DE2322459A1 - Automatisiertes stereo-photogrammetrisches geraet - Google Patents

Description

Automatisiertes Stereo-Photogrammetrisches Gerät

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Photogramraetrie . und im besonderen auf automatisierte stereoskopisch^ Geräte.

Photogrammetrie kann als jener Zweig der Technik definiert werden, in dem die Geometrie einer Kamera und Aufnahme verwendet werden, um Messungen von Objekten abzuleiten, die auf einer oder auf mehreren Aufnahmen vorhanden sind. Die vorliegende Erfindung betrifft nur eine spezielle Technik der Photogrammetrie, nämlich die Technik der Erzeugung eines scheinbar dreidimensionalen Bildes (in der Photogrammetrie ein stereoskopisches Modell genannt) des interessierenden Objektes aus Aufnahmen. Diesem stereoskopischen Modell ist entsprechend ein geometrisches Modell zugeordnet, das physisch als diejenige Oberfläche vorhanden sein kann, welche durch die Schnitte einer grossen Anzahl optischer Strahlen (oder simulierter Strahlen) erzeugt wird, oder welches nur als mathematische Abstraktion vorhanden sein kann. Das .geometrische Modell ist die Darstellung der interessierenden Objekte in verkleinertem Iriassstab.

Beobachtungen werden am stereoskopischen Modell durchgeführt, Wenn jedoch ein geometrisches Modell vorhanden ist, werden

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die Messungen an diesem gemacht. Ist das geometrische Modell nur als mathematische Abstraktion vorhanden, so werden die Messungen an den Aufnahmen selbst durchgeführt. Aber für viele Zwecke ist es günstig, mit abgeleiteten Messungen am abstrakten geometrischen Modell au arbeiten.

Vor nahezu hundert Jahren war der Doppel-Projektionsapparat, bei dem ein Bild in das nächste übergeblendet wird, eine volkstümliche Salon-Unterhaltungsvorrichtung. Bei diesem Doppel-Projektionsapparat werden zwei Aufnahmen durch eine in der Hand gehaltene Vorrichtung betrachtet, wobei jedes Auge nur eines der beiden Bilder sieht. Die Aufnahmen wurden dadurch erhalten, dass zwei separate Bilder des Objektes aufgenommen wurden, wobei zwischen dem ersten und zweiten Bild die Kamera um einige Zoll in horizontaler Richtung verschoben wurde. Es gab Spezialkameras, um die verschobenen Aufnahmen gleichzeitig zu machen. Auch wurde die Verschiebung zwischen den beiden Belichtungen manchmal vergrössert, um die stereoskopische Wirkung zu erhöhen.

Das von der linken Stellung aufgenommene Bild wurde dem linken Auge gezeigt, das von der rechten Stellung aufgenommene dem rechten Auge. Mit einiger Uebung war die das Bildpaar durch den Doppel-Projektionsapparat betrachtende Person imstande die beiden Bilder miteinander zu verschmelzen, wodurch ein scheinbar dreidimensionales Modell des photographierten Originalobjektes oder der photographierten Szene entstand.

Ein gleichartiges Verfahren wird zur Erzeugung der in der Photogrammetrie benutzten stereoskopischen Modelle angewendet. Die erste Stufe besteht darin, von einem vorgegebenen Gebiet Luftbildaufnahmen zu machen. Die Aufnahmen werden normalerweise aus einem Plugzeug gemacht, das in einer passenden Höhe in annähemä gerader Linie fliegt. Die Aufnahmen werden in hinreichend nahe beieinanderliegenden Orten (genannt Kamerastationen) längs des Plugvieges gemacht, so dass jede einzelne Aufnahme, die urimittel-

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bar vorher und unmittelbar nachher gemachte Aufnahme überdeckt. Die Linie,· die zwei aufeinanderfolgende Kamerastationen (Aufnahmeorte) miteinander verbindet, wird Basis genannt. Im allgemeinen beträgt die Ueberdeckung etwa 60^, und nur in diesem Ueberdeckungsgebiet können stereoskopische und geometrische Modelle erzeugt werden, da jeder Punkt im Modell durch zwei voneinander verschiedene photographische Aufnahmen dargestellt werden muss.

Zur Erläuterung und zur Untersuchung der Geometrie des photögrammetrischen Grundproblems wird ein dreidimensionales Koordinatensystem wie folgt definiert:

Der Ursprung liegt in der Mitte der Basis.

Die X-Achse ist horizontal und liegt fast parallel zur Basis.

Die Y-Achse ist horizontal und senkrecht zur X-Achse.

Die Z-Achse ist vertikal.

Wenn zwei in der oben beschriebenen Art gemachte Stereo-Aufnahmen im Gitter dieses Koordinatensystems untersucht werden, werden einige wesentliche Fakten klar:

1. Aenderungen der Höhe des Geländes (in der Photogrammetrie Relief genannt) ergeben in der Aufnahme eine Bildverschiebung. Diese ist proportional der Reliefhöhe und der Entfernung von der Mitte der Aufnahme (zur Vereinfachung werden nur vertikal gemachte Aufnahmen in Betracht gezogen).

2. Die nach obigem definierte Komponente der Reliefverschiebung in der X-Richtung kann als ein direktes Mass der Reliefhöhe des Modells verwendet werden, welches aus den überdeckten Gebieten der Aufnahmen entwickelt wurde.

Die geometrische Konstruktion, welche die zufolge des Reliefs und seiner Aenderung entstehende Bildverschiebung in den beiden Aufnahmen, die ein Ueberdeckungspaar bilden, zeigt, ist in jedem elementaren Lehrbuch der Photogrammetrie enthalten. Siehe zum Beispiel MANUAL OF PHOTOGRAMMETRY (= Leitfaden der Pho.togramme-

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trie), dritte Auflage, herausgegeben von der American Society of Photogrammetry (= Amerikanische Gesellschaft für Photogrammetric), 1966, Seiten 20 bis'23*.

Die gemessene Aenderung der Sildverschiebung in der X-Richtung wird "X-Parallaxe" (genauer "differentielle X-Parallaxe") genannt. Daraus können mittels in der Photogrammetrie gut bekannten Techniken, Geländereliefs und andere sachdienliche kartographische Daten erhalten werden. Vorliegende Erfindung behandelt eine neue Technik zur automatischen Messung der X-Parallaxe durch ein optimalisiertes Verfahren, um die Daten in der besten Form für die Erzeugung der gewünschten photogrammetrischen und kartographischen Informationen aus den Messungen zur Verfügung zu stellen.

Die meisten der bisher konstruierten Apparate zur Bestimmung der X-Parallaxe bei gegebenen X- und Y-Koordinaten im photogrammetrischen Modellraum sind für einen manuellen Betrieb ausgelegt worden und machen Gebrauch von der Fähigkeit der Kombination Auge-Hirn des Menschen, eine befriedigende Verschmelzung zu erzeugen und dadurch das stereoskopische Modell zu sehen und Messungen am darauf bezogenen geometrischen Modell zu machen. Die Messtechnik am manuellen System erfordert die Steuerung einer optischen Marke (normalerweise als "Punkt" oder "schwimmende Messmarke" bezeichnet). Durch Manipulation an den Steuerknöpfen des Apparates wird die Messmarke in ihrer scheinbaren relativen Lage in Bezug auf das stereoskopische Modell bewegt. Die stereoskopischen und geometrischen Modelle werden aus zwei Aufnahmen erzeugt (normale positive Transparentbilder, in der Photogrammetrie Diapositivplatten oder"einfache Platten genannt).

Zur Erläuterung des Arbeits- bzw. Bedienungsprinzips nehmen wir in der folgenden Beschreibung an, dass die Platten relativ zu einer festen Messmarke bewegt werden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass es gleichermassen möglich ist, die Mess-

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marke oder ein Messinarkenpaar, die durch die Kombination Auge-Gehirn zu einer einzigen Messmarke verschmolzen v/erden, relativ zu festen Platten zu bewegen. Das Ergebnis ist das gleiche.

Die zwei Platten können im Bezugsgitter des Betrachters gleichzeitig nach links oder rechts (entsprechend der X-Richtung) und nach vorne oder rückwärts (entsprechend der Y-Ricno-nig) bewegt werden. Wenn die beiden Platten nach links bewegt werden (negative X-Richtung), scheint sich die Hessmarke in einer konstanten Höhe durch das stereoskopische Modell nach rechts zu bewegen. In gleicher V/eise scheint sich die Messmarke durch das Modell bei wiederum konstanter Höhe in die positive Y-Richtung zu bewegen, wenn die Platten in die negative Y-Richtung bewegt werden.

Bei allen diesen Geräten ist eine zusätzliche Steuerung vorgesehen, durch welche die Platten relativ zueinander in der X-Richtung bewegt werden, und zwar dadurch, dass der X-Abstand zwischen den Platten in positiver oder negativer Weise verändert wird und dadurch die Möglichkeit geschaffen wird, die X-Parallaxe in dem kleinen Gebiet rund um die schwimmende Messmarke zu eliminieren. Diese Bewegung scheint die schwimmende Messmarke vertikal zu verschieben, und erstere kann mechanisch oder mittels Rechnung auf eine effektive Z-Bewegung bezogen werden. Es ist möglich, diese differentielle X-Bev/egung einzustellen, so dass die schwimmende Messmarke auf der Oberfläche des stereoskopischen Modells zu liegen scheint.

Die normale Verwendung eines solchen Apparates macht es erforderlich, dass die schwimmende Messmarke durch den Operateur an allen Punkten, in denen die X-Parallaxe gemessen werden soll, auf die Oberfläche des stereoskopischen Modells (und damit auf die Oberfläche des bezogenen geometrischen Modells) plaziert v/ird. In den Fällen, in denen eine zusammenhängende Karte des Modells anzufertigen gewünscht wird, müssen die X-Parallaxen entlang von im geometrischen Modell zu zeichnenden Linien eliminiert werden.

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Eine andere Technik, welche die in Zusammenhang mit vorliegender Erfindung interessierende ist, ist die als Profilermitxlung 'bekannte Technik. Zur Profilermittlung eines geometrischen Modells wird die schwimmende Messmarke bezogen auf das Modell stets in einer Richtung bewegt; normalerweise kann diese Bewegung entweder in der X- oder in der Y-Richtung erfolgen. Der Operateur muss dann dauernd die X-Parallaxe eliminieren, so dass die schwimmende Messmarke dauernd der Oberfläche des stereoskopischen Modells zu folgen scheint.

Im allgemeinen haben derartige Anlagen* eine automatische Ausgabe, so dass längs des ganzen Weges eine Aufzeichnung von X, Y und der X-Parallaxe (oder X-Y und Z) erhalten wird. Dies ergibt das, was als Einzelprofil durch das Modell bezeichnet wird. Nach Erzeugung eines jeden Einzelprofils wird die schwimmende Messmarke in einer zur Profilbestimmung senkrechten Richtung bewegt und ein weiteres, parallel zum ersten Profil liegendes Profil wird auf die ganz genau gleiche Weise erhalten. Das ganze Modellrelief ist dann durch eine längs seiner Oberfläche verlaufende Anzahl von Profillinien dargestellt.

Viele Versuche sind bis jetzt schon unternommen worden, um diese Verfahren der Profilbestimmung zu automatisieren. Derzeit gibt es zwei Grundanwendungen der Profilbestimmung, nämlich? digitale Geländemodelle und die Entwicklung sogenannter "Orthophötos". Digitale Geländemodelle sind nichts anderes als, so wie vorher besprochen wurde, die Darstellung des Modellreliefs durch XYZ-Koordinaten diskreter Punkte längs Profilen.

Ein Orthophoto ist die photographische Darstellung einer Gelände oberfläche, in welcher die zentrale Projektion der Original aufnahme in eine enge Annäherung 'zu einer vertikalen Parallelprojektion gleich der einer Karte, umgebildet wurde. Die zur Erzeugung eines Orthophötos benötigte Hauptinformation kann aus an einem geometrischen Modell,gemessenen Profilen, hergeleitet werden. Diese Information umfasst X-, Y- und Z-Koordinaten und,

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möglicherweise, die Grosse der zur Profilermittlungsrichtung senkrechten Neigung der Modelloberfläche. Die übrigen notwendigen Daten, die beispielsweise die winkelmassigen Teilbildverzerrungen der Originalaui'nahme umfassen, die in ein Orthophoto umzubilden sind, stehen bei der Bildung des geometrischen Modells, in dem die Profile aufzuzeichnen sind, unmittelbar zur Verfügung.

Ein grosser Teil der in bekannten Automatisations-Annäherungs-Ausführungsformen aufgewendeten Anstrengungen wurde dafür verwendet, Informationen zu gewinnen, die" nicht fundamental für die automatische Erzeugung von Profilen sind. Um das Verfahren der Profilermittlung zu automatisieren, ist es einzig erforderlich, ein System auszubilden, welches längs der Linie, für die das Profil zu bestimmen ist, fortlaufend und automatisch die X-Parallaxe eliminiert.

Derart lässt sich durch Ausschaltung von Informationen, die für die gewünschten Messungen unwesentlich sind, eine bedeutende Vereinfachung des Aufbaues eines automatisierten stereophotogrammetrischen Gerätes erreichen. Ein elektronisches System gemäss vorliegender Erfindung hat diese vereinfachte Annäherung an die photograrnmetrische Messung zur Grundlage, und dieses System ist nicht nur weniger komplex und schneller als vorhandene Systeme, sondern es besitzt auch viele Nachteile nicht, die ein Charakteristikum vorhandener Systeme bilden.

Bei den bekannten automatisierten stereo-photogrammetrischen Geräten ist es mehrheitlich unmöglich, einen grösseren Geschwindigkeitszuwachs infolge der den verwendeten Verfahrenstechniken innewohnenden Begrenzungen zu erreichen. Diese Begrenzungen hängen mit· der Grosse des Gebietes, das zur Erzeugung der Korrelation abgetastet werden muss, zusammen, sowie weiters mit der Zeit, die benötigt wird, um eine Fehlerentscheidung aus dem Abtasten dieses Gebietes zu gewinnen und schliesslich mit der Anzahl Photonen, die gesammelt werden muss, um zwecks Fällen

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von Entscheidungen bezüglich der relativen Lage, Grosse und Orientierung der beiden abgetasteten Bildgebiete einen annehmbaren Rauschabstand zu erhalten.

Im allgemeinen arbeiten die vorhandenen Apparate für die Automatisierung der Erzeugung von Profilen so, dass sie kleine Gebiete eines Doppelbildes untersuchen. Hierzu benutzen sie eine "Punktabtasttechnik¹¹. Das heisst, sie verwenden ein relativ schmales Abtastblendenloch (üblicherweise als ein Lichtpunkt erzeugt) und mit diesem Blendenloch tasten sie zwangsläufig mit Hilfe einer der vielen gut bekannten Gebietsabtasttechniken das auf der Aufnahme interessierende Gebiet ab. Diese Techniken haben die Erzeugung einer Abart von Lissajous-Figuren zur Folge, entweder durch einen Kathodenstrahl Oszillographen oder durch Rauschmodulation des Abtastweges.

Die erreichbare Geschwindigkeit eines jeden Systems zum Treffen richtiger Entscheidungen wird durch den Rauschabstand der gewonnenen Information gesteuert. In einem System für die Abtastung von Bildern ist der Rauschabstand letztlich durch die Anzahl Photonen bestimmt, die innerhalb einer Entscheidungozeit gesammelt werden können. Zur Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit ist es erforderlich, die für jede· Entscheidung benötigte Zeit herabzusetzen. Dies bedeutet, dass das System pro Zeiteinheit mehr Photonen sammeln muss. Im allgemeinen kann dies dadurch erreicht werden, dass entweder die wirksame Stärke der Lichtquelle erhöht wird oder dass durch Vergrössern der Blendengrösse die Lichtsammeifähigkeit der Systernblende erhöht wird.

Bei den vorhandenen Systemen ist die Grosse der Oeffnung effektiv durch die den verwendeten Abtast- und Verarbeitungstechniken eigenen Eigenschaften begrenzt - Techniken , bei denen die Blendengrösse nicht erhöht werden kann, ohne das Betriebsverhalten des Systems zu verschlechtern. Eine Erhöhung der Lichtstärke der Lichtquelle ist auch nicht durchführbar. Die meisten bekannten Systeme' verwenden einen Abtaster mit wanderndem Licht-

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punkt, um die Abtastung zur Untersuchung der Aufnahme zu erzeugen. Bei diesen bekannten Systemen wird die Elendengrösse durch die Grosse des vom Bildabtaster erzeugten Lichtpunktes gesteuert. Eine Zunahme der Photonenzahl (das heisst eine Zunahme an aktinischem Licht, das vom Bildabtaster mit wanderndem Lichtpunkt zur Verfügung steht) ist nur durch einen Verzicht auf Auflösungsvermögen durch Zunahme der wirksamen Blendengrösse erreichbar.

Die einzige bislang zur Verfügung stehende Technik zur Erhöhung der Anzahl Photonen pro Zeiteinheit erfordert ein System mit einer viel helleren Lichtquelle, wie etwa eine Glühfaden- oder Xenonlichtbogenlampe, wobei das beleuchtete Bild elektronisch mit einer gleichartigen Technik, wie sie für das Fernsehen entwickelt wurde, abgetastet wird. Die praktische Begrenzung dieser Anordnung beruht auf dem Umstand, dass die gesamte photoempfindliche Fläche der Fernsehaufnahmeröhre vom Bild des beleuchteten, interessierenden Gebietes belichtet wird, aber in jeder Zeiteinheit nur ein kleiner Teil davon untersucht wird. Die totale Anzahl der auf die Photokathode aufprallenden Photonen gibt eine absolute Begrenzung vor, weil dadurch eine Grenze für die totale Anzahl von Photoelektronen vorhanden ist, deren Erzeugung auf der gesamten Oberfläche der Photokathode ermöglicht wird, ohne Rücksicht darauf, wie gross der in irgendeinem Zeitmoment benutzte Ausschnitt ist.

Als Folge davon sind die b&stehenden Abtastteahniken, welche ein kleines Blendenloch zur Erfassung eines relativ grossen Gebietes einer Aufnahme für die Gebietsabtastung verwenden, auf die Geschwindigkeit beschränkt, mit der sie die Abtastung durchführen können. Dieser Nachteil wird in vorliegender Erfindung durch eine neuartige Methode zur Vergrösserung der Blendenöffnung umgangen, ohne dass dabei gleichzeitig das Auflösungs-. vermögen des Systems herabgesetzt wird.

Die vorhandenen Systeme untersuchen das auf den Luftbildaufnahmen

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in der Umgebung einander entsprechender Punkte liegende Gebiet und sie ermitteln - üblicherweise durch eine relativ einfache Analogberechnung - aus der Gebietsabtastung, die durch den bewegten Punkt bewirkt wird, sowohl die X-, Y- und die Iheta-Verschiebungen (Bilddrehungen), als auch die Verzerrungen zwischen diesen Doppelbildern.

Die normalerweise interessierenden Verzerrungen sind jene, die sich aus !,lass stabs änderungen in der X- oder Y-Richtung ergeben und in der Photogramnietrie "X-Anamorphose" und "Y-Anamorphose" genannt werden. Die Gewinnung all dieser Infarraationen hat eine verfcältnismässig komplexe Verdrahtung zur Folge und erfordert üblicherweise auch die Integration von aus mehreren Abtastungen erhaltenen Informationen. Die Folge davon ist, dass die Verarbeitungszeit vergröesert wird, und zwar durch den Umstand, dass man es der Abtastung erlauben muss, längere Zeit in einem vorgegebenen Gebiet der Aufnahme zu verweilen, bis dass die notwendige Integration zur Berechnung einiger der Verzerrungen beendet ist.

Ueberdies korrigieren die vorhandenen Systeme im allgemeinen jedes dieser berechneten Ausgangssignale (d.h. X-, Y- und Verdrehungsverschiebungen plus den anamorphischen Verzerrungen) durch individuelle Servoschleifen. Nach normaler Praxis werden einige dieser Servos relativ langsam im Vergleich zu den anderen ge.macht, so dass nicht eine simultane, sondern eher eine kumulative ITullpunktseinstellung aller Se'rvoschleifen erreicht wird. Als Folge dieser Anforderung wird die Komplexität dea Systems erhöht und die Arbeitsgeschwindigkeit weiter herabgesetzt. -

Die vorliegender Erfindung zugrunde liegende Technik beseitigt die Notwendigkeit der Durchführung einiger dieser Korrekturen und erhöht die Geschwindigkeit der die übrigen Korrekturen steuernden Servos erheblich.

Damit ein guter Korrelationspegel erhalten bleibt, muss bei

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den vorhandenen Systemen ein relativ grosses Gebiet in den Aufnahmen untersucht werden. Deshalb liegt den die Verschiebungskorrekturen und anamorphen Korrekturen betreffenden Entscheidungen eine Untersuchung dieser ausgedehnten Gebiete zugrunde,und als Folge davon gehen die feinen Einzelheiten bei der Profilermittlung verloren. Dies tritt besonders dann in Erscheinung, wenn Gebiete oder Gelände untersucht werden, die relativ flache Kontraste aufweisen oder merkmallos sind, da unter diesen Umständen es bei den vorhandenen Systemen notwendig ist, relativ grosse Flächen des Geländes abzutasten und Entscheidungen aufgrund der Integration der von diesen grossen Gebieten gewonnenen Daten zu fällen.

Die Verwendung einer Gebietsabtasttechnik, die auf der Bewegung eines relativ feinen Punktes über einem grossen Gebiet auf einem vorgegebenen Weg basiert, welcher aus aufeinanderfolgenden Zeilen besteht oder eine Spiralform aufweist, um einen geeigneten Haster zu erzeugen, erfordert eine ausserordentlich sorgfältige Anpassung der Abtastwege, welche auf die beiden zu untersuchenden Platten projiziert werden. In manchen Fällen wird diese Anpassung durch Erzeugung eines gemeinsamen übtastweges und dessen Projektion auf die beiden Aufnahmen durch optische Mittel gemacht·, wodurch gewisse Aspekte des Anpassproblems umgangen werden können. Durch den Verlust an aktinischer Energie und wegen der Schwierigkeit, die elektronische Servoschleife zu schliessen, wenn ein gemeinsamer Abtastweg benutzt wird, hat sich diese Methode als nicht sehr befriedigend erwiesen. Ueberdies werden dadurch dem mechanischen und optischen Aufbau des Systems, welches die Bildabtaster verwendet, gravierende Zwangsbedingungen auferlegt.

Deshalb besteht bei den meisten derzeit verwendeten Systemen die üblichere Praxis darin, zwei getrennte Abtastungen zu erzeugen, d.h. also eine für jede Aufnahme. Jede unkontrollierte Differenz zwischen den beiden Abtastungen in Bezug auf ihre Grb'sse und Orientierung oder in der momentanen Lage des die

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Gebietsabtastung erzeugenden Punktes, hat eine scheinbare Verschiebung oder Verzerrung des zu untersuchenden Bildes zur Folge. Deshalb müssen die Abtastwege entweder innerhalb der vom Systemausgang her erforderlichen Toleranzen aneinander angepasst werden, oder irgendwo im analogen Verarbeitungsschaltkreis müssen Mittel vorhanden sein, um die Auswirkungen derartiger Fehlanpassungen herauszuintegrieren. In einem jeden Pail werden die Komplexität und die Kosten des Systems vergrössert.

Bevor auf die Erfindung eingegangen wird, sollen die verwendeten Begriffe wie folgt definiert sein:'

Anamprph = Unterschied in den Massstäben zwischen linken und rechten Bildelementen, der durch perspektivische Verzerrungen und durch die Geländeneigung entsteht.

Basis = die Linie, welche zwei Aufnahmeorte während des Fluges verbindet, oder der Abstand zwischen diesen Aufnahmeorte2i. Ebenso der Abstand (im Massstab des geometrischen Modells) zwischen benachbarten perspektivischen Zentren, so wie er durch das Auswertegerät rekonstruiert wird.

Kameraort = der Punkt im Raum, an dem sich die Kameralinse im Moment der Belichtung befindet; auch Aufnahmeort während des Fluges oder Belichtungsort genannt.

Entsprechende Bilder (einander entsprechende Bilder) = ein Punkt oder eine Gerade in einem System von Punkten oder Geraden, die zu einem Punkt oder einer Geraden in einem anderen System homolog sind. Einander entsprechende Bildpunkte (manchmal auch konjugierte Punkte genannt) sind die Bilder des gleichen Objektpunktes auf zwei -oder mehl" Aufnahmen.

Entsprechende Strahlen (einander entsprechende Strahlen) die !Strahlen von zwei einander entsprechenden Bildpunkten, welche durch ihre jeweiligen Projektionszentren hindurchtreten und sich im ursprünglichen Objektpunkt schneiden, oder ihre Darstellung in geometrischen Modell.

Diapositiv - eine Positivaufnähme auf einem transparenten Trä^;:

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Der Begriff wird im allgemeinen zur Bezeichnung eines transparenten Positivs benutzt, das in einem Auswertegerät, einem Projektor oder einem Komparator verwendet wird.

Verschiebung = jedes Verrücken in der Lage eines Bildes auf einer Aufnahme, welches nicht die perspektivischen Merkmale der Aufnahme ändert (d.h. Verrücken zufolge lie igung der Aufnahme, Massstabsänderungen der Aufnahme und Relief der aufgenommenen Objekte). Reliefverschiebung = Verschiebung von Bildern radial nach innen oder auscen in Bezug auf den Aufnahmenadir, je nachdem ob die Erdbodenobjekte • sich unter oder über der Höhe des Bodennadirs befinden.

Epipole = im perspektivischen Aufbau von zwei Aufnahmen (zwei perspektivischen Projektionen), die Punkte in der Ebene der Aufnahmen, wo sie von der Luftbasis geschnitten werden (verlängerte Gerade, die die beiden perspektivischen Zentren verbindet). Im Falle eines Paares echt vertikaler Aufnahmen sind die Epipole von den Hauptpunkten unendlich weit entfernt. Epipolarebene = jede Ebene, in der die Epipole liegen; deshalb jede Ebene, die die Luftbasis enthält. Epipolarstrahl = die Gerade in der Aufnahmeebene, welche die Epipole und das Bild eines Objektes miteinander verbindet. Auch als die Bildspur einer Epipolarebene auf einer Aufnahme ausgedrückt.

Schwimmende Messmarke (Photogrammetrie) = eine Marke, die gesehen wird, wie sie eine Lage im dreidimensionalen Raum des stereoskopischen Modells aus einer Doppelaufnahme einnimmt, und als eine Bezugsmarke bei der Untersuchung oder Ausmessung des geometrischen Modells verwendet wird. Die Messmarke kann gebildet werden: (1) durch eine resLle Messmarke, die in projizierten Objektraum liegt; (2) durch zwei reelle Messmarken, die in projizierten oder virtuell projizierten Objekträumen der Doppelaufnahmen liegen; (3) durch zwei reelle Messmarken, die in den Ebenen der Aufnahmen selbst liegen; (4) durch zwei reelle oder' virtuelle Messmarken, welche in den Bildebenen des 309848/0419

"binokularen Betrachtungsapparates liegen.

Geometrisches Modell = im verkleinerten Massstab das Modell des Geländes im Objektraum eines photogrammetrischen Kartiergerätes, gebildet durch die Schnitte aller Paare von einander entsprechenden Strahlen. Auch die mathematische Abstraktion des Modells, gebildet als eine Anzahl dreidimensionaler Koordinaten, die aus den Beobachtungen der Koordinaten von Bildpunkten in den Aufnahmen berechnet werden.

Orthophoto = eine aus einer perspektivischen Aufnahme angefertigte photographische Kopie, aus welcher die durch ' Neigung und Relief bewirkten Verschiebungen von Bildern entfernt worden sind.

Ueberdeckende Paare (Pbotogrammetrie)-= zwei Aufnahmen, die an verschiedenen Belichtungsorten in einer solchen Art und V/eise aufgenommen wurden, dass ein Teil einer Aufnahme das gleiche Gelände zeigt, wie auf einem Teil der anderen Aufnahme sichtbar ist. Dieser Begriff umfasst den allgemeinen Pail und schliesst nicht mit in sich ein, dass die Aufnahmen zwecks stereoskopischer Untersuchung gemacht wurden.

Parallaxe = die scheinbare Verschiebung der Lage eines Körpers im Verhältnis zu einem Bezugspunkt oder zu einem Bezugssystem, bewirkt durch e.in Verrücken des Beobachtungspunktes. Absolute stereoskopische Parallaxe = zieht raan -ein Paar Luftbildaufnahmen gleichen Hauptabstandes in Betracht, so ist die absolute stereoskopische Parallaxe eines Punktes die algebraische Differenz der Abstände der beiden Bilder von ihren jeweiligen Aufnahmenadirs, gemessen in einer horizontalen Ebene und parallel zur Luftbasis. Allgemein bezeichnet als Parallaxe; auch genannt X-Parallaxe, lineare Parallaxe und horizontale Parallaxe. Der Begriff Parallaxe wird auch zur Bezeichnung von solchen Messungen wie oben, in der Ebene einer Aufnahme und in-der Plugrichtung verwendet. Parallaxen -

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differenz = die Differenz zwischen den absoluten stereoskopischen Parallaxen von zwei auf einem Paar " von .aufnahmen abgebildeten Punkten. Herkommlicherweise zur Bestimmung der Differenz in den Höhen von Objekten verwendet. Y-Parallaxe (Photogrammetrie) = die Differenz zwischen den lotrechten Abständen der beiden Bilder eines Punktes von der die X-Achse enthaltenen vertikalen Ebene. Das Vorhandensein einer Y-Parallaxe zeigt an, dass entweder in einer der beiden Aufnahmen eine Verzerrung vorhanden ist und/oder eine Differenz in der Flughöhe und die stereoskopische Untersuchung des Paars beeinträchtigt. Stereokomparator (Photogrammetrie) = ein stereoskopisches Gerät zur Parallaxenmessung; umfasst überlicherweise Mittel zur Messung der Aufnahmekoordinaten von Biidpunkten.

Stereoskopie = die Wissenschaft und Technik, die sich mit der Benutzung des binokularen Sehens zur Betrachtung von zwei einander überdeckenden Aufnahmen und anderen perspektivischen Beobachtungen befasst, sowie mit den Verfahren, durch die derartige Beobachtungen gemacht werden können. Stereoskopisches Paar (Photogrammetrie) -- zwei von verschiedenen Kamerastandorten gemachte Aufnahmen des gleichen Gebietes _r um eine stereoskopische Ansicht zu liefern; oft auch Stereopaar genannt. Stereogramm = ein stereoskopisches Paar von Aufnahmen oder Zeichnungen, die richtig orientiert und montiert sind, oder zwecks stereoskopischer Beobachtung projiziert sind. Binokulares Sehen = gleichzeitiges Sehen mit beiden Augen. Stereoskopisches Sehen = die besondere Anwendung des binokularen Sehens, welche den Beobachter imstande setzt, den Eindruck der Tiefe zu gewinnen, üblicherweise mit Hilfe zweier verschiedener Perspektiven eines Objektes (als zwei Aufnahmen, die von zwei verschiedenen Kamerastandorten gemacht werden). Stereoskop = ein optisches Gerät, das einem Beobachter hilft, Aufnahmen oder Diagramme zu betrachten, um den geistigen Eindruck eines dreidimen-

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sionalen Modells zu erhalten. Stereoskopische Verschmelzung = der geistige Vorgang, bei dem zwei perspektivische Einsichten miteinander kombiniert werden, um den Sindruck eines dreidimensionalen Modells zu erhalten. Steroskopisches Bild = der geistige Eindruck eines dreidimensionalen -Modells, welches sich au.s der Betrachtung zweier überdeckender perspektivischer Ansichten ergibt. Auch stereoskopisches Modell oder Stereomodell genannt.

Mit Berücksichtigung des Vorhergehenden ist es Hauptzweck der vorliegenden Erfindung, ein relativ einfaches Gerät für photo-, grammet-rische Messungen zu schaffen, welches die für die bestehenden Geräte charakteristischen Nachteile vermeidet oder merklich reduziert, und welches zuverlässig und wirkungsvoll arbeitet, um mit hoher Geschwindigkeit genaue Messungen durchzuführen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, in einer automatisierten Stereoanlage Mittel zur Abtastung einer jeden Aufnahme in einem Stereopaar längs eines Weges zu schaffen, in welchem X-Parallaxe vorhanden ist, -der aber im wesentlichen keine Y-Parallaxe und keine Bildverdrehung aufweist, wodurch zwei Videosignale erzeugt werden, welche nach Korrelierung einen Ausgangswert ergeben, der ein Mass für die X-Parallaxe darstellt.

Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines automatisierten stereoskopischen Gerätes des oben angegebenen Typs, in dem konjugierte Gebiete eines Stereopaares von Aufnahmen in X-Richtung durch eine einfache Linienabtastung abgetastet werden, wodurch alle nach den Abtastverfahren gemäss dem bisherigen Stand der Technik redundante Informationen und Fehler eliminiert werden.

Bei idealen ,geographischen Bedingungen, bei denen keine Höhenänderungen der Kamerastandorte und keine Neigung oder Teilbildverzerrung vorhanden sind, liegen die konjugierten Bilder längs

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geraden und parallelen Linien in zwei Aufnahmen des Steropaars. Aber in der Praxis bewirken Aenderungen der Standorthöhe, Neigung oder Teilbildverzerrung das Entstehen systematischer Fehler, deren Korrektur durch eine einfache Rechnung gemacht werden kann. Die Eingangsdaten für diese Rechnung können durch die normale Technik des Einsetzens der Diapositive in einen Stereoplotter zur El-iininierung der Y-Parallaxe gewonnen werden, wodurch das Modell bereinigt wird. Da nun die Geometrie des Stereopaärs die Abtastung nach einer Geraden unterstützen kann, sinü eine äussere Y- und Bildverdrehungs-Verschiebung nicht.sichtbar und beeinflussen nicht in nachteiliger Veise den Korrelationsvorgang.

Weiterhin bezweckt die Erfindung die Schaffung eines stereoskopischen Gerätes, anreichern die Abta-stung durch ein Paar ablenkbarer Sekundärelektronen-Vervielfacher oder Dissector-Röhren (oder einen funktionell gleichartigen Pestkörperabtaster, wie etwa einen ladungrgekoppelten Detektor) mit Hilfe einer Linienabtastung durchgeführt wird, um'aus konjugierten Bildern im Stereopaar entsprechende elektrische Signale zu gewinnen, welche an einen Korrelator gegeben werden, wodurch das Gerät längs gewählter Profile X-, Y- und Z-Koordinaten liefert. Mit dem Gerät ist es auch möglich, Angaben über die Steigung in der X-Richtung zu machen.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung liegt in dem Umstand, dass eine Linienabtastung in sich hochwirksam bei der Sammlung von Photonen in der aktinischen Zone eines ablenkbaren Sekundärelektronen- Verviellf achers ist, da eine relativ grosse Blende verwendet werden kann. Als eine Folge davon ist auch bei hohen Abtastgeschwindigkeiten der Rauschabstand günstig.

In einer Anlage gemäss der Erfindung können entsprechende Bilder im Stereopaar der Aufnahmen differentielle Verdrehungen und Massstabdifferenzen als Folge der Teilbildverzerrungen der Aufnahmen und wegen der Unterschiede in der Flughöhe haben. Diese Verdrehungen und Massstabsdifferenzen könnet "zum voraus gerechnet" und korrigiert werden, in welchem paxle*ment, wie

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in bekannten Anlagen, das Eingreifen einer geschlossenen Servoschleife erforderlich ist.

Da die Linienabtastungen in epipolaren Ebenen liegen, welche in der Praxis streng parallel zur X-Richtung sind, haben perspektivische Verzerrungen der Bilder in der Y-Richtung keine Bedeutung, da sie durch die X-geriehtete Linienabtastung nicht gesehen werden.

In einer erfindungsgemässen Anlage kann die G-eländesteigung in der X-Richtung automatisch aus den X-Massstabsdifferenzen zwischen einander entsprechenden Bildern abgeleitet werden, welche Differenzen nach Ausführung der Korrekturen von Verdrehungen und IJassstabsdifferenzen übrig bleiben, die aus . Verserrungen und den Differenzen in der Höhe der Kamerästandorte entstehen.

Weil nur X-Parallaxen und die Steigung in "der X-Richtung , abgetastet werden, kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit bedeutend erhöht werden. Ueberdies ist keine Integrationszeit zur Steuerung irgend eines anderen Servos erforderlich.

Kurz gesagt, können alle diese Gegenstände bzw. Zwecke in einer bevorzugten Ausführungsform einer automatisierten stereophotograinmetrischen Anlage erzielt werden, welche dafür geeignet ist» konjugierte Gebiete in einem Paar von Diapositiven (oder in Aufnahmen anderer Art, wie etwa in Negativen) zu beobachten zwecks Bestimmung der Geländehöhe und zur Durchführung anderer photogrammetrischer Verfahren, wobei in der Anlage erste und zweite Bild-Dissector-Röhren vorhanden sind, deren jede einem entsprechenden Diapositiv zugeordnet ,ist. Jede Röhre ist mit einer magnetischen Ablenkspule ausgerüstet, die dafür geeignet ist, die Elektronen in Bahnen zwischen einer Photokathode und einer begrenzenden Lochblende in einer gegebenen Richtung abzulenken.

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Erste und zweite Kippspannungsgeneratoren sind vorgesehen, welche mit" den entsprechenden Ablenkspulen der ersten und zweiten Dissector-Röhren gekoppelt sind, um Einzellinien-Abtastwege zu erzeugen, wobei die erste Röhre ein erstes Videosignal erzeugt, das auf einem abgetasteten Weg für den sich ändernden photographischen Schwärzungsgrad eines der besagten Diapositive repräsentativ ist, und die zweite Röhre ein zweites Videosignal erzeugt, welches auf einem entsprechenden für den sich ändernden photographischen Sehwärzungsgrad des anderen Diapositivs repräsentativ ist.

'Ein auf die ersten und zweiten Videosignale ansprechender elektronischer Korrelator arbeitet derart, dass er einen Aus- _x gangswert erzeugt, der ein Mass für die Aehnlichkeit, die X-Verschiebung und die X-Massstabsdifferenz zwischen den Videosignalen darstellt. Dieser Ausgangswert wird dazu benutzt, die von mindestens einem der erwähnten Generatoren erzeugte Kippspannung in einem solchen Ausmass zu ändern, dass eine Annäherung des ersten und zweiten Videosignals an den Zustand der Gleichheit bewirkt wird.

Der Korrelator ist aus einem 'Grobsteuerungsabschnitt und einem Peinsteuerungsabschnitt aufgebaut. Der Grobsteuerungsabschnitt ist mit zwei getrennten Kanälen ausgerüstet, die auf die entsprechenden Videosignale ansprechen, deren jeder ein Niederfrequenz-Bandpassfilter und eine Signalverarbeitungseinheit enthält, wobei die Signalverarbeitungseinheiten der Grobsteuerungskanäle mit einer Vollabtast-Signalverarbeitungseinheit gekoppelt sind, welche ein Grobanamorph-Pehlersignal und ein Grobverschiebungs-Pehlersignal erzeugt. Der Peinsteuerungsabschnitt ist mit zwei getrennten Kanälen ausgerüstet, die auf die entsprechenden Videosignale ansprechen, deren jeder ein Hochfrequenz-Bandpassfilter und eine Signalverarbeitungseinheit enthält, wobei die Signalverarbeitungs-.einheiten der Peinsteuerungskanäle mit einer Signalverarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen gekoppelt sind, welche ein Peinanamorph-Pehlersignal und ein Peinverschiebungs-Pehlersignal abgibt.

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Auch ist ein Summierverstärker mit drei Eingangssignalen vorgesehen, " deren eines der integrierte Y/ert des Grobanamorph-Fehlersignals, deren zweites der integrierte Y/ert des Feinanamorph-Fehlersignals, und deren drittes der integrierte Wert des Feinverschiebungs-Fehlersignals ist. Der Summierverstärker erzeugt eine Modifizierspannung, welche an einen der Kippgeneratoren angelegt wird, um Korrekturen höherer Ordnung zwecks Erreichens der Gleichheit durchzuführen.

Elektronische Schaltungsmittel sind vorgesehen, um den Feinsteuerungsabschnitt des Korrelators nur. für einen kleinen Teil der vollen Abtastung wirksam werden zu lassen, wobei die Schaltungsmittel-von Hand einstellbare Steuerungsmöglichkeiten besitzen, um die Lage und Breite des wirksamen kleinen— Teils auszuwählen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die geometrische Beziehung zwischen zwei Aufnahmeorten während des Fluges und einem Gelände, zur Erzeugung eines Aufnahme-Stereopaars, wobei das Gelände durch eine einfache schiefe Ebene dargestellt ist;

Fig. 2 die gleiche geometrische Beziehung wie Fig. 1, jedoch mit einer komplizierteren Geländeformation;

Fig. 3 graphisch bestimmte Geländeeinzelheiten;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der in Stereobildern auftretenden anamorphen Verzerrung;

Fig. 5 eine vereinfachte Blockschaltung einer automati- .. sierten stereo-photogrammetrischen Anlage gemäss der Erfindung;

Fig. 6 einen Längsschnitt einer Bild-Dissector-Röhre, welche in der automatisierten Anlage als Abtaster eingesetzt ist;

Fig. 7 einen Schnitt *gemuss den in der Fig. 6 angegebenen Schnittlinien 7-7; -

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Pig. 8 graphisch verarbeitete Videosignale, die von eines Abtasterpaar bei der Betrachtung eines Stereopaares abgeleitet wurden;

Pig. 9 eine Bloclcschaltung des in der automatisierten Anlage enthaltenen !Correlators;

Pig.10 Wellenforiaen, die die Spannungen darstellen, welche an verschiedenen Punkten des in Fig. 9 dargestellten !Correlators erzeugt werden, und

Pig.11 eine Abtastblendenöffnung.

Bevor die Struktur und Arbeitsweise eines erfindungsgemässen automatisierten stereoskopischen Gerätes betrachtet wird, werden wir zuerst das Y/esen der Verzerrungen analysieren, welche in einer Luftaufnahme des Geländes zum Vorschein kommen, und dann wird gezeigt, in welcher Form Reliefver- ~~ Schiebungen in der Aufnahme auftreten, welche photogrammetrisch verarbeitet werden sollen.

Pig. 1 ist eine stark vereinfachte und idealisierte Version des Falles der Aufnahme einer schiefen Ebene 5 von zwei Luftbildkameras, wobei sich eine Ueberdeckung ergibt, die diese Ebene einsehliesst. Zur Vermeidung von Komplikationen wird angenommen, dass die beiden Kameras ideale Projektionen liefern, deren Projektionszentren die Punkte 3 und 4 sind. Die ganze Bildebene ist nicht dargestellt, sondern nur jener Teil, der von Strahlen geschnitten wird, die von der schiefen Ebene 5 durch die Projektionszentren 3 und 4 hindurchgehen.

Der Einfachheit halber sind längs öer schiefen Ebene in gleichen Abständen zueinander liegende IniOrmationspunkte 5a, 5b, 5c usw. angegeben worden. Zwei unterschiedliche Projektionen sind vorhanden. Die erste wird von Strahlen 10 gebildet, die durch mehrere Iniormationspunkte (5a, 5b usvv.) der Ebene 5 gehen, wobei die Strahlen das Frojektionssentruia 3 passieren und sich als Projektionsstrahleri δ /ortsetzc-ii, welche durch die lin>e Bildebene 1 hlnuurchtreten.

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Die zweite Projektion wird von Strahlen 11 gebildet, die von den gleichen Informationspunkten auf der Ebene 5 ausgehen, das Projektionszentrum 4 passieren und als Projektionsstrahlen 9 durch die rechte Bildebene 2 hindurchtreten. Jedes Strahlenbüschel wurde nach unten durch die schiefe Ebene 5 durchgeführt bis es eine unterhalb der schiefen Ebene 5 angeordnete Bezugsebene 12 schneidet.

Für unsere erste Analyse, die später verallgemeinert v/erden wird, haben wir eine Konfiguration gewählt, die dadurch vereinfacht v/orden ist, dass beide Kameras in genau gleicher Höhe über der Bezugsebene 12 angeordnet wurden, wobei die Bildebenen 1 und 2 miteinander koplanar sind und parallel zur Bezugsebene 12 liegen. Y/ir werden nur Projektionen betrachten, die in einer durch die vertikale Achse der beiden Kameras definierten Ebene liegen. Der Schnitt dieser Ebene mit irgendeiner Bezugsebene, wie etwa der Ebene 12, definiert die X-Achse des vereinfachten Systems.

Bei der Untersuchung der Pig. 1 ist ersichtlich, dass die Projektionen der schiefen Ebene 5 auf die horizontal verschobenen Bildebenen 1 und 2 merklich voneinander verschieden sind. Es ist auch ersichtlich, dass durch die Verwendung ähnlicher Triangularprojektionen die Bilder in den Bildebenen 1 und 2 als vergrösserte Projektionen auf der Bezugsebene 12 erscheinen, wobei die Verhältnisse zwischen den beiden Bildern gewahrt bleiben.

Polglich können die in den Bildebenen 1 und 2 erzeugten Bilder in der Bezugsebene 12 in einem vergrösserten Kassstab untersucht werden. In der Bezugsebene 12 stellt die Pünktmenge 16 den Schnitt der Strahlen 10 mit der Bezugsebene dar, während die Punktmenge 13 den Schnitt der Strahlen 11 mit ihr darstellt.

Wenn ein Llodellschnitt, so wie er durch die schiefe Ebene 5 in Pig. 1 dargestellt ist, durch einen normalen stereoskoüiuchen

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photogrammetrischen Apparat "betrachtet wird, muss der Operateur die Höhe eines jeden der Punkte 5a, 5b, 5c usw., die an den Schnitten der Strahlen der Strahlenbüschel 10 und 11 längs der Ebene 5 liegen,in Bezug auf die Ebene 12 bestimmen. Dies wird durch den Operateur auf einer Punkt-für-Punkt-Basis mit Hilfe der vorher beschriebenen Technik mit schwimmender Messmarke gemacht.

Die Lösung des gleichen Problems mit Hilfe eines !Correlators erfordert einen anderen Lösungsweg, denn der Korrelator wird im allgemeinen ein relativ grosses Gebiet abtasten oder, spezifischer ausgedrückt, wird er einen grossen Abschnitt in jeder der Aufnahmen, die einen Teil des zu modellierenden Geländes darstellen, abtasten. Damit der Korrelator gut funktioniert, ist es erforderlich, dass die aus einer Aufnahme . abgeleitete Information zur Information der anderen Aufnahme ähnlich (idealerweise identisch) sein muss.

Zur Untersuchung des sich durch das Photographieren der in Pig. I dargestellten schiefen Ebene 5 ergebenden Bildes ist es in photogrammetrischen Geräten erforderlich, dass die erzeugte Information gleich jener ist, die durch Abtasten der beiden Bildebenen 1 und 2 gewonnen werden würde. Aber wie aus ihren Projektionen 13 und 16 ersichtlich ist, ist die der Bildebene 1 entnommene Infox*mation deutlich von der der Bildebene 2 entnommenen Information verschieden.

Man kann die Verschiebung graphisch dadurch kompensieren, dass man die Schnittpunkte 13 in der Bezugsebene 12 durch Projektionsstrahlen 14 auf eine seitlich verschobene Punkt- · menge 15 verschiebt. Das Ausmass der Verschiebung ist derart, dass der erste Punkt 15a der Menge 15 genau auf den ersten Punkt 16a ausgerichtet ist, welche die Schnittpunkte der Strahlen 11 mit der Bezugsebene 12 darstellt.

Jedoch besteht noch eine sehr grosse Unstimmigkeit zwischen

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der in.den Punktmengen 15 und 16 abgetasteten Information, wiewohl als Ergebnis der Verschiebung die Anfänge der Punktmengen miteinander identisch sind. Es kann leicht gezeigt werden, dass mit den für diese Projektion angenommenen Randbedingungen die Unterschiede zwischen Menge 16 und Menge 15 eine reine Massstabssache sind.

Wir drehen daher die Punktmenge 16 um neunzig Grad um ihren ganz links aussen liegenden Punkt 16a durch Schlagen von Kreisbogen 17 von jedem (vom Punkt 16a unterschiedlichen) Punkt der Menge zur vertikalen Linie 18. Dann "finden wir durch punktweises horizontales Projizieren längs Linien 20 von der vertikalen Linie 18 und durch vertikales punktweises Projizieren von der verschobenen Menge 15, dass die Schnitte dieser horizontalen und vertikalen Punktprojektionen eine geneigte Gerade 19 definieren.

Derart kann bei dem vereinfachten, in.Pig. I dargestellten Reliefzustand, bei welchem das Relief aus einer einzigen zu untersuchenden schiefen Ebene 5 besteht (mindestens in einem idealisierten Fall), durch eine einfache Verschiebung und eine Massstabsänderung der durch das Abtasten einander entsprechenden Bilder auf den beiden Aufnahmen, die das stereoskopische Modell bilden, eine effektive Gleichheit erhalten werden.

Unter nun Bezugnahme auf Pig. 2 werden wir eine Lage untersuchen,, bei der weiterhin die gleichen Randbedingungen für die Kameraaufstellungsorte und -orientierung relativ zur Bezugsebene wie in Pig. 1 gelten, aber das Relief besteht in diesem Pail aus drei sich schneidenden Ebenen, die den .Sägezahnquerschnitt 25 ergeben..

In Verbindung mit Pig. 1 haben wir gezeigt, dass die auf den horizontal verschobenen Bildebenen 1 und 2 vorhandene Infor-

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mation in einem grösseren und besser sichtbaren Massstab in der Bezugsebene 12 reproduziert werden kann. In Pig. 2 haben wir deshalb die Bildebenen aus der Projektion weggelassen und haben nur die Bezugsebene 26 veranschaulicht.

Mit Hilfe der genau gleichen Projektionskonstruktion wie in Fig. 1 projizieren wir von einem Projektionszentrum 21 eine Anzahl Strahlen 23, die durch Punkte 25a, 25b, 25c usw. des Sägezahnquerschnittes 25 gehen und auf die Bezugsebene 26 stossen. Gleichermassen projizieren wir vom Projektionszentrum 22 Strahlen 24 durch die genau gleichen Punkte 25a, 25b, 25c usw. auf dem Sägezahnquerschnitt 25 auf die Bezugsebene 26.

Die Punktmenge 29 besteht aus den Punkten, in denen die Strahlen 23 des linken Bildes auf die Bezugsebene 26 stossen und die Punktmenge 28 ist jene verschobene Punktmenge, in der die Strahlen 24 des rechten Bildes auf die Bezugsebene 26 stossen, wobei die Verschiebung derart gemacht wird, dass der ers'te Punkt 28a genau auf den ersten Punkt 29a ausgerichtet ist. Die Projektion von der Bezugsebene 26 auf die Punktmenge 28 wird durch Strahlen 27 gemacht.

Wenn wir nun die Punktmenge 29 um neunzig Grad um ihren ersten Punkt 29a durch Bogen 33 auf die vertikale Linie 30 drehen und dann horizontal von den Punkten auf der vertikalen linie 30 projizieren, damit für diesen Zweck unter Verwendung der gleichen Technik wie in Fig. 1 benutzt die letztgenannten Projektionen sich mit von der Punktmenge 28 kommenden vertikalen Projektionen schneiden können, finden wir, dass der geometrische Ort der Schnitte aus einer Sägezahnlinie 31 besteht. Dies ist wegen des zu analysierenden Sägezahnquerschnittes 25 zu erwarten.

Die vorliegende Erfindung verwendet eine neuartige Technik für das Abtasten von photographischen Platten, die das stereos-

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kopische Modell bilden. Der Abtastweg besteht aus einer einfachen I-inienabtastung parallel zur X-Achse. Derart wird für ' die -vereinfachte Situation, die in Pig. 1 erläutert wird, der Äbtastpfad längs der Projektion der Ebene 5 verlaufen, die in den Bildebenen 1 und 2 erscheint und in einem vergrösserten Massstab in der Bezugsebene 12 dargestellt ist. Aus der Untersuchung der Projektion geht offensichtlich hervor, dass, nachdem die Seitenverschiebung durch die Projektionsstrahlen 14 durchgeführt worden ist, die Massstabsdifferenzen zwischen den Punktmengen 15 und 16 durch die Abtasttechnik korrigiert werden müssen, wenn die sich ergebenden Signale effektiv identisch sein müssen.

Die Grosse der erforderlichen Korrektur ist ein direktes Mass für die Steigung der schiefen Ebene 5 in der X-Richtung. In einer Anlage gemäss vorliegender Erfindung wird dieser Faktor ausgenutzt, da eines der Ausgangssignale der Anlage die Grosse der Massstabsänderungskorrektur darstellt. Durch dieses Ausgaftgssignal kann die Steigung in der X-Richtung ermittelt werden.

Y/enn wir Pig. 2 untersuchen, finden wir,, dass der geometrische Ort der liassstabsdifferenzen zwischen den von einem, der Bilder abgeleiteten Punktmengen bei Drehung um neunzig Grad auf die vertikale Linie 30, und die Menge verschobener Punkte 28, welche vom anderen Bild abgeleitet worden ist, ein Sägezahnlinienabschnitt 31 ist. Damit die beiden, Abtaster, wel.che die durch die Punktmengen 28 und 29 dargestellte Information untersuchen, das gleiche Ausgangssignal erzeugen, ist es notwendig, auf mindestens einer der Abtastungen den Massstab in einer solchen Art und Weise zu ändern, die bewirkt, dass sie genau dem Sägezahnlinienabschnitt 31 folgt.

Zu Bezugszwecken wird in Pig. 2 eine Linie 32 unter fünfundvierzig Grad, ausgehend vom Punkt 29a gezogen, um die die Punktmenge' 29 relativ zur vertikalen Linie 30 gedreht

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wird. Diese würde der geometrische Ort aller Punkte sein, der von den Punkten in der vertikalen Ebene 30 erzeugt .wird, welche horizontal in die vertikalen Projektionen von den Punkten 28 gemäss der in den Pig. I und 2 benutzten Methode projiziert werden, wenn die Lagen der beiden Punkte 29 und

28 identisch wären.

Die Abweichung des Linienschnittes 31 von dieser unter einer Steigung von fünfundvierzig Grad verlaufenden, durch die Linie 32 dargestellten Geraden gibt die Korrekturen an, die zu der Massstabsdifferenz an jedem Punkt der beiden Abtastungen zu machen sind, welche die Information der Punktmengen 28 und

29 untersuchen, damit das Ausgangssignal aus den Abtastungen dieser beiden Bilder identisch ist.

Der Zweck einer Anlage gemäss vorliegender Erfindung ist es, eine Einzellinienabtastung zu verwenden, um die Abtastkorrekturen durchzuführen, welche für ein derart gefaltetes oder komplexes Gelände, wie es durch den Querschnitt .25 dargestellt ist, erforderlich sind, und zwar in einer Weise, dass im wesentlichen identische Videoausgangssignale durch Abtastung der Bilder erzeugt werden, welche Bilder auf den Aufnahmen erscheinen, die derart gemacht werden, dass es zu einer Ueberdeckung des interessierenden Geländes kommt.

Wir müssen nun überlegen, ob die gleiche Analyse benutzt werden kann, wenn man mit einer in der Praxis auftretenden photogrammetrischenSituation konfrontiert wird, in der die in den Pig. I und 2 angenommenen vereinfachenden Bedingungen nicht vorhanden sind. Zu diesem Zweck werden wir eine vollkommen willkürliche Situation in Betracht ziehen," in der als einzige einschränkende. Bedingung jene Begrenzungen be-rücksichtigt werden, die in der Praxis für Kartierungs-Luftbildaufnahmen zu berücksichtigen sind.

In der nachfolgenden Analyse werden wir darlegen, dass Ab-

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weichungen von der Parallelität der drei in Präge kommenden Ebenen (der zwei Bildebenen und der Bezugsebene) und die Aenderung des Abstandes zwischen den beiden Bildebenen und der Bezugsebene zu einer einfachen Bildverdrehung und zu Massstabsunterschieden führen, deren Werte direkt berechenbar sind.

Ueberdies kann vorliegende Erfindung diese gerechneten Werte als Korrekturen der Lage der Platten verwenden, um die Bildverdrehung und Massstabsunterschiede, die durch die erwähnte Nichtparallelität und Aenderungen in der Höhe der Kamerastandorte entstehen, zu beseitigen, derart, dass gezeigt werden kann, dass die Ergebnisse der vorhergehenden vereinfachten Analyse angewendet werden können.

Im Bild der Luftbildaufnahmen treten keine anderen Aenderungen auf; somit sind keine zusätzlichen Abtastungsverarbeitungstechniken für die im Zusammenhang mit Pig. I und 2 angenommenen vereinfachten Bedingungen notwendig, wenn die systematische Verdrehung und Massstabskorrekturen berechnet und durch ein Kompensationssystem mit offener Schleife kompensiert werden.

Es wird gezeigt werden, dass diese Korrekturen durch einen einfachen Analog- oder Digitalcomputer berechnet werden können, die als Eingangssignale nur (I) solche Informationen benötigen, die bei relativer und absoluter Orientierung des Modells erzeugt werden, wenn die Platten zur Untersuchung im photogrammetrischen Gerät vorbereitet werden, und (II) die Modellkoordinaten der Punkte benötigen, die durch die schwimmende Messmarke gebildet 'werden.

Mit "relativer Orientierung" ist der Vorgang der Eliminierurig der Y-Parallaxe im ganzen Stereomodell gemeint. Dies wird normalerweise durch ein zum voraus festgelegtes Verfahren unter Benutzung der fünf wesentlichen Freiheitsgrade, die in dem Stereobetrachtungsapparat vorhanden sind, erreicht. Als Ergeb-

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nis dieses Verfahrens werden die beiden photographischen Platten in den gleichen relativen Lagen und Stellungen angeordnet, die sie ursprünglich während des AufnahmeVorganges hatten (auch unter "Bereinigen des Modells" bekannt).

Mit "absoluter Orientierung" ist der Vorgang des Verdrehens und der Festlegung des Hassstabes des geometrischen Modells gemeint, so dass es zu bekannten Kontrollpunkten passt. Bei diesem Vorgang werden die photographischen Platten derart gedreht und verschoben, dass ihre relative Orientierung nicht gestört wird. Nach der absoluten Orientierung befinden sich die photographischen Platten bei reduziertem Massstab in den gleichen absoluten Lagen und Stellungen, die sie in dem Zeitpunkt hatten, in dem ursprünglich die Aufnahmen gemacht wurden.

Die Verwendung dieser Korrekturen' für eine Einzellinienabtastung erfordert, dass das Bild, welches längs einer Geraden auf der einen Aufnahme erscheint, ebenfalls auf einer Geraden in der anderen Aufnahme erscheint. Dies wird nun erläutert werden.

In Fig. 3 wählen wir ein willkürliches Element, das in einer Ebene liegt. Dieses Element projiziert sich auf die linke Aufnahme als eine Gerade in X-Hichtung und das Element projiziert sich auch auf die rechte Aufnahme als eine Gerade in X-Richtung.

Eine epipolare Ebene wird durch die beiden Projektionszentren O¹ und 0"^ und einen willkürlichen Geländepunkt wie etwa P-. festgelegt. In der Figur ist eine epipolare Ebene für den Fall festgelegt, in welchem die Basis in der X-^chse liegt. In Fig.3 ist das Geländedetail £ in der linken Aufnahme längs einer Geraden I · abgebildet, welche den Schnitt der Epipolarebene mit der Aufnahmeebene bildet. Die gleiche Information wird auf dem rechten Photo als X » abgebildet 'und stellt ebenfalls eine Gerade längs des Schnittes der Epipolarebene mit der Aufnahmeebene dar.

In Fig. 3 bezeichnen die Bezugszeichen folgende Elemente und

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geometrischen Begriffe:

Ji : Element der Geländeoberfläche und epipolare Ebene, Ji' : linkes Bildelement (Gerade), Jt" : rechtes Bildelement (Gerade), b = b : Basis (Abstand zwischen den Projektionszentren O¹ und 0"),

P₁ , P₂ : Endpunkte des Elements,
f : Brennweite.

Es ist ersichtlich, dass die Einführung von Längs- und Querneigung in den linken und rechten Aufnahmen sowohl die Länge der Bildelemente X ' und X" als auch ihre Richtung ändern wird. Insoweit als Längs- und Querneigung normal für die linke und für die rechte' Aufnahme voneinander verschieden sind,'werden die Elemente JL ♦ und X "nicht mehr zueinander parallel! liegen. Das Basiselement b , welches einer allgemeinen Neigung

<£ entspricht unb b werden auch die'Länge und Richtung von Z ' und X " beeinflussen.

Das allgemeine mathematische Problem kann wie folgt definiert werden:

Die Projektion des Schnittes einer Bpipolarebene und der Modelloberfläche auf die linken und rechten Bildebenen, in welchen die allgemeinsten Annahmen betreffend Längs- und Qüerneigung und XYZ-Komponenten der Basis gemacht worden sind.

Zur Vereinfachung der Darstellung der Begriffe wird angenommen, dass die Basiskomponente b (parallel zur Y-Achse) in der fol-

«y

genden Ableitung null ist, da diese Komponente in vielen photogrammetrischen Anwendungen eliminiert oder nahezu eliminiert werden kann. Im allgemeinsten Pail jedoch kann ihr Einfluss auf die gleiche V/eise wie die der anderen Parameter berücksichtigt werden.

Die in den mathematischen Formeln auftretenden Parameter sind somit:

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_γ ) Modellkoordinaten der Mittelpunkte des ( Elements der Spur

, > Basiskomponenten parallel zu den X- und Y-Achsen

allgemeine Neigung (eine Punktion von )

Orientie-

und b_x)

Quer- und Längsneigung der linken Aufnahme

) elemente

J > Quer- und Längsneigung der rechten Auf- (

nehme '

β =' Geländesteigung definiert als der Winkel zwischen dem Element und der horizontalen Linie, welche die senkrechte Projektion des Elements in die XY-Ebene ist, senkrecht in die XZ-Ebene projiziert.

Es wird auch angenommen,, dass Längs- und Querneigung klein sind (wie es heute überall in der Praxis in der Photogrammetrie der Fall ist). Die folgenden ITäherungsgleichungen für die Winkel oC· (linkes Bildelement) und <X" (rechtes Bildelement) können dann abgeleitet werden:

1-

309848/0

«19-*

Diese Winkel sind dann die Winkel zwischen der X-Achse und den Spuren der Epipolarebene und den beiden Bildebenen. Diese Spuren sind die Epipolarstrahlen.

Eine Prüfung dieser Gleichungen zeigt, dass die Winkele*. ' und

oC " in der Praxis nie grosser als wenige Grade sein werden und dass deshalb die erforderlichen Bildelemente und die zugehörigen Linienabtastungen stets in einer fast mit der X-Richtung zusammenfallenden lichtung liegen werden.

Es ist ersichtlich, dass die Winkel oC^f und cc " sich voneinander unterscheiden und dass deshalb in einem Korrelatorsystem, das einen Einzellinien-Äbtastweg verwendet, die Linienabtastungen getrennt gedreht werden müssen, um die gleichen Einzelheiten in den linken und rechten. Aufnahmen abzutasten. Auch sind die Winkel oC' und oC " unabhängig von der Geländesteigung β .

Derart ist es augenscheinlich, dass die erforderlichen Drehungen oc' und <£" entweder durch einen Analog- oder einen Digitalcomputer mit jeder erforderlichen Genauigkeit berechnet werden können und als elektrische oder optische Korrekturen für eine geeignete Drehung der Bilder oder Abtastungen verwendet werden können.

Eine gleiche Art der Analyse kann zur Bestimmung des Verhält_ nisses - später X-Anamorphie bzv/. X-Anamorphose genannt der beiden Längen X ' und X " in den Aufnahmen gemacht v/erden. Diese Analyse zeigt, wie dies aus Fig. 4 offensichtlich hervorgeht, dass dieses Verhältnis eine Punktion der Orientierüngselemente und der Geländesteigung /3 ist. Das Verhältnis der Längen kann stets als eine Punktion der Orientierüngselemente und Modellkoordinaten für den Pail β - O berechnet werden und als eine Korrektur, gleich wie die oben beschriebene Drehkorrektur, verwendet werden. Nachdem diese Korrektur gemacht worden ist, ist jede noch verbleibende Differenz in den Längen

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X ' und X " offensichtlich eine Punktion der Geländesteigung ß. Der eriidungsgemässe Korrelator kann diese verbleibende Differenz automatisch detektieren und dadurch ein Ausgangssignal abgeben, welches eine Punktion der Geländesteigungβ an irgendeinem Punkt ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 sind dort die Grundelemente einer automatisierten Stereoanlage nach der Erfindung in einer vereinfachten Blockschaltung· dargestellt. Diese Anlage umfasst zwei elektronische Abtaster, vorzugsweise in der Form von BiId-Dissector-Röhren T-, und T₂ * ^m^ deren Ausgangssignalen (Videosignale A und B) ein elektronischer Korrelator COR gespeist wird. Es versteht sich, dass, obwohl in vorliegender Erfindung Bild-Dissector-Röhren geoffenbart werden, statt diesen andere bekannte Typen von Abtastern verwendet werden können, wie etwa ladungsgekoppelte Detektoren und YidikonrÖhren.

Ueberlappende 'Bilder in Form eines Stereopaars von Diapositiven B-. und D , die durch Luftbildaufnahmen erzeugt werden, werden durch geeignete Linsenanordnungen auf die empfindlichen Photokathoden der entsprechenden Röhren projiziert. Diese Bilder werden durch Lichtquellen 55 und 56 beleuchtet, deren Lichtstärke zur Bildung von Videosignalen mit einem guten Rauschabstand ausreichend ist. Die Abtaströhren T-, und T₂ werden von Kippgeneratoren bzw. Äbtastgeneratoren G-, und G₂ gesteuert, welche durch den Korrelator COR zur Durchführung der gewünschten Abtastung gesteuert werden.

Die in allen automatisierten Stereogeräten verwendete Geländehöhenmesstechnik macht es nötig, die Grosse der X-Parallaxe durch elektronische Mittel ohne Eingriff eines menschlichen Operateurs zu bestimmen. Zwei grundlegende Vorgänge sind erforderlich. Der erste ist die Umwandlung der bildmässigen Information aus dem Stereopaar (D₁ und D^) in entsprechende Videosignale (dies kann mittels mechanischer oder elektronischer Abtastmittel durchge- * führt werden).

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Der zweite ist ein Vergleich dieser Videosignale in einem Korrelatorkreis, dessen Funktion darin besteht, den Aehnlieh- -keitsgrad zwischen den beiden Videosignalen, die die Bilder auf dem Stereopaar repräsentieren, festzustellen. Je geringer die Ungleichheit zwischen den Bildern ist, umso besser ist die Korrelation zwischen ihnen.

Aus der. an den Korrelator COR gelieferten Videoinformation werden die Verschiebungs- und Anamorph-Korrektursignale erzeugt, welche die Kippgeneratoren G-, und Gp steuern, die ihrerseits v/iederum die Bild-Disseetor-Rohren T-, und Tp steuern. Ein erfxßdungsgemässer Korrelator kann angewendet werden, um sowohl die Korrekturen niedriger Ordnung (Grobkorrekturen) und die Korrekturen höherer Ordnung (Feinkorrekturen) durchzuführen.

Durch das Korrelationsverfahren werden Signale erzeugt, Vielehe, bei geeigneter Interpretation und Verwendung, bewirken, dass die von den abgetasteten Stereobildern hergeleiteten Videosignale sich einem Zustand nähern, bei welchem sie in einem Ausmass, das innerhalb der Möglichkeiten der Korrektur niedriger Ordnung liegt,-fast identisch sind. Damit soll gesagt werden, dass eine Korrektur niedriger Ordnung eine grobe Massstabs- und lagenkorrektur mit sieh bringt, wie sie in dem Beispiel, das vorher im Zusammenhang mit dem in Fig. 1 erläuterten Stereopaar angegeben wurde, erforderlieh ist.

Aber die komplizierteren ReliefVerhältnisse wie sie Fig. 2 zeigt, erfordern eine Korrektur höherer Ordnung, welche eine Funktion der im Korrelator COR enthaltenen "Feinkorrekturkreise" ist. Bei der Durchführung der.Grobkorrektur kann der Korrelator in der üblichen \7eise durch ein geeignetes Servosystem ]57 wirken, um die Lage des Diapositivs D₁ relativ zum Diapositiv D„ in einer Richtung und in einem ausnass zu verschieben, das dadurch die X-Parallaxe zwischen ihnen auf ein Minimum herabgesetzt wird. In der Praxis kann zur Halterung der Diapositive

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" ³⁵ " 2322453

(oder anderer Arten von Aufnahmen) ein gemeinsamer Magen 38 verwendet werden, oder es können getrennte Magen verwendet werden. Im letzteren Fall sind die getrennten Wagen mit einem gemