2
( W ' ) ( H ' ) = W'H" = c . t a n
~ ~ c• 2
und
ist, ergibt sich
(~) Ax=e-
2 --c-~
Ax = ~ .
(i : )
und im Hinblick a u f (1)
(2)
Der (N') durch O projizierende S t r a h l schliesst mit dem der Neigung (~) des Bildes
A. Buchholtz, Zur stereoskopischen A uswertung yon Oberweitwinkel-Luftbildern
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( ~ ) entsprechenden zur Projektionsebene ~ senkrechten Nadirstrahl ( ~ ' ) 0 den Winkel ~
= (~) -- (~,)
ein. Wie man aus ~ (~(Q) (N') und ~ OH'N" erkennt, ist tan ( ~ , )
(H') (Q) ÷ (H') (N') e
zJ~¢÷ c- tan q~
und bei kleinen ~-Werten in guter Ann~iherung Ax ÷ c.cf
(~,)
-
Also gelangt man zur Formel ~.
1--
die durch (1) beriicksichtigende Umwandlung in ($T=-2
" 1--~
-(~o) + c . ~
1)
(3)
iibergeht. Beziiglich der den Stellungen ~ und ( ~ ) der Bilder zugeordneten Querneigungen ~o und (w) bestehen iihnliche Zusammenhiinge wie die hier fiir die L~ingsneigungen und (tp) aufgezeigten. Es ist also nach den Formeln (1), (2), (3) ]and nach deren Muster gebildeten : beziiglich der Liingsneigungen (~) = k. ~ Ax =
(~
~
(4) • 1--~
• (~o)
=(~)2 . ( 1 - - ~ )
(5)
(6)
beziiglich der Querneigungen (o~) = k . o
Ay
°(
= ~- • 1---/c,2 " ((o)
~co = T
" 1--~
(7)
(8) (9)
Wit denken uns nun die beiden Teitbilder eines Stereopaares m die dem Affinitiitsfaktor £ entsprechenden Stellungen ( ~ ) gebracht und zugleich die urspriingliche Basiskomponente bz in (bz) = k . bz abge~indert. Die unter solchen Umst~inden erzeugten Projektionen der Teilbilder sind identisch mit denen, die man durch kongruente Umkehrung der bei der Bildaufnahme wirksamen Strahlengiinge erhalten h~itte. Zwischen den Projektionsabst~inden ]~ und denjenigen h h bei urspriinglichen Stellungen ~ der Teilbilder besteht das V e r h ~ l t n i s ~ - k. Also kommt bei in Stellungen ( ~ ) befindlichen Teilbildern ein affin transformiertes Modell mit dem Affinit~tsfaktor k zustande. 2*
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Photogrammetria, X V I I I , No. 1
Dieses Modell ist a b e r - - a n d e r s als im IdealfaU s t r e n g e r S e n k r e c h t a u f n a h m e n - n i c h t f r e i yon St~irungen. Das liegt d a r a n , d a s s die a u f die Bildnadire (NI") und (N2') beziiglichen p r o j i z i e r e n d e n S t r a h l e n n i c h t s e n k r e c h t z u r P r o j e k t i o n s e b e n e ~o sind, sondern m i t d e r e n N o r m a l e n Winkel &&, ($w1 u n d (~¢2, (~w2 einschliessen (Abb. 3).
(H~(~
,.
(N.,)
('~-'~.)" J ~
g
i' ~/Sxz
,F Nz
NI
Abb. 3. S t S r u n g e n des a f f i n e n Modells durch L i i n g s n e i g u n g e n der N a d i r s t r a h l e n . In e i n e r ~p parallelen E b e n e (~0) m i t um A~ v e r i i n d e r t e n P r o j e k t i o n s a b s t i i n d e n erscheinen die P r o j e k t i o n e n (N1) und (N2) d e r B i l d n a d i r e in der x - R i c h t u n g u m (~x~ = A~ • ($~1 u n d (~x2 = A~. (~T2, in d e r y - R i c h t u n g u m ($Yl = A]~- ~col und ~Y2 = A]~. (~co2 verschoben. Also w e r d e n fiir Modellpunkte im A b s t a n d A/~ yon ~P die H o r i z o n t a l p a r a l laxen u m ~p. = d ~ . ( ~ 1 ~2) (10) verf~ilscht u n d parallaxen
dadurch
HShenfehler
verursacht.
py = A h . (($col
-
-
Zugleich &92)
entstehen
auch
Vertikal(11)
Solche S t S r u n g e n lassen sich k o m p e n s i e r e n , i n d e m m a n die M e s s m a r k e n jeweils um ~x 1 = A ~ . ~ bzw.
(12) ~x 2 - A~. ~ 2 ~Y2 = A ~ . ~co2
dezentriert. A u f G r u n d der bier a u f g e z e i g t e n Zusammenh~inge h a t hinsichtlich der A f f i n a u s w e r t u n g g e n e i g t e r Bilder a m Auswerteger~it folgendes zu g e s c h e h e n : 1. E i n s t e l l u n g der A u s w e r t e k a m m e r n a u f die Bildweite e - k . c, die N e i g u n g s w i n k e l (q~) -- k- 9, (co) = k . co und die B a s i s k o m p o n e n t e (bz) = k . bz, 2. D e z e n t r i e r u n g der Bilder u m die Betr~ige
.4. B u c h h o l t z ,
Zur steveoskopischen Auswertung
°(
Ax = ~
.
yon t)be~'weitwinkel-Luftbildern
')
1 - - .~ff . ( ~o)
o Ay
=
~
•
21
•
(~o)
Diese Einstellungen bleiben wiihrend der A u s w e r t u n g des b e t r e f f e n d e n Bildpaares konstaht. Im g e r l a u f der A u s w e r t u n g werden aber aueh noeh den ttShenuntersehieden A~/ von Modellpunkten zur Projektionsebene zugeordnete von Fall zu Fall ver~inderliehe Dezentrierungen der Messmarken gemiiss den betreffenden Formeln (12) erforderlieh. Beziiglieh der bier erwiihnten Einstellungen ist im P h o t o k a r t o g r a p h ,con Drobysehew einiges automatisiert. Die Dezentrierungen der Bilder werden in Abhiingigkeit yon den eingestellten Neigungswinkeln der A u s w e r t e k a m m e r n tiber dem A f f i n i t i i t s f a k t o r zugeordnete Kurvenlineale bewirkt. F e r n e r sind a u f die b e t r e f f e n d e n d~o- und. 8~o-Werte einzustellende Korrektionsvorriehtungen vorhanden, die automatiseher Dezentrierung der Messmarken in Abhiingigkeit yon der jeweiligen HShenstellung des Projektionstisehes dienen. W a s die Orientierung der Bilder im P h o t o k a r t o g r a p h anbelangt, so handelt es sieh bei A f f i n a u s w e r t u n g um die iterative E r m i t t l u n g von Komponenten der Daten ~, (~o), (co), bx, by, (bz). Dazu kommen noch die diesen Komponenten zugeordneten Dezentrierungen Ax, Ay der Bilder und a u f die Winkel ~0, ~o beziiglichen Einstellungen der Korrektionsvorrichtungen. Nach demselben Prinzip, das dem P h o t o k a r t o g r a p h zugrunde liegt, kSnhen auch Ger~ite des Stereoplanigraph- oder A u t o g r a p h - T y p s zu Affinauswertung benutzt werden, wenn sie m i t einer zus~itzlichen Vorrichtung zu m e s s b a r e r Dezentrierung der Bilder a u s g e s t a t t e t sind [5], [7]. Die Leistung der solchen Geriiten fehlenden a u f ~g0, (~eo beziiglichen Korrektionsvorrichtungen k a n n durch den jeweils vorkommenden A/~-Werten zugeordnete Verbesserungen A b x = A h . (~q:l - - (~g°.2) der Basiskomponente bx ersetzt wetden. Die Unbequemlichkeit der Berechnung u n d E i n f i i h r u n g solcher Verbesserungen v e r r i n g e r t sich, wenn die A u s w e r t u n g zonenweise geschieht. Beim P h o t o k a r t o g r a p h kommen solche Unbequemlichkeiten iiberhaupt in Fortfall. Diesem Vorteil steht aber als recht schwe~weiegender Nachteil die nicht sehr starke AuflSsung der Abb. 4. Der Stereoprojektor SPR-2 a u f dem Tisch des GerRts erzeugten yon Romanowski. Projektionen der Bilder gegeniiber, und deswegen h a t sich der P h o t o k a r t o g r a p h in der Praxis nicht recht einzubiirgern ver-
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Photog~ammetria, X V I I I , No. 1
mocht. Als Genauigkeit der HShenbestimmung wird 1/2500 der FlughShe fiber G r u n d angegeben. Der Stereoprojektor S P R - 2 yon R o m a n o w s k i [1], [4], [9], [10], [11], [12], [13] (Abb. 4 und 5) ist ein mit mechanischer Projektion und f r o n t a l e r B e t r a c h t u n g horizontal, m i t der Schichtseite nach oben eingelegter Diapositive im O r i g i n a l f o r m a t 18 X 18 cm der Negative arbeitendes Geriit.
~7
Abb. 5. Schematische Darstellung des Stereoprojektors. ~ b e r der am Ger~it lest a n g e b r a c h t e n horizontalen Zeichenplatte befindet sich der m i t zwei Handr~idern in der x- und y-Richtung und m i t einer Fu[tscheibe in der z-Richt u n g verschiebbare BasiskSrper. Von den zwei A u f p u n k t e n , in denen die riiumlichen Lenker L kardanisch mit dem BasiskSrper verbunden sind, wird der des Lenkers L 1 a u f die Basiskomponente bx, der des Lenkers L2 ' a u f die Basiskomponenten by und bz eingestellt. Bei Bewegungen des BasiskSrpers drehen sich die Lenker in Kardangelenken S 1 und $2, die die Projektionszentren des Ger~ts verkSrpern. Dabei steuern sie die in die H a l t e r K 1' und K 2' eingelegten Diapositive ( ~ ) in einer horizontalen Ebene. Der A b s t a n d zwischen den Projektionszentren und der Messebene, in der sich die kardanischen Drehpunkte der Lenkerfiihrungen bewegen, wird a u f die Bildkonstante bzw. deren Produkt mit dem Affinit~itsfaktor eingestellt.
A. Buchholtz, Zur stereoskopischen Auswertung yon ~berweitwinkel-Luftbildern 2:3 Die Bilder (Diapositive) kSnnen in ihren Haltern gekantet werden. Ihrer Neigung wird durch einen Kompensationsmechanismus des Mess- und Betrachtungssystems Rechn u n g getragen. Beziiglich der yon diesem Mechanismus zu bewirkenden Verschiebungen ist folgendes zu sagen.
1
f=
T ....
~J
L y
I~l'JPl1-{-I"1
M .....
t--
-~o,
\
h$'/
ADD. 6. Verschiebungen wegen der Bildneigung. a. rechtsl~ufige Verkippung. b. linksliiufige Verkippung. Damit winkeltreue Projektion zustande komme, mtissen die erforderlichen Bildverschieb~ngen in beztiglich des Winkeltreuen Punkts radialen Richtungen erfolgen. Wir denken uns ein geneigtes Diapositiv ~ dutch Verklppung um seine Nadirdistanz v in horizontale Stellung ( ~ ) gebracht, wie es in Abb. 6 im Aufriss auf eine zum Bildhorizont
")4
Photogrammetria, XVIII, No. 1
senkrechte Ebene veranschaulicht ist. Die Verkippung mSge um eine durch den Winkeltreuen P u n k t W" gehende Achse geschehen sein. Durch Verkippung yon ~ in die horizontale Ebene ( ~ ) im Abstand c vom Projektionszentrum S ist ein von W' um r' e n t f e r n t e r Bildpunkt P ' in die Stellung (P') gelangt. E r f~illt nicht in den P" durch S projizierenden Strahl. Zwecks Einriickung in diesen Strahl muss ( P ' ) dureh Verschiebung des Diapositivs um (~r'= r ' - - ( r ' ) bzw. ( r ' ) - - r ' in den Abstand (r') yon W' gebracht werden. Aus ~ P ' (P') (P') c~ A S W' (P') und mit /1c = r ' . sin v ergibt sich Ac (~r" = - - . C
r ' . (r') (r') . . . . ¢
sin r
Und bei so kleinen Nadirdistanzen, wie es beim gegenw~irtigen Stand~der Bildaufnahmetechnik die Regel ist, kann man in sehr guter Ann~iherung
r'. (r') ~r . . . . C
r
(13)
setzen. Nach diesem Muster ergeben sich beziiglich der in die x- und in die y-Richtung f a n lenden Komponenten ~p und co der Nadirdistanz die betreffenden Verschiebungen ~x" = x ' - - ( x ' ) und ~y" = y ' - - (y') des Diapositivs als
x'- (x') (~x' = -
-
c
• 9~
(14)
y'. (y') ~y"
C
•w
Das an der automatischen Bewirkung solcher Verschiebungen beteiligte Objektiv des Betrachtungssystems ist folgendermassen eingerichtet. Es besteht aus zwei Linsen, der in horizontaler Richtung verschiebbaren 01 und der feststehenden 0 2. Die optischen Achsen beider Linsen sind senkrecht zur Ebene des horizontalen Diapositivs ( ~ ) . Die Achse von 0 2 geht durch das Projektionszentrum S, und durch sie ist die betreffende Zielachse des Betrachtungssystems bestimmt. Die Abst~nde der Mittelebenen yon 01 und 0 2 yon ( ~ ) bzw. der Messmarke M sind den Brennweiten f l und f2 dieser Linsen gleich, so dass auf dem Wege yon ( ~ ) nach M zwischen beiden Linsen paralleler Strahlengang besteht. Bei Koinzidenz der optischen Achsen beider Linsen ist die Messmarke auf den in die Zielachse fallenden Bildpunkt eingestellt. Verschiebung der Linse 01 gegen 0 2 h a t zur Folge, dass der in optischer Koinzidenz mit der Messmarke erblickte Bildpunkt sich in einem dem B e t r a g der Linsenverschiebung gleichen Abstand yon der Zielachse befindet. Der Lenker L ist mit dem Bildhalter so verbunden, dass bei vertikaler Stellung des Lenkers der Nadirpunkt ( N ' ) des Diapositivs in die Zielachse f~illt. Damit er in die Richtung nach dem (P') entsprechenden Modellpunkt gelange, muss er das Diapositiv so verschieben, dass (P') in die Zielachse fiillt. Eine solche unmittelbar auf (P') beziigliche Einstellung ist abet nicht mSglich, da dieser P u n k t noch nicht bekannt, sondern e r s t als dem betreffenden P u n k t (P') zugeordneter zu ermitteln ist. Deswegen miissen die Verschiebungen des Diapositivs ( 2 ) und der Linse 01 so koordiniert werden, dass bei Einstellung der Messmarke auf ( P ' ) der P u n k t (P') in die Zielachse ger~t. Der diese Koordinierung automatisch bewirkende Korrektionsmechanismus ist folgendermassen eingerichtet. (Abb. 7). In der Bildebene parallelen Richtungen erfolgende Verschiebungen der Linse 01 gegeniiber 0 2 werden durch eine horizontale Stange E gesteuert, die in C 1 kardanisch an den Stab A 1 angelenkt ist. Dieser Stab ist um ein Kardan C2 drehbar, dessen Abstand
A. Buchholtz,
Zur stereoskopischen
Auswertung
yon ~berweitwinkel-Luftbilde~n
25
d v o n d e r durch E g e h e n d e n horizontalen Ebene liings der vertikalen F f i h r u n g F eingestellt werden kann. Die betreffende E i n s t e l l u n g geschieht durch den in C 4 k a r d a n i s c h d r e h b a r e n Stab A 2 m i t zu i h m senkrechter Steuerfliiche T. ~ b e r ein in der x- u n d yR i c h t u n g a u f die jeweils erforderlichen Betriige d~ u n d d~o einzustellendes Gest~inge wird die H S h e n e i n s t e l l u n g ffir C 2 durch die m i t T in stetiger B e r f i h r u n g bleibende Rolle R abgenommen.
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Abb. 7. A u t o m a t i s e h e S t e u e r u n g yon V e r s e h i e b u n g e n der Linse 0 2.
Die A u f p u n k t e C 3 u n d C~ der St;,ibe A 1 und A 2 gehSren einer P l a t t e K an, die gegenfiber dem Bildhalter K ' u m b e i der A u s w e r t u n g f e s t z u h a l t e n d e Betr~ge d x und d y in der x- und y - R i c h t u n g verschoben werden kann. Das Diapositiv wird in seinem H a l t e r nach der A u f n a h m e b a s i s orientiert und u m d x ' = c . ~ u n d dy" = c • w dezentriert. D a d u r c h g e l a n g t bei E i n s t e l l u n g der Zielachse a u f den Bildnadir ( N ' ) dieser in die durch das P r o j e k t i o n s z e n t r u m S gehende Vertikale. Zugleich wfirden bei E i n s t e l l u n g der P l a t t e K a u f dx ~ 0 u n d d y = 0 die A u f p u n k t e C 3 u n d C 5 in die d u t c h C u n d C 4 gehenden Vertikalen gelangen. Bei ~ = 0, ~o = 0, also in C 4 befindlicher Rolle R e n t s p r e c h e n d e n E i n s t e l l u n g e n d~ = 0, d ~ = 0, wiirden C~ u n d C2 in C z u s a m m e n f a l l e n . Hiitte m a n u n t e r solchen U m st~inden einen B i l d p u n k t m i t vom B i l d n a d i r gez~ihlten Koordinaten in die Zielachse gebracht, so wfirden die A u f p u n k t e C3 u n d C 5 von den durch C u n d C 4 gehenden Vertikalen u m entsprechende Betr~ige abrficken. Zwecks Reduktion dieser Betr~ge a u f solche, die vom W i n k e l t r e u e n P u n k t gez~ihlten Koordinaten zugeordnet sind, ist K gegen K ' u m cp o~ dx, ~ e . - ~ , d y = c. 2 zu verschieben.
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P h o t o g r a m m e t r i a , X V I I I , No. 1
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Bei w ~ 0 w i r d durch die e n t s p r e c h e n d e E i n s t e l l u n g dq~ alas K a r d a n C 2 in vert i k a l e r R i c h t u n g a u s der S t e l l u n g C u m d - d~ • t a n fl verschoben. D a d u r c h g e h t die N e i g u n g des S t a b e s A~ in bezug a u f die Vertikale a u s fl in fl' fiber. Zugleich g e l a n g t der z u v o r in C befindliche die S t a n g e E s t e u e r n d e K a r d a n p u n k t n a c h C 1 u n d a u f solche Weise w i r d er u n d zugleieh die Linse 01 u m
~x' = d . t a n fl' -- dq~. t a n ft. t a n fl'
x' f~ '
(x') fl
x'. (x') " d~ =
fl 2
• d~
(15)
verschoben. D u r c h Vergleich dieser F o r m e l m i t der e r s t e n (14) liisst sich die Gleichung
x'- (x') fl 2
x'- (x') d~ --
c
'~
aufstellen, a u s der sich die a u f die N e i g u n g s k o m p o n e n t e ~ bezfigliche lineare E i n s t e l l u n g fl 2 d~ = T "
q~
(16)
ergibt. A u f dieselbe Weise, wie es bier beziigllch ~x' a u f g e z e i g t ist, geschieht auch die d u r c h den K o m p e n s a t i o n s m e c h a n i s m u s bewirkte K o r r e k t u r ~y'. I n dieser H i n s i c h t e r g i b t sich n a c h dem M u s t e r yon (16) die a u f die N e i g u n g s k o m p o n e n t e ~o beziigliche lineare Einstellung fl 2 d~ = --. ~o (17) C D u r c h die fiir beide Teilbilder eines S t e r e o p a a r e s in h i e r beschriebener Weise eingerichteten K o m p e n s a t i o n s m e c h a n i s m e n w i r d b e w i r k t , d a s s sich ffir die horizontal eingelegten Diapositive solche projizierende Strahlenbfindel ergeben, die den bei der Bildaufn a h m e w i r k s a m e n k o n g r u e n t sind. W i r d a n s t a t t der Bildkonstante v ein a n d e r e r A b s t a n d e = k - c der Messebene vom P r o j e k t i o n s z e n t r u m gesetzt, so k o m m t ein a f f i n t r a n s f o r m i e r t e s Modell m i t dem A f finit~itsfaktor k zustande. W a s die O r i e n t i e r u n g eines B i l d p a a r e s im S t e r e o p r o j e k t o r a n b e l a n g t , so ist dabei der allgemeinen E i n r i c h t u n g des Ger~its R e c h n u n g zu t r a g e n . E t w a d a d u r c h , d a s s m a n in a u f O r i e n t i e r u n g s - bzw. H S h e n p a s s p u n k t e gestfitztem i t e r a t i v e m V o r g a n g die s o n s t v o r z u n e h m e n d e n N e i g u n g e n der A u s w e r t e k a m m e r n d u t c h in gleicher Weise w i r k s a m e E i n s t e l l u n g e n d e r K o m p e n s a t i o n s m e c h a n i s m e n ersetzt. Mit den sich dabei ergebenden A b l e s u n g e n an den ~- und w-Skalen dieser M e c h a n i s m e n l a s s e n sich die zus~itzlich einzustellenden D e z e n t r i e r u n g e n der Diapositive u n d V e r s c h i e b u n g e n der P l a t t e K berechnen. Hinsichtlich seines A n w e n d u n g s b e r e i c h s ist der S t e r e o p r o j e k t o r ffir B i l d k o n s t a n t e n c der O r i g i n a l n e g a t i v e zwischen 200 u n d 55 m m eingerichtet. Die N e i g u n g s k o m p o n e n t e n u n d w der Bilder sollen bei ,, ,, ,,
c = 200 m m nicht grSBer als 10,3 ° c=100mm ,, ,, ,, 5,1 ° c= 70ram ,, ,, ,, 3,6 ° c= 55mm . . . . . . 2,9 °
sein. Liegt alas Verh~iltnis des K a r t i e r u n g s m a B s t a b s 1 : m k zum B i l d m a B s t a b 1 :m~ zwi~
A. Buchholtz, Zur stereoskopischen Auswertung yon Oberweitwinkel-Luftbildern
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schen 0,5 u n d 2,0, so k a n n u n m i t t e l b a r a u f der Zeichenplatte des Ger~its k a r t i e r t werden. A n d e r e n f a l l s h a t die K a r t i e r u n g durch einen an das Get,it a n g e s c h l o s s e n e n Koordinatog r a p h e n zu geschehen. Das Verhiiltnis yon HShenunterschieden des Geliindes zur FlugbShe fiber G r u n d soll im Bereich des b e t r e f f e n d e n Modells bei
1 -- : m k
1 - 0,5 nicht grS[ter als 0,65 m b
,,
,,
= 1,0
,,
,,
,
0,49
,,
,,
= 2,0
,,
,,
,,
0,37
sein. A n d e r e n f a l l s h a t die A u s w e r t u n g zonenweise zu geschehen. Der Stereoprojektor ist ein haupts~ichlich ffir D e t a i l a u s w e r t u n g in K a r t i e r u n g s m a g st~iben 1 : 25.000 u n d grSsser b e s t i m m t e s Priizisionsgerfit. Bei Folgebildanschluss ffir Zwecke der A e r o t r i a n g u l a t i o n sind die Bildhalter in ihren Tr~igern umzulegen, da Urns c h a l t u n g der Strahlengiinge nicht mSglich ist. Als Genauigkeit der H S h e n b e s t i m m u n g wird 1/4000 der FlughShe fiber Grund angegeben. Der Stereog~aph SD-1 yon Drobyschew [2], [4], [11], [13] (Abb. 8 u n d 9) ist, ebenso wie der Stereoprojektor, ein m i t mechanischer Projektion f r o n t a l b e t r a c h t e t e r Diapositive arbeitendes, ffir A f f i n a u s w e r t u n g geeignetes Ger~t. Die Bildtriiger T u n d die sie m i t den b e t r e f f e n d e n riiumlichen L e n k e r n L verbindenden M e c h a n i s m e n befinden sich nicht nebeneinander in der x-Richtung, sondern h i n t e r e i n a n d e r in der y - R i c h t u n g des Ger~its. Gemeinsame Verschiebungender beiden Bildtr~iger u n d des B a s i s k S r p e r s B in der x- u n d y - R i c h t u n g werden m i t zwei Handr~idern angetrieben, Versehiebungen des BasiskSrpers in der z-Riehtung m i t einer die betreffende Sehraube drehende Ful3seheibe bewirkt. Die P r o j e k t i o n s z e n t r e n werden dureh die in seitlieher V e r s e h i e b u n g fiber den Bildtr~igern f e s t s t e h e n d angebrachten Kardanpunkte S yon F f i h r u n g e n verkSrpert, in denen die Lenker gleiten kSnnen. Die u n teren E n d e n der Lenker Abb. 8. Stereograph SD-1 von Drobyschew. sind mit dem BasiskSrper d u r c h . K a r d a n g e l e n k e C verbunden, yon denen das vordere a u f die Basiskomponente bx, das hintere a u f die Basiskomponenten by und bz einzustellen ist. Die T r ~ g e r der a u f ihre K a n t u n g ~, L ~ n g s n e i g u n g ~ u n d Q u e r n e i g u n g (o einzustel-
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Photogrammetria, X V I I I , No. 1
lenden Diapositive ~ sind gegeneinander in der x- und y-Richtung verschiebbar. Die optischen Achsen a des feststehenden selbstfokussierenden Betrachtungssystems sind senkrecht gerichtet. Fiir die Wirkungsweise des Ger~its charakteristische ,,Korrektionsplatten" t~ sind auf der Tischplatte des Geriits angebracht, nehmen also an Verschiebungen der Bildtrliger nicht tell.
/
Abb. 9. Schematische Darstellung des Stereographen. In den mit den Bildtr~igern verbundenen Fiihrungen F kSnnen starre Arme A gleiten, die mit den an ihren unteren Enden angebrachten Kugelrollen R stets in Beriihr u n g mit den betreffenden Korrektionsplatten bleiben. Die automatische Kompensation durch Neigungen der Diapositive verursachter StSrungen des affinen Modells geschieht bei diesem Get,it durch den jeweils eingestellten Bildpunkten zugeordnete .~nderungen der urspriinglich eingestellten Bildweite (Abb. 10). Es mSge das um die Nadirdistanz v geneigte Teilbild (Diapositiv) ~ eines Stereopaares mit der Bildkonstanten c im Auswerteger~it dementsprechend eingestellt sein, wie es in Abb. 10 im Aufriss auf eine zum Bildhorizont senkrechte Ebene dargestellt ist. Dann durchst5sst der durch das Projektionszentrum S gehende einem Modellpunkt P zugeordnete Strahl die Bildebene ~ und die durch den Winkeltreuen Punkt W' gehende horizontale Ebene ( 2 ) in den Punkten P' und (P'). Denken wir uns nun ( ~ ) als h o r n zontales Bild mit demselben Projektionszentrum und derselben Bildkonstante wie ~ , so sind im Auswerteger~it die ~ und ( ~ ) durch S projizierenden Strahlenb[indel einander kongruent. Es ergibt sich also bei Doppelprojektion sowohl streng horizontaler aIs auch auf ihre Nadirdistanzen eingestellter geneigter Tei]bilder eines Stereopaares ein der N a t u r geometrisch ~ihnliches Modell. Wir denken uns nun zwecks Erzeugung eines affinen Modells mit dem Afflnit~itsfaktor lc die ~ und ( ~ ) gemeinsame Bildkonstante c in c = k. c ver~indert und dadurch das Projektionszentrum aus S nach S verlagert.
A. Buvhholtz, Zur stereoskopischen Auswertung yon Oberweitwinkel-Luftbildern 2 9 Dann k~,me durch Doppelprojektion der horizontalen Teilbilder ( ~ ) das gewiinschte affine Modell zustande. Der dem Punkt (P') des in Abb. 10 mit ( ~ ) bezeichneten Teilbildes entsprechende Modellpunkt wiirde aus P nach P geraten, sein Abstand r von der durch S und S gehenden Vertikalen unver~indert bleiben. Der auf den Modellpunkt beziigliche Projektionsabstand wiire aber von h in h = k. h iibergegangen.
/
/
/ A~
(N'J
(r')
I iI I
/
t
1oSl .
.
.
.
.
F'
Abb. 10. Wegen der Bildneigung erforderliche Vertikalverschiebungen. Beziiglich der Doppelprojektion der geneigten Teilbilder ~ liegen die Dinge anders. Der bei in S befindlichem Projektionszentrum dem Punkt (P') entsprechende Punkt P' des Bildes ~ f~llt bei Verlegung des Projektionszentrums nach S nicht in die durch (P') und S gehende Gerade. E r muss also in diese Gerade eingerfickt werden, um der dem Modellpunkt P entsprechende zu sein. Das liesse sich dutch Parallelverschiebung des Bildes o~ in der It5he erreichen. Diese mfisste so bemessen sein, dass P ' nach P', also in den Abstand Ac yon ( 2 ) gelangt. Das
~0
Photogrammetria, X V I I I , No. 1
bedeutet, dass bei E i n s t e l l u n g a u f P ' dessen vertikaler A b s t a n d vom P r o j e k t i o n s z e n t r u m S nicht e + zlc sondern ~ + zie sein soll, die urspriingl~ch eingestetlte Bildweite e demn a c h m i t der K o r r e k t u r Ae zu versehen ist. A u s Abb. 10 erkennt m a n , dass die verschiedenen P u n k t e n des Bildes ~ zugeordneten K o r r e k t u r e n zie den horizontalen A b s t ~ n d e n der b e t r e f f e n d e n P u n k t e von W' proportional sind. Im Z u s a m m e n h a n g d a m i t spielt in dem die jeweils erforderlichen K o r r e k t u r e n autom a t i s c h bewirkenden M e c h a n i s m u s die in Abb. 10 m i t ~ bezeichnete Korrektionsebene u n d deren Neigungswinkel ~ eine wichtige Rolle. Beztiglich der Winkel ~ u n d ~, ergibt sich a u s den b e t r e f f e n d e n Dreiecken Ae tan r' + W' (N')
Ac
tan v = . . . . . . . r ' + W' (N') und d a m i t tan ~
Ac
tan v
Ac
c
Ic
Also ist tan ~ = k . t a n v
(18)
Ftir die a u f die L i i n g s n e i g u n g T u n d Q u e r n e i g u n g co von ~ beztiglichen Komponenten und ~ des N e i g u n g s w i n k e l s e der Korrektionsebene ergeben sich nach dem M u s t e r von (18) die F o r m e l n t a n ~ = k - t a n 9~ ~ tan~=
(19)
k.tan
Die zu den beiden Teilbildern eines Stereopaares gehSrenden Korrektionsebenen werden d u t c h Korrektionsplatten verkSrpert, die a u f die b e t r e f f e n d e n Komponenten ~ und der den N a d i r d i s t a n z e n v zugeordneten N e i g u n g s w i n k e l ~ einzustellen sind. Die W i r k u n g s w e i s e der K o r r e k t i o n s p l a t t e n wird, u n t e r B e z u g n a h m e a u f Abb. 9, d u t c h Abb. 11 veranschaulicht. Wie bereits erw~hnt, bleiben die an den u n t e r e n E n d e n der A r m e A a n g e b r a c h t e n Kugelrollen R stets in B e r i i h r u n g m i t den b e t r e f f e n d e n Korrektionsplatten. Bei Verschieb u n g e n der Rollen R l~ings der K o r r e k t i o n s p l a t t e n werden durch die oberen Enden der A r m e A die Gleitstiicke G l~ings der Lenker L verschoben. W i r denken u n s das Teilbild ~ eines Stereopaares a u f seine L ~ n g s n e i g u n g 9~, die b e t r e f f e n d e Korrektionsplatte ~ a u f die L~ingsneigung c~ eingestellt. Dabei m5gen sich ein P u n k t P ' des Bildes ~ und der i h m zugeordnete P u n k t P' der den W i n k e l t r e u e n P u n k t W" e n t h a l t e n d e n horizontalen Ebene ( ~ ) in den Abst~nden x" bzw. (x') v o n d e r durch den Bildnadir N ' gehenden Vertikale befinden. Der die K o r r e k t u r e n zJe bewirkende M e c h a n i s m u s soll so eingerichtet sein, d a s s bei den m i t Indizes o bezeichneten A u s g a n g s s t e l l u n g e n yon T, R, F, A, G, L der Bildnadir in die Zielachse a u n d der Lenker in die durch das P r o j e k t i o n s z e n t r u m S gehende Vertikale f~tllt. Zugleich soll das Gleitsttick GO in den A b s t a n d e yon S geraten. W i r d durch Verschiebung des Bildtr~igers T u m (~¢') der P u n k t P' in die Zielachse gebracht, so gelangen dadurch die erw~ihnten Bestandteile des M e c h a n i s m u s in die nicht rait o-Indizes bezeichneten Stellungen. Die P u n k t e (G) und G sind in die Abst~nde (x') bzw. x' von der dureh S gehenden Vertikalen geraten. Und im Hinblick a u f Abb. 10 e r k e n n t man, dass die N e i g u n g des in der Stellung L befindlichen Lenkers die dem P u n k t P' der horizontalen Ebene ( ~ ' ) zugeordnete ist. Da gedachte durch (G) u n d G gehende horizontale Ebenen s i n n g e m ~ s s
A. Buchholtz, Zu~" stereoskopisvhen Auswertung yon Oberweitwinkel-Luftbildern
31
den in Abb. 10 m i t ( ~ ) und ( ~ ' ) bezeichneten entsprechen, stellt der A b s t a n d zwischen ihnen also die a u f den Bildpunkt P' beziigliche K o r r e k t u r A8 des Abstandes ~ zwischen und G O vor. Auf dieselbe Weise, wie es hier beziiglich der Liingsneigung ~o geschildert ist, k a n n zugteich auch der Einfluss der Querneigung o~ des Diapositivs kompensiert werden, indem m a n die Korrektionsplatte sowohl auf ~ als auch a u f ~ einstellt.
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Abb. 11. Automatische Einstellung der K o r r e k t u r e n Ae. Bei i t e r a t i v e r relativer Orientierung eines Bildpaares nach O r i e n t i e r u n g s p u n k t e n werden jeweils a u f t r e t e n d e Vertikalparallaxen durch N e i g u n g s ~ n d e r u n g e n der Korrektionsplatten beseitigt. Anschliessend d a r a n sind die Bildtr~iger um A~-/t(D
~
k~ k - -
k
zu neigen, wobei k~ und k~ die betreffenden an den Skalen der Korrektionsplatten erhaltenen Ablesungen sind und k den A f f i n i t i i t s f a k t o r bedeutet. Der A n w e n d u n g s b e r e i c h des Stereographen SD-1 ist durch folgende Daten gekennzeichnet. Das fiir Normalwinkel-, Weitwinkel- und ?2berweitwinkel-Bilder im F o r m a t 18 X 18 cm eingerichtete Ger~it ist zur Herstellung topographischer K a r t e n in MaBst~4ben 1 : 25.000, 1 : 10.000 und grSsser verwendbar. Die IA4ngs- und Querneigung der Bilder soll bei K a m m e r k o n s t a n t e n 200, 100 und 70 mm nicht mehr als 3 °, bei K a m m e r k o n s t a n t e 55 mm n i c h t m e h r als 2,5 ° betragen. Die K a r t i e r u n g geschieht a u f der rechten Seite der Tischplatte des Get,its, in der Regel durch einen mit dem Zeichenstift des x-Schlittens verbundenen P a n t o g r a p h e n . Das Verhiiltnis des Kartierungsmai~stabs zum BildmaBstab
Photogrammetria, X V I I I , No. 1
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kann innerhalb der Grenzen 0,5 und 2,0 variiert werden. Im Fall dem KartierungsmaBstab ungefiihr gleichen LagemaBstabs des Modells wird dieser durch entsprechende •nder u n g der Basiskomponenten dem KartierungsmaBstab gleichgemacht, worauf die KaY:tier u n g unmittelbar dutch den Zeichenstift des Get,its geschieht. Bei der Entwicklung des Stereographen sind auch einige Varianten der hier beschriebenen E i n r i c h t u n g des Get,its in Erw~igung gezogen worden. Eine besonders vorteilhaft erscheinende Xnderung liiuft d a r a u f hinaus, dass die Diapositive in horizontaler Stellung benutzt und dabei nach Massgabe ihrer Neigungen dezentriert werden. U n t e r solchen Umst~inden erscheinen vom Bildnadir nach den jeweils eingestellten Punkten gehende Richtungen in der Projektion des Bildes in einer durch die Nadirdistanz und die betreffenden Bildkoordinaten bedingter Weise verzerrt. Deswegen werden ausser den durch die Korrektionsplatten bewirkten Korrekturen auch noch auf die Richtungsverzerrungen beziigliche ,,azimutale K o r r e k t u r e n " durch Bildverschiebungen erforderlich. Die betreffende Einrichtung besteht aus bez(iglich der Nadirdistanzen einzustellenden Korrektionslinealen und durch diese gesteuerten Armen, welche die erw~ihnten Bildverschiebungen automatisch bewirken. Wie schon aus der hier gebrachten keineswegs Anspruch auf Vollst~ndigkeit erhebenden ~bersicht hervorgeht, sind bereits recht verschiedenartige fiir stereoskopische Ausw e r t u n g yon ?2berweitwinkel-Bildern geeignete Ger~ite geschaffen worden. Deren Anwendung in der P r a x i s wird lehren, welche Typen die in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht meistversprechenden sind. Es werden kiinftig wohl auch noch Spezialger~ite neuen, bisher unbekannten Typs ersonnen werden. Fiir die Weiterentwicklung in dieser Hinsicht diirfte es von Bedeutung sein, ob es gelingen wird die Technik der Luftbildaufnahme so zu vervollkommnen, dass praktisch belanglose Bildneigungen gewiihrleistet sind. In solchem Fall wiirden der A f f i n a u s w e r t u n g von ?2berweitwinkel-Bildern auch mit Ger~iten wie dem Stereoplanigraph oder dem Wild-Autographen keine besonders grossen Schwierigkeiten im Wege stehen.
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ZUSAMMENFASSUNG In diesem Artikel wird aufgezeigt, auf welche Weise man sich in neuerer Zeit d a t u m bemiiht hat Universalger~ite zu schaffen, die auch fiir die A u s w e r t u n g von ~)berweitwinkel-Bildern geeignet sind. Von Wild, Heerbrugg herausgebrachte Ger~ite solcher A r t beruhen a u f dem wohl-bekannten Prinzip der Autographen dieser F i r m a und werden deshalb nur recht kurz erw~ihnt. Viel ausfiihrlicher wird auf die in der Sowjetunion entwickelten fiir Affinauswert u n g geeigneten Ger~ite eingegangen, da dieselben mit den Einfluss der Bildneigung kompensierenden Vorrichtungen versehen, also eines noch wenig bekannten neuen Typs sind. Es handelt sich um drei solche Ger~ite: den Stereoprojektor vom Romanowski, den Photokartograph und den Stereograph von Drobyschew. Fiir jedes derselben werden die theoretischen Grundlagen seiner Einrichtung und die sich daraus in technischer Hinsicht ergebenden Konsequenzen erl~iutert. RESUME Cet article d~montre les efforts fairs en dernier temps pour produire des st~rdorestituteurs applicables aussi pour cliches super-grandangulaires. La maison Wild, Heerbrugg a r~cemment produit de tels instruments. E t a n t bas~s sur le principe bien connu des autographes de cette maison, ils ne sont y mentionnds qu'en peu de mots. Consid~rablement plus en d~tails y sont d~crits les i n s t r u m e n t s sovidtiques pour restitution affine, parceque ceux-ci, ~tant munis de dispositifs compensants l'influence de l'inclinaison des cliches, pr~sentent un type nouveau, jusqu'ici peu connu. I1 y s'agit de trois instruments: le St~rdoprojecteur de Romanovski, le Photocartographe et le St~r~ographe de Drobychev. Pour chacun d'eux sont expliqu~es les bases thdoriques de sa fonction et les consequences pratiques en tirdes. SUMMARY This p a p e r shows the efforts made in recent times for designing universal type plotters also used for the analysis of ultra-wide angle photographs. I n s t r u m e n t s of this kind, manufactured by Wild, Heerbrugg, are based on the wellknown conception of the autograph designed by this firm. They are therefore mentioned in short only. The corresponding instruments, developed in the Soviet Union for affin-analysis, are discussed much more in detail as they are equipped with devices that rectify the influence of the tilted photograph, i.e. they represent a new type r a t h e r unknown up to the present. In this paper, three of these instruments are discussed and the theoretical principles of their equipment as well as the resulting technical consequences are given. The following three instruments are: the Romanowski Stereoprojector, the Drobyshew Photocartograph and Stereograph.
16
Photogrammetria, XVIII, No. 1
Originalformat zu entwickeln. Man h a t also in der Schweiz bei der Entwicklung der erw~ihnten drei Spezialger~ite u n m i t t e l b a r an altbew~ihrte Vorbilder eigener Produktion angekniipft [8]. In der Sowjetunion ist m a n andere Wege gegangen, indem m a n auch fiir t)berweitwinkel-Bilder geeignete Auswertegeriite n e u a r t i g e n Typs geschaffen hat, den Photokartograph yon Drobysvhew, den Stereopro]ektor SPR-2 yon Romanowski und den Stereograph SD-1 yon Drobyschew. Alle diese Gerilte sind fiir Affinauswertung yon Bildern im Originalformat eingerichter, indem diese in den Projektoren auch a u f der betreffenden Bildkonstante c n i c h t gleiche Abstiinde e vom Projektionszentrum eingestellt werden kSnnen. U n t e r solchen Umst~inden kommt a n s t a t t des der N a t u r geometrisch ~ihnlichen Modells ein ira Fall s t r e n g e r S e n k r e c h t a u f n a h m e n ungestSrtes beziiglich der Hiihen affines zustande. Dessen Lagemaftstab ist derselbe wie der des geometrisch iihnlichen Modells, w~ihrend der HShenmal~stab und der Projektionsabstand nach Massgabe des Affinitiitsfaktors k = - - v e r i i n d e r t sind. D a r a u s ergibt sich beziiglich der A u s w e r t u n g von ~berweitwinkel-Bildern der Vorteil~ dass die 0ffnungswinkel der projizierenden Strahlenbiindel verkleinert und dadurch die erw~ihnten Schwierigkeiten behoben werden kSnnen. Einen wichtigen Bestandteil solcher Auswerteger~te 1)ilden den Einfluss der Bildneigung automatisch kompensierende Vorrichtungen, deren A r t durch diejenige des allgemeinen Aufbaues des betreffenden Geriits bedingt ist. Der Photokartograph yon Drobyschew [1], [3], [4], [6], [12] (Abb. 1) ist hinsichtlich seines Aufbaues ein Ger~it mit optiscber Projektion und dem Stereoplanigraphen darin ~ihnlich, dass identische Bildpunkte projizierende Strahlen zwei voneinander getrennte Aufpunkte haben. Das aus zwei Auswertekammern filr das Bildformat 18 X 18 cm bestehende Projektionssystem k a n n mit zwei Handr~dern in der x- und yRichtung, der Projektionstisch Abb. 1. Der Photokartograph von Drobyschew. mit einer FuBscheibe in der zRichtung verschoben werden. Die a u f die Basiskomponenten bx, by, bz einzustellenden Auswertekammern sind in der L~ngs- und in der Querrichtung neigbar. Die Bilder k5nnen gekantet und a u f den jeweils erforderlichen Abstand yon den Prejektionszentren eingestellt werden. Vierlinsige Spezialobjektive der Auswertekammern gew~ihrleisten im Bereich 1,4- bis 1,8-facher VergrSsserung eine scharfe Abbildung.
A. Buchholtz, Zur stereoskopischen Auswertung yon t?berweitwinkel-Luftbildern ] 7 Die Beleuchtungseinrichtung besteht aus zwei kleinen, gerichtetes Licht ausstrahlenden Projektoren. Dlese werden automatisch so gesteuert, dass sie die jeweils in Betracht kommenden einander entsprechenden Bildausschnitte ausleuchten. Die auf zwei dem Projektionstisch aufliegenden Pliittchen angegebenen Messmarken bleiben stets im Gesichtsfeld des nach dem Prinzip des Spiegelstereoskops eingerichteten Betrachtungssystems, das an der Vorderseite des Ger~its feststehend angebracht ist. Die Grundrissbewegungen d e r Raummarke werden im gewiinschten Kartierungsmal~stab auf einen neben dem Gerilt befindlichen Koordinatographen iibertragen, die
Iw'J (x)X (Q)
0
/
',,c F|
,/
r
h
! /
NW
H
Abb. 2. Trotz ¥ e r ~ n d e r u n g von c gleichbleibende Projektion. HShen an einer Skala abgelesen. Da die Basiskomponenten bx sowohl ,,nach innen" als auch ,,nach aussen" eingestellt und die Strahleng~inge entsprechend umgeschaltet werden kSnnen, ist das Ger~it auch filr Aerotriangulation geeignet. In unmittelbarem Anschluss an die r~iumliche A u s w e r t u n g eines Bildpaares kSnnen mit demselben Ger~t auch Entzerrungen der beiden Teilbilder a n g e f e r t i g t werden. Die bei der stereoskopischen A u s w e r t u n g erzeugten Projektionen stellen die den mehr oder weniger geneigten Teilbildern entsprechenden Senkrechtbilder vor. Man braucht also diese optischen Projektionen nur auf Photopapier festzuhalten, um ffir die A n f e r t i g u n g eines Luftbildplanes benStigte entzerrte Bilder herzustellen. Bei solcher Verwendung des Photokartographen als Entzerrungsgerfit sind a n s t a t t der kleinen Beleuchtungsprojektoren die ebenfalls dem Ger~t angehSrenden grossen, die beiden Teilbilder im ganzen ausleuchtenden Reflektoren einzuschwenken. Was die Kompensierung des Einflusses der Bildneigung bei A/finauswertung anbelangt, so bestehen in dieser Hinsicht folgende Zusammenh~inge. Wenn es sich um geneigte Bilder handelt, so ist bezilglich des LagemMtstabs d~s betreffenden Modells zu verlangen, dass trotz in den Auswertekammern dutch ~ ersetzter Bildkonstante c die Projektionen der Bilder unver~indert bleiben. Im folgenden wird auf-
Photog,rammetria, XVIII, No. 1
18
gezeigt, a u f welche Weise diese F o r d e r u n g (fiir eines der beiden Bilder beziiglich seiner Liingsneigung) erfiillt werden kann (Abb. 2). W i r denken uns zun~ichst das Bild ~ in seiner A u s w e r t e k a m m e r zentriert, nach der A u f n a h m e b a s i s orientiert, a u f die Bildkonstante c und die L~ingsneigung 99 eingestellt. Dabei m6gen sich a u f der Projektionsebene ~o die Punl~te H, W, N als dem H a u p t p u n k t H ' , dem Winkeltreuen P u n k t W' und dem N a d i r p u n k t N" des Bildes entsprechende ergeben haben. W i r d n u n das Bild durch D r e h u n g um die Schnittlinie s yon ~ und ~o a u f eine andere Liingsneigung (¢) eingestellt, so g e r a t e n dadurch H ' , W ' , N ' in neue Stellungen ( H ' ) , ( W ' ) , ( N ' ) . Zugleich mSge d a s P r o j e k t i o n s z e n t r u m O durch Verschiebung a u f einem dem Winkel ( ~ ) - - ~ entsprechenden Kreisbogen mit Zentrum im F l u c h t p u n k t F l nach 0 g e l a n g t sein. Dann gibt die Liinge der aus (~ a u f das verkippte Bild ( ~ ) gef~illten Senkrechten O (Q) die der neuen Stellung der Bildebene zugeordnete Bildkonstante e an. Aus den betreffenden Dreiecken ergibt sich = SFl.sin
(~)
c = S F l . sin
also
e
sin (~)
c
sin
Und da die Winkel ~ und (¢) in der Regel sehr klein sind, k a n n m a n diese Forme] in g u t e r Ann~iherung durch e (~) k (1) c ersetzen. Bei den Stellungen ( ~ ) und (~ des Bildes und des Projektionszentrums fallen die Projektionen von (H'), ( W ' ) , ( N ' ) a u f ~o in die bereits erwiihnten P u n k t e H, W, N. E s e r g i b t sich also dieselbe Projektion wie bei den urspriinglichen Stellungen des Bildes und des Projektionszentrums. Damit bei Einstellung der A u s w e r t e k a m m e r a u f die Liingsneigung (~) der Bildh a u p t p u n k t in die (~) zugeordnete Stellung ( H ' ) gelange, muss das Bild also in der A u s w e r t e k a m m e r um den B e t r a g zJx = (H') (Q) = (W') ( Q ) -
(W') (H')
dezent, r l e r t werden.
Da
(m) (w') (Q) = e - t a n T ~ e -
(~) 2
( W ' ) ( H ' ) = W'H" = c . t a n
~ ~ c• 2
und
ist, ergibt sich
(~) Ax=e-
2 --c-~
Ax = ~ .
(i : )
und im Hinblick a u f (1)
(2)
Der (N') durch O projizierende S t r a h l schliesst mit dem der Neigung (~) des Bildes
A. Buchholtz, Zur stereoskopischen A uswertung yon Oberweitwinkel-Luftbildern
19
( ~ ) entsprechenden zur Projektionsebene ~ senkrechten Nadirstrahl ( ~ ' ) 0 den Winkel ~
= (~) -- (~,)
ein. Wie man aus ~ (~(Q) (N') und ~ OH'N" erkennt, ist tan ( ~ , )
(H') (Q) ÷ (H') (N') e
zJ~¢÷ c- tan q~
und bei kleinen ~-Werten in guter Ann~iherung Ax ÷ c.cf
(~,)
-
Also gelangt man zur Formel ~.
1--
die durch (1) beriicksichtigende Umwandlung in ($T=-2
" 1--~
-(~o) + c . ~
1)
(3)
iibergeht. Beziiglich der den Stellungen ~ und ( ~ ) der Bilder zugeordneten Querneigungen ~o und (w) bestehen iihnliche Zusammenhiinge wie die hier fiir die L~ingsneigungen und (tp) aufgezeigten. Es ist also nach den Formeln (1), (2), (3) ]and nach deren Muster gebildeten : beziiglich der Liingsneigungen (~) = k. ~ Ax =
(~
~
(4) • 1--~
• (~o)
=(~)2 . ( 1 - - ~ )
(5)
(6)
beziiglich der Querneigungen (o~) = k . o
Ay
°(
= ~- • 1---/c,2 " ((o)
~co = T
" 1--~
(7)
(8) (9)
Wit denken uns nun die beiden Teitbilder eines Stereopaares m die dem Affinitiitsfaktor £ entsprechenden Stellungen ( ~ ) gebracht und zugleich die urspriingliche Basiskomponente bz in (bz) = k . bz abge~indert. Die unter solchen Umst~inden erzeugten Projektionen der Teilbilder sind identisch mit denen, die man durch kongruente Umkehrung der bei der Bildaufnahme wirksamen Strahlengiinge erhalten h~itte. Zwischen den Projektionsabst~inden ]~ und denjenigen h h bei urspriinglichen Stellungen ~ der Teilbilder besteht das V e r h ~ l t n i s ~ - k. Also kommt bei in Stellungen ( ~ ) befindlichen Teilbildern ein affin transformiertes Modell mit dem Affinit~tsfaktor k zustande. 2*
20
Photogrammetria, X V I I I , No. 1
Dieses Modell ist a b e r - - a n d e r s als im IdealfaU s t r e n g e r S e n k r e c h t a u f n a h m e n - n i c h t f r e i yon St~irungen. Das liegt d a r a n , d a s s die a u f die Bildnadire (NI") und (N2') beziiglichen p r o j i z i e r e n d e n S t r a h l e n n i c h t s e n k r e c h t z u r P r o j e k t i o n s e b e n e ~o sind, sondern m i t d e r e n N o r m a l e n Winkel &&, ($w1 u n d (~¢2, (~w2 einschliessen (Abb. 3).
(H~(~
,.
(N.,)
('~-'~.)" J ~
g
i' ~/Sxz
,F Nz
NI
Abb. 3. S t S r u n g e n des a f f i n e n Modells durch L i i n g s n e i g u n g e n der N a d i r s t r a h l e n . In e i n e r ~p parallelen E b e n e (~0) m i t um A~ v e r i i n d e r t e n P r o j e k t i o n s a b s t i i n d e n erscheinen die P r o j e k t i o n e n (N1) und (N2) d e r B i l d n a d i r e in der x - R i c h t u n g u m (~x~ = A~ • ($~1 u n d (~x2 = A~. (~T2, in d e r y - R i c h t u n g u m ($Yl = A]~- ~col und ~Y2 = A]~. (~co2 verschoben. Also w e r d e n fiir Modellpunkte im A b s t a n d A/~ yon ~P die H o r i z o n t a l p a r a l laxen u m ~p. = d ~ . ( ~ 1 ~2) (10) verf~ilscht u n d parallaxen
dadurch
HShenfehler
verursacht.
py = A h . (($col
-
-
Zugleich &92)
entstehen
auch
Vertikal(11)
Solche S t S r u n g e n lassen sich k o m p e n s i e r e n , i n d e m m a n die M e s s m a r k e n jeweils um ~x 1 = A ~ . ~ bzw.
(12) ~x 2 - A~. ~ 2 ~Y2 = A ~ . ~co2
dezentriert. A u f G r u n d der bier a u f g e z e i g t e n Zusammenh~inge h a t hinsichtlich der A f f i n a u s w e r t u n g g e n e i g t e r Bilder a m Auswerteger~it folgendes zu g e s c h e h e n : 1. E i n s t e l l u n g der A u s w e r t e k a m m e r n a u f die Bildweite e - k . c, die N e i g u n g s w i n k e l (q~) -- k- 9, (co) = k . co und die B a s i s k o m p o n e n t e (bz) = k . bz, 2. D e z e n t r i e r u n g der Bilder u m die Betr~ige
.4. B u c h h o l t z ,
Zur steveoskopischen Auswertung
°(
Ax = ~
.
yon t)be~'weitwinkel-Luftbildern
')
1 - - .~ff . ( ~o)
o Ay
=
~
•
21
•
(~o)
Diese Einstellungen bleiben wiihrend der A u s w e r t u n g des b e t r e f f e n d e n Bildpaares konstaht. Im g e r l a u f der A u s w e r t u n g werden aber aueh noeh den ttShenuntersehieden A~/ von Modellpunkten zur Projektionsebene zugeordnete von Fall zu Fall ver~inderliehe Dezentrierungen der Messmarken gemiiss den betreffenden Formeln (12) erforderlieh. Beziiglieh der bier erwiihnten Einstellungen ist im P h o t o k a r t o g r a p h ,con Drobysehew einiges automatisiert. Die Dezentrierungen der Bilder werden in Abhiingigkeit yon den eingestellten Neigungswinkeln der A u s w e r t e k a m m e r n tiber dem A f f i n i t i i t s f a k t o r zugeordnete Kurvenlineale bewirkt. F e r n e r sind a u f die b e t r e f f e n d e n d~o- und. 8~o-Werte einzustellende Korrektionsvorriehtungen vorhanden, die automatiseher Dezentrierung der Messmarken in Abhiingigkeit yon der jeweiligen HShenstellung des Projektionstisehes dienen. W a s die Orientierung der Bilder im P h o t o k a r t o g r a p h anbelangt, so handelt es sieh bei A f f i n a u s w e r t u n g um die iterative E r m i t t l u n g von Komponenten der Daten ~, (~o), (co), bx, by, (bz). Dazu kommen noch die diesen Komponenten zugeordneten Dezentrierungen Ax, Ay der Bilder und a u f die Winkel ~0, ~o beziiglichen Einstellungen der Korrektionsvorrichtungen. Nach demselben Prinzip, das dem P h o t o k a r t o g r a p h zugrunde liegt, kSnhen auch Ger~ite des Stereoplanigraph- oder A u t o g r a p h - T y p s zu Affinauswertung benutzt werden, wenn sie m i t einer zus~itzlichen Vorrichtung zu m e s s b a r e r Dezentrierung der Bilder a u s g e s t a t t e t sind [5], [7]. Die Leistung der solchen Geriiten fehlenden a u f ~g0, (~eo beziiglichen Korrektionsvorrichtungen k a n n durch den jeweils vorkommenden A/~-Werten zugeordnete Verbesserungen A b x = A h . (~q:l - - (~g°.2) der Basiskomponente bx ersetzt wetden. Die Unbequemlichkeit der Berechnung u n d E i n f i i h r u n g solcher Verbesserungen v e r r i n g e r t sich, wenn die A u s w e r t u n g zonenweise geschieht. Beim P h o t o k a r t o g r a p h kommen solche Unbequemlichkeiten iiberhaupt in Fortfall. Diesem Vorteil steht aber als recht schwe~weiegender Nachteil die nicht sehr starke AuflSsung der Abb. 4. Der Stereoprojektor SPR-2 a u f dem Tisch des GerRts erzeugten yon Romanowski. Projektionen der Bilder gegeniiber, und deswegen h a t sich der P h o t o k a r t o g r a p h in der Praxis nicht recht einzubiirgern ver-
22
Photog~ammetria, X V I I I , No. 1
mocht. Als Genauigkeit der HShenbestimmung wird 1/2500 der FlughShe fiber G r u n d angegeben. Der Stereoprojektor S P R - 2 yon R o m a n o w s k i [1], [4], [9], [10], [11], [12], [13] (Abb. 4 und 5) ist ein mit mechanischer Projektion und f r o n t a l e r B e t r a c h t u n g horizontal, m i t der Schichtseite nach oben eingelegter Diapositive im O r i g i n a l f o r m a t 18 X 18 cm der Negative arbeitendes Geriit.
~7
Abb. 5. Schematische Darstellung des Stereoprojektors. ~ b e r der am Ger~it lest a n g e b r a c h t e n horizontalen Zeichenplatte befindet sich der m i t zwei Handr~idern in der x- und y-Richtung und m i t einer Fu[tscheibe in der z-Richt u n g verschiebbare BasiskSrper. Von den zwei A u f p u n k t e n , in denen die riiumlichen Lenker L kardanisch mit dem BasiskSrper verbunden sind, wird der des Lenkers L 1 a u f die Basiskomponente bx, der des Lenkers L2 ' a u f die Basiskomponenten by und bz eingestellt. Bei Bewegungen des BasiskSrpers drehen sich die Lenker in Kardangelenken S 1 und $2, die die Projektionszentren des Ger~ts verkSrpern. Dabei steuern sie die in die H a l t e r K 1' und K 2' eingelegten Diapositive ( ~ ) in einer horizontalen Ebene. Der A b s t a n d zwischen den Projektionszentren und der Messebene, in der sich die kardanischen Drehpunkte der Lenkerfiihrungen bewegen, wird a u f die Bildkonstante bzw. deren Produkt mit dem Affinit~itsfaktor eingestellt.
A. Buchholtz, Zur stereoskopischen Auswertung yon ~berweitwinkel-Luftbildern 2:3 Die Bilder (Diapositive) kSnnen in ihren Haltern gekantet werden. Ihrer Neigung wird durch einen Kompensationsmechanismus des Mess- und Betrachtungssystems Rechn u n g getragen. Beziiglich der yon diesem Mechanismus zu bewirkenden Verschiebungen ist folgendes zu sagen.
1
f=
T ....
~J
L y
I~l'JPl1-{-I"1
M .....
t--
-~o,
\
h$'/
ADD. 6. Verschiebungen wegen der Bildneigung. a. rechtsl~ufige Verkippung. b. linksliiufige Verkippung. Damit winkeltreue Projektion zustande komme, mtissen die erforderlichen Bildverschieb~ngen in beztiglich des Winkeltreuen Punkts radialen Richtungen erfolgen. Wir denken uns ein geneigtes Diapositiv ~ dutch Verklppung um seine Nadirdistanz v in horizontale Stellung ( ~ ) gebracht, wie es in Abb. 6 im Aufriss auf eine zum Bildhorizont
")4
Photogrammetria, XVIII, No. 1
senkrechte Ebene veranschaulicht ist. Die Verkippung mSge um eine durch den Winkeltreuen P u n k t W" gehende Achse geschehen sein. Durch Verkippung yon ~ in die horizontale Ebene ( ~ ) im Abstand c vom Projektionszentrum S ist ein von W' um r' e n t f e r n t e r Bildpunkt P ' in die Stellung (P') gelangt. E r f~illt nicht in den P" durch S projizierenden Strahl. Zwecks Einriickung in diesen Strahl muss ( P ' ) dureh Verschiebung des Diapositivs um (~r'= r ' - - ( r ' ) bzw. ( r ' ) - - r ' in den Abstand (r') yon W' gebracht werden. Aus ~ P ' (P') (P') c~ A S W' (P') und mit /1c = r ' . sin v ergibt sich Ac (~r" = - - . C
r ' . (r') (r') . . . . ¢
sin r
Und bei so kleinen Nadirdistanzen, wie es beim gegenw~irtigen Stand~der Bildaufnahmetechnik die Regel ist, kann man in sehr guter Ann~iherung
r'. (r') ~r . . . . C
r
(13)
setzen. Nach diesem Muster ergeben sich beziiglich der in die x- und in die y-Richtung f a n lenden Komponenten ~p und co der Nadirdistanz die betreffenden Verschiebungen ~x" = x ' - - ( x ' ) und ~y" = y ' - - (y') des Diapositivs als
x'- (x') (~x' = -
-
c
• 9~
(14)
y'. (y') ~y"
C
•w
Das an der automatischen Bewirkung solcher Verschiebungen beteiligte Objektiv des Betrachtungssystems ist folgendermassen eingerichtet. Es besteht aus zwei Linsen, der in horizontaler Richtung verschiebbaren 01 und der feststehenden 0 2. Die optischen Achsen beider Linsen sind senkrecht zur Ebene des horizontalen Diapositivs ( ~ ) . Die Achse von 0 2 geht durch das Projektionszentrum S, und durch sie ist die betreffende Zielachse des Betrachtungssystems bestimmt. Die Abst~nde der Mittelebenen yon 01 und 0 2 yon ( ~ ) bzw. der Messmarke M sind den Brennweiten f l und f2 dieser Linsen gleich, so dass auf dem Wege yon ( ~ ) nach M zwischen beiden Linsen paralleler Strahlengang besteht. Bei Koinzidenz der optischen Achsen beider Linsen ist die Messmarke auf den in die Zielachse fallenden Bildpunkt eingestellt. Verschiebung der Linse 01 gegen 0 2 h a t zur Folge, dass der in optischer Koinzidenz mit der Messmarke erblickte Bildpunkt sich in einem dem B e t r a g der Linsenverschiebung gleichen Abstand yon der Zielachse befindet. Der Lenker L ist mit dem Bildhalter so verbunden, dass bei vertikaler Stellung des Lenkers der Nadirpunkt ( N ' ) des Diapositivs in die Zielachse f~illt. Damit er in die Richtung nach dem (P') entsprechenden Modellpunkt gelange, muss er das Diapositiv so verschieben, dass (P') in die Zielachse fiillt. Eine solche unmittelbar auf (P') beziigliche Einstellung ist abet nicht mSglich, da dieser P u n k t noch nicht bekannt, sondern e r s t als dem betreffenden P u n k t (P') zugeordneter zu ermitteln ist. Deswegen miissen die Verschiebungen des Diapositivs ( 2 ) und der Linse 01 so koordiniert werden, dass bei Einstellung der Messmarke auf ( P ' ) der P u n k t (P') in die Zielachse ger~t. Der diese Koordinierung automatisch bewirkende Korrektionsmechanismus ist folgendermassen eingerichtet. (Abb. 7). In der Bildebene parallelen Richtungen erfolgende Verschiebungen der Linse 01 gegeniiber 0 2 werden durch eine horizontale Stange E gesteuert, die in C 1 kardanisch an den Stab A 1 angelenkt ist. Dieser Stab ist um ein Kardan C2 drehbar, dessen Abstand
A. Buchholtz,
Zur stereoskopischen
Auswertung
yon ~berweitwinkel-Luftbilde~n
25
d v o n d e r durch E g e h e n d e n horizontalen Ebene liings der vertikalen F f i h r u n g F eingestellt werden kann. Die betreffende E i n s t e l l u n g geschieht durch den in C 4 k a r d a n i s c h d r e h b a r e n Stab A 2 m i t zu i h m senkrechter Steuerfliiche T. ~ b e r ein in der x- u n d yR i c h t u n g a u f die jeweils erforderlichen Betriige d~ u n d d~o einzustellendes Gest~inge wird die H S h e n e i n s t e l l u n g ffir C 2 durch die m i t T in stetiger B e r f i h r u n g bleibende Rolle R abgenommen.
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Abb. 7. A u t o m a t i s e h e S t e u e r u n g yon V e r s e h i e b u n g e n der Linse 0 2.
Die A u f p u n k t e C 3 u n d C~ der St;,ibe A 1 und A 2 gehSren einer P l a t t e K an, die gegenfiber dem Bildhalter K ' u m b e i der A u s w e r t u n g f e s t z u h a l t e n d e Betr~ge d x und d y in der x- und y - R i c h t u n g verschoben werden kann. Das Diapositiv wird in seinem H a l t e r nach der A u f n a h m e b a s i s orientiert und u m d x ' = c . ~ u n d dy" = c • w dezentriert. D a d u r c h g e l a n g t bei E i n s t e l l u n g der Zielachse a u f den Bildnadir ( N ' ) dieser in die durch das P r o j e k t i o n s z e n t r u m S gehende Vertikale. Zugleich wfirden bei E i n s t e l l u n g der P l a t t e K a u f dx ~ 0 u n d d y = 0 die A u f p u n k t e C 3 u n d C 5 in die d u t c h C u n d C 4 gehenden Vertikalen gelangen. Bei ~ = 0, ~o = 0, also in C 4 befindlicher Rolle R e n t s p r e c h e n d e n E i n s t e l l u n g e n d~ = 0, d ~ = 0, wiirden C~ u n d C2 in C z u s a m m e n f a l l e n . Hiitte m a n u n t e r solchen U m st~inden einen B i l d p u n k t m i t vom B i l d n a d i r gez~ihlten Koordinaten in die Zielachse gebracht, so wfirden die A u f p u n k t e C3 u n d C 5 von den durch C u n d C 4 gehenden Vertikalen u m entsprechende Betr~ige abrficken. Zwecks Reduktion dieser Betr~ge a u f solche, die vom W i n k e l t r e u e n P u n k t gez~ihlten Koordinaten zugeordnet sind, ist K gegen K ' u m cp o~ dx, ~ e . - ~ , d y = c. 2 zu verschieben.
14
P h o t o g r a m m e t r i a , X V I I I , No. 1
26
Bei w ~ 0 w i r d durch die e n t s p r e c h e n d e E i n s t e l l u n g dq~ alas K a r d a n C 2 in vert i k a l e r R i c h t u n g a u s der S t e l l u n g C u m d - d~ • t a n fl verschoben. D a d u r c h g e h t die N e i g u n g des S t a b e s A~ in bezug a u f die Vertikale a u s fl in fl' fiber. Zugleich g e l a n g t der z u v o r in C befindliche die S t a n g e E s t e u e r n d e K a r d a n p u n k t n a c h C 1 u n d a u f solche Weise w i r d er u n d zugleieh die Linse 01 u m
~x' = d . t a n fl' -- dq~. t a n ft. t a n fl'
x' f~ '
(x') fl
x'. (x') " d~ =
fl 2
• d~
(15)
verschoben. D u r c h Vergleich dieser F o r m e l m i t der e r s t e n (14) liisst sich die Gleichung
x'- (x') fl 2
x'- (x') d~ --
c
'~
aufstellen, a u s der sich die a u f die N e i g u n g s k o m p o n e n t e ~ bezfigliche lineare E i n s t e l l u n g fl 2 d~ = T "
q~
(16)
ergibt. A u f dieselbe Weise, wie es bier beziigllch ~x' a u f g e z e i g t ist, geschieht auch die d u r c h den K o m p e n s a t i o n s m e c h a n i s m u s bewirkte K o r r e k t u r ~y'. I n dieser H i n s i c h t e r g i b t sich n a c h dem M u s t e r yon (16) die a u f die N e i g u n g s k o m p o n e n t e ~o beziigliche lineare Einstellung fl 2 d~ = --. ~o (17) C D u r c h die fiir beide Teilbilder eines S t e r e o p a a r e s in h i e r beschriebener Weise eingerichteten K o m p e n s a t i o n s m e c h a n i s m e n w i r d b e w i r k t , d a s s sich ffir die horizontal eingelegten Diapositive solche projizierende Strahlenbfindel ergeben, die den bei der Bildaufn a h m e w i r k s a m e n k o n g r u e n t sind. W i r d a n s t a t t der Bildkonstante v ein a n d e r e r A b s t a n d e = k - c der Messebene vom P r o j e k t i o n s z e n t r u m gesetzt, so k o m m t ein a f f i n t r a n s f o r m i e r t e s Modell m i t dem A f finit~itsfaktor k zustande. W a s die O r i e n t i e r u n g eines B i l d p a a r e s im S t e r e o p r o j e k t o r a n b e l a n g t , so ist dabei der allgemeinen E i n r i c h t u n g des Ger~its R e c h n u n g zu t r a g e n . E t w a d a d u r c h , d a s s m a n in a u f O r i e n t i e r u n g s - bzw. H S h e n p a s s p u n k t e gestfitztem i t e r a t i v e m V o r g a n g die s o n s t v o r z u n e h m e n d e n N e i g u n g e n der A u s w e r t e k a m m e r n d u t c h in gleicher Weise w i r k s a m e E i n s t e l l u n g e n d e r K o m p e n s a t i o n s m e c h a n i s m e n ersetzt. Mit den sich dabei ergebenden A b l e s u n g e n an den ~- und w-Skalen dieser M e c h a n i s m e n l a s s e n sich die zus~itzlich einzustellenden D e z e n t r i e r u n g e n der Diapositive u n d V e r s c h i e b u n g e n der P l a t t e K berechnen. Hinsichtlich seines A n w e n d u n g s b e r e i c h s ist der S t e r e o p r o j e k t o r ffir B i l d k o n s t a n t e n c der O r i g i n a l n e g a t i v e zwischen 200 u n d 55 m m eingerichtet. Die N e i g u n g s k o m p o n e n t e n u n d w der Bilder sollen bei ,, ,, ,,
c = 200 m m nicht grSBer als 10,3 ° c=100mm ,, ,, ,, 5,1 ° c= 70ram ,, ,, ,, 3,6 ° c= 55mm . . . . . . 2,9 °
sein. Liegt alas Verh~iltnis des K a r t i e r u n g s m a B s t a b s 1 : m k zum B i l d m a B s t a b 1 :m~ zwi~
A. Buchholtz, Zur stereoskopischen Auswertung yon Oberweitwinkel-Luftbildern
27
schen 0,5 u n d 2,0, so k a n n u n m i t t e l b a r a u f der Zeichenplatte des Ger~its k a r t i e r t werden. A n d e r e n f a l l s h a t die K a r t i e r u n g durch einen an das Get,it a n g e s c h l o s s e n e n Koordinatog r a p h e n zu geschehen. Das Verhiiltnis yon HShenunterschieden des Geliindes zur FlugbShe fiber G r u n d soll im Bereich des b e t r e f f e n d e n Modells bei
1 -- : m k
1 - 0,5 nicht grS[ter als 0,65 m b
,,
,,
= 1,0
,,
,,
,
0,49
,,
,,
= 2,0
,,
,,
,,
0,37
sein. A n d e r e n f a l l s h a t die A u s w e r t u n g zonenweise zu geschehen. Der Stereoprojektor ist ein haupts~ichlich ffir D e t a i l a u s w e r t u n g in K a r t i e r u n g s m a g st~iben 1 : 25.000 u n d grSsser b e s t i m m t e s Priizisionsgerfit. Bei Folgebildanschluss ffir Zwecke der A e r o t r i a n g u l a t i o n sind die Bildhalter in ihren Tr~igern umzulegen, da Urns c h a l t u n g der Strahlengiinge nicht mSglich ist. Als Genauigkeit der H S h e n b e s t i m m u n g wird 1/4000 der FlughShe fiber Grund angegeben. Der Stereog~aph SD-1 yon Drobyschew [2], [4], [11], [13] (Abb. 8 u n d 9) ist, ebenso wie der Stereoprojektor, ein m i t mechanischer Projektion f r o n t a l b e t r a c h t e t e r Diapositive arbeitendes, ffir A f f i n a u s w e r t u n g geeignetes Ger~t. Die Bildtriiger T u n d die sie m i t den b e t r e f f e n d e n riiumlichen L e n k e r n L verbindenden M e c h a n i s m e n befinden sich nicht nebeneinander in der x-Richtung, sondern h i n t e r e i n a n d e r in der y - R i c h t u n g des Ger~its. Gemeinsame Verschiebungender beiden Bildtr~iger u n d des B a s i s k S r p e r s B in der x- u n d y - R i c h t u n g werden m i t zwei Handr~idern angetrieben, Versehiebungen des BasiskSrpers in der z-Riehtung m i t einer die betreffende Sehraube drehende Ful3seheibe bewirkt. Die P r o j e k t i o n s z e n t r e n werden dureh die in seitlieher V e r s e h i e b u n g fiber den Bildtr~igern f e s t s t e h e n d angebrachten Kardanpunkte S yon F f i h r u n g e n verkSrpert, in denen die Lenker gleiten kSnnen. Die u n teren E n d e n der Lenker Abb. 8. Stereograph SD-1 von Drobyschew. sind mit dem BasiskSrper d u r c h . K a r d a n g e l e n k e C verbunden, yon denen das vordere a u f die Basiskomponente bx, das hintere a u f die Basiskomponenten by und bz einzustellen ist. Die T r ~ g e r der a u f ihre K a n t u n g ~, L ~ n g s n e i g u n g ~ u n d Q u e r n e i g u n g (o einzustel-
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Photogrammetria, X V I I I , No. 1
lenden Diapositive ~ sind gegeneinander in der x- und y-Richtung verschiebbar. Die optischen Achsen a des feststehenden selbstfokussierenden Betrachtungssystems sind senkrecht gerichtet. Fiir die Wirkungsweise des Ger~its charakteristische ,,Korrektionsplatten" t~ sind auf der Tischplatte des Geriits angebracht, nehmen also an Verschiebungen der Bildtrliger nicht tell.
/
Abb. 9. Schematische Darstellung des Stereographen. In den mit den Bildtr~igern verbundenen Fiihrungen F kSnnen starre Arme A gleiten, die mit den an ihren unteren Enden angebrachten Kugelrollen R stets in Beriihr u n g mit den betreffenden Korrektionsplatten bleiben. Die automatische Kompensation durch Neigungen der Diapositive verursachter StSrungen des affinen Modells geschieht bei diesem Get,it durch den jeweils eingestellten Bildpunkten zugeordnete .~nderungen der urspriinglich eingestellten Bildweite (Abb. 10). Es mSge das um die Nadirdistanz v geneigte Teilbild (Diapositiv) ~ eines Stereopaares mit der Bildkonstanten c im Auswerteger~it dementsprechend eingestellt sein, wie es in Abb. 10 im Aufriss auf eine zum Bildhorizont senkrechte Ebene dargestellt ist. Dann durchst5sst der durch das Projektionszentrum S gehende einem Modellpunkt P zugeordnete Strahl die Bildebene ~ und die durch den Winkeltreuen Punkt W' gehende horizontale Ebene ( 2 ) in den Punkten P' und (P'). Denken wir uns nun ( ~ ) als h o r n zontales Bild mit demselben Projektionszentrum und derselben Bildkonstante wie ~ , so sind im Auswerteger~it die ~ und ( ~ ) durch S projizierenden Strahlenb[indel einander kongruent. Es ergibt sich also bei Doppelprojektion sowohl streng horizontaler aIs auch auf ihre Nadirdistanzen eingestellter geneigter Tei]bilder eines Stereopaares ein der N a t u r geometrisch ~ihnliches Modell. Wir denken uns nun zwecks Erzeugung eines affinen Modells mit dem Afflnit~itsfaktor lc die ~ und ( ~ ) gemeinsame Bildkonstante c in c = k. c ver~indert und dadurch das Projektionszentrum aus S nach S verlagert.
A. Buvhholtz, Zur stereoskopischen Auswertung yon Oberweitwinkel-Luftbildern 2 9 Dann k~,me durch Doppelprojektion der horizontalen Teilbilder ( ~ ) das gewiinschte affine Modell zustande. Der dem Punkt (P') des in Abb. 10 mit ( ~ ) bezeichneten Teilbildes entsprechende Modellpunkt wiirde aus P nach P geraten, sein Abstand r von der durch S und S gehenden Vertikalen unver~indert bleiben. Der auf den Modellpunkt beziigliche Projektionsabstand wiire aber von h in h = k. h iibergegangen.
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Abb. 10. Wegen der Bildneigung erforderliche Vertikalverschiebungen. Beziiglich der Doppelprojektion der geneigten Teilbilder ~ liegen die Dinge anders. Der bei in S befindlichem Projektionszentrum dem Punkt (P') entsprechende Punkt P' des Bildes ~ f~llt bei Verlegung des Projektionszentrums nach S nicht in die durch (P') und S gehende Gerade. E r muss also in diese Gerade eingerfickt werden, um der dem Modellpunkt P entsprechende zu sein. Das liesse sich dutch Parallelverschiebung des Bildes o~ in der It5he erreichen. Diese mfisste so bemessen sein, dass P ' nach P', also in den Abstand Ac yon ( 2 ) gelangt. Das
~0
Photogrammetria, X V I I I , No. 1
bedeutet, dass bei E i n s t e l l u n g a u f P ' dessen vertikaler A b s t a n d vom P r o j e k t i o n s z e n t r u m S nicht e + zlc sondern ~ + zie sein soll, die urspriingl~ch eingestetlte Bildweite e demn a c h m i t der K o r r e k t u r Ae zu versehen ist. A u s Abb. 10 erkennt m a n , dass die verschiedenen P u n k t e n des Bildes ~ zugeordneten K o r r e k t u r e n zie den horizontalen A b s t ~ n d e n der b e t r e f f e n d e n P u n k t e von W' proportional sind. Im Z u s a m m e n h a n g d a m i t spielt in dem die jeweils erforderlichen K o r r e k t u r e n autom a t i s c h bewirkenden M e c h a n i s m u s die in Abb. 10 m i t ~ bezeichnete Korrektionsebene u n d deren Neigungswinkel ~ eine wichtige Rolle. Beztiglich der Winkel ~ u n d ~, ergibt sich a u s den b e t r e f f e n d e n Dreiecken Ae tan r' + W' (N')
Ac
tan v = . . . . . . . r ' + W' (N') und d a m i t tan ~
Ac
tan v
Ac
c
Ic
Also ist tan ~ = k . t a n v
(18)
Ftir die a u f die L i i n g s n e i g u n g T u n d Q u e r n e i g u n g co von ~ beztiglichen Komponenten und ~ des N e i g u n g s w i n k e l s e der Korrektionsebene ergeben sich nach dem M u s t e r von (18) die F o r m e l n t a n ~ = k - t a n 9~ ~ tan~=
(19)
k.tan
Die zu den beiden Teilbildern eines Stereopaares gehSrenden Korrektionsebenen werden d u t c h Korrektionsplatten verkSrpert, die a u f die b e t r e f f e n d e n Komponenten ~ und der den N a d i r d i s t a n z e n v zugeordneten N e i g u n g s w i n k e l ~ einzustellen sind. Die W i r k u n g s w e i s e der K o r r e k t i o n s p l a t t e n wird, u n t e r B e z u g n a h m e a u f Abb. 9, d u t c h Abb. 11 veranschaulicht. Wie bereits erw~hnt, bleiben die an den u n t e r e n E n d e n der A r m e A a n g e b r a c h t e n Kugelrollen R stets in B e r i i h r u n g m i t den b e t r e f f e n d e n Korrektionsplatten. Bei Verschieb u n g e n der Rollen R l~ings der K o r r e k t i o n s p l a t t e n werden durch die oberen Enden der A r m e A die Gleitstiicke G l~ings der Lenker L verschoben. W i r denken u n s das Teilbild ~ eines Stereopaares a u f seine L ~ n g s n e i g u n g 9~, die b e t r e f f e n d e Korrektionsplatte ~ a u f die L~ingsneigung c~ eingestellt. Dabei m5gen sich ein P u n k t P ' des Bildes ~ und der i h m zugeordnete P u n k t P' der den W i n k e l t r e u e n P u n k t W" e n t h a l t e n d e n horizontalen Ebene ( ~ ) in den Abst~nden x" bzw. (x') v o n d e r durch den Bildnadir N ' gehenden Vertikale befinden. Der die K o r r e k t u r e n zJe bewirkende M e c h a n i s m u s soll so eingerichtet sein, d a s s bei den m i t Indizes o bezeichneten A u s g a n g s s t e l l u n g e n yon T, R, F, A, G, L der Bildnadir in die Zielachse a u n d der Lenker in die durch das P r o j e k t i o n s z e n t r u m S gehende Vertikale f~tllt. Zugleich soll das Gleitsttick GO in den A b s t a n d e yon S geraten. W i r d durch Verschiebung des Bildtr~igers T u m (~¢') der P u n k t P' in die Zielachse gebracht, so gelangen dadurch die erw~ihnten Bestandteile des M e c h a n i s m u s in die nicht rait o-Indizes bezeichneten Stellungen. Die P u n k t e (G) und G sind in die Abst~nde (x') bzw. x' von der dureh S gehenden Vertikalen geraten. Und im Hinblick a u f Abb. 10 e r k e n n t man, dass die N e i g u n g des in der Stellung L befindlichen Lenkers die dem P u n k t P' der horizontalen Ebene ( ~ ' ) zugeordnete ist. Da gedachte durch (G) u n d G gehende horizontale Ebenen s i n n g e m ~ s s
A. Buchholtz, Zu~" stereoskopisvhen Auswertung yon Oberweitwinkel-Luftbildern
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den in Abb. 10 m i t ( ~ ) und ( ~ ' ) bezeichneten entsprechen, stellt der A b s t a n d zwischen ihnen also die a u f den Bildpunkt P' beziigliche K o r r e k t u r A8 des Abstandes ~ zwischen und G O vor. Auf dieselbe Weise, wie es hier beziiglich der Liingsneigung ~o geschildert ist, k a n n zugteich auch der Einfluss der Querneigung o~ des Diapositivs kompensiert werden, indem m a n die Korrektionsplatte sowohl auf ~ als auch a u f ~ einstellt.
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Abb. 11. Automatische Einstellung der K o r r e k t u r e n Ae. Bei i t e r a t i v e r relativer Orientierung eines Bildpaares nach O r i e n t i e r u n g s p u n k t e n werden jeweils a u f t r e t e n d e Vertikalparallaxen durch N e i g u n g s ~ n d e r u n g e n der Korrektionsplatten beseitigt. Anschliessend d a r a n sind die Bildtr~iger um A~-/t(D
~
k~ k - -
k
zu neigen, wobei k~ und k~ die betreffenden an den Skalen der Korrektionsplatten erhaltenen Ablesungen sind und k den A f f i n i t i i t s f a k t o r bedeutet. Der A n w e n d u n g s b e r e i c h des Stereographen SD-1 ist durch folgende Daten gekennzeichnet. Das fiir Normalwinkel-, Weitwinkel- und ?2berweitwinkel-Bilder im F o r m a t 18 X 18 cm eingerichtete Ger~it ist zur Herstellung topographischer K a r t e n in MaBst~4ben 1 : 25.000, 1 : 10.000 und grSsser verwendbar. Die IA4ngs- und Querneigung der Bilder soll bei K a m m e r k o n s t a n t e n 200, 100 und 70 mm nicht mehr als 3 °, bei K a m m e r k o n s t a n t e 55 mm n i c h t m e h r als 2,5 ° betragen. Die K a r t i e r u n g geschieht a u f der rechten Seite der Tischplatte des Get,its, in der Regel durch einen mit dem Zeichenstift des x-Schlittens verbundenen P a n t o g r a p h e n . Das Verhiiltnis des Kartierungsmai~stabs zum BildmaBstab
Photogrammetria, X V I I I , No. 1
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kann innerhalb der Grenzen 0,5 und 2,0 variiert werden. Im Fall dem KartierungsmaBstab ungefiihr gleichen LagemaBstabs des Modells wird dieser durch entsprechende •nder u n g der Basiskomponenten dem KartierungsmaBstab gleichgemacht, worauf die KaY:tier u n g unmittelbar dutch den Zeichenstift des Get,its geschieht. Bei der Entwicklung des Stereographen sind auch einige Varianten der hier beschriebenen E i n r i c h t u n g des Get,its in Erw~igung gezogen worden. Eine besonders vorteilhaft erscheinende Xnderung liiuft d a r a u f hinaus, dass die Diapositive in horizontaler Stellung benutzt und dabei nach Massgabe ihrer Neigungen dezentriert werden. U n t e r solchen Umst~inden erscheinen vom Bildnadir nach den jeweils eingestellten Punkten gehende Richtungen in der Projektion des Bildes in einer durch die Nadirdistanz und die betreffenden Bildkoordinaten bedingter Weise verzerrt. Deswegen werden ausser den durch die Korrektionsplatten bewirkten Korrekturen auch noch auf die Richtungsverzerrungen beziigliche ,,azimutale K o r r e k t u r e n " durch Bildverschiebungen erforderlich. Die betreffende Einrichtung besteht aus bez(iglich der Nadirdistanzen einzustellenden Korrektionslinealen und durch diese gesteuerten Armen, welche die erw~ihnten Bildverschiebungen automatisch bewirken. Wie schon aus der hier gebrachten keineswegs Anspruch auf Vollst~ndigkeit erhebenden ~bersicht hervorgeht, sind bereits recht verschiedenartige fiir stereoskopische Ausw e r t u n g yon ?2berweitwinkel-Bildern geeignete Ger~ite geschaffen worden. Deren Anwendung in der P r a x i s wird lehren, welche Typen die in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht meistversprechenden sind. Es werden kiinftig wohl auch noch Spezialger~ite neuen, bisher unbekannten Typs ersonnen werden. Fiir die Weiterentwicklung in dieser Hinsicht diirfte es von Bedeutung sein, ob es gelingen wird die Technik der Luftbildaufnahme so zu vervollkommnen, dass praktisch belanglose Bildneigungen gewiihrleistet sind. In solchem Fall wiirden der A f f i n a u s w e r t u n g von ?2berweitwinkel-Bildern auch mit Ger~iten wie dem Stereoplanigraph oder dem Wild-Autographen keine besonders grossen Schwierigkeiten im Wege stehen.
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ZUSAMMENFASSUNG In diesem Artikel wird aufgezeigt, auf welche Weise man sich in neuerer Zeit d a t u m bemiiht hat Universalger~ite zu schaffen, die auch fiir die A u s w e r t u n g von ~)berweitwinkel-Bildern geeignet sind. Von Wild, Heerbrugg herausgebrachte Ger~ite solcher A r t beruhen a u f dem wohl-bekannten Prinzip der Autographen dieser F i r m a und werden deshalb nur recht kurz erw~ihnt. Viel ausfiihrlicher wird auf die in der Sowjetunion entwickelten fiir Affinauswert u n g geeigneten Ger~ite eingegangen, da dieselben mit den Einfluss der Bildneigung kompensierenden Vorrichtungen versehen, also eines noch wenig bekannten neuen Typs sind. Es handelt sich um drei solche Ger~ite: den Stereoprojektor vom Romanowski, den Photokartograph und den Stereograph von Drobyschew. Fiir jedes derselben werden die theoretischen Grundlagen seiner Einrichtung und die sich daraus in technischer Hinsicht ergebenden Konsequenzen erl~iutert. RESUME Cet article d~montre les efforts fairs en dernier temps pour produire des st~rdorestituteurs applicables aussi pour cliches super-grandangulaires. La maison Wild, Heerbrugg a r~cemment produit de tels instruments. E t a n t bas~s sur le principe bien connu des autographes de cette maison, ils ne sont y mentionnds qu'en peu de mots. Consid~rablement plus en d~tails y sont d~crits les i n s t r u m e n t s sovidtiques pour restitution affine, parceque ceux-ci, ~tant munis de dispositifs compensants l'influence de l'inclinaison des cliches, pr~sentent un type nouveau, jusqu'ici peu connu. I1 y s'agit de trois instruments: le St~rdoprojecteur de Romanovski, le Photocartographe et le St~r~ographe de Drobychev. Pour chacun d'eux sont expliqu~es les bases thdoriques de sa fonction et les consequences pratiques en tirdes. SUMMARY This p a p e r shows the efforts made in recent times for designing universal type plotters also used for the analysis of ultra-wide angle photographs. I n s t r u m e n t s of this kind, manufactured by Wild, Heerbrugg, are based on the wellknown conception of the autograph designed by this firm. They are therefore mentioned in short only. The corresponding instruments, developed in the Soviet Union for affin-analysis, are discussed much more in detail as they are equipped with devices that rectify the influence of the tilted photograph, i.e. they represent a new type r a t h e r unknown up to the present. In this paper, three of these instruments are discussed and the theoretical principles of their equipment as well as the resulting technical consequences are given. The following three instruments are: the Romanowski Stereoprojector, the Drobyshew Photocartograph and Stereograph.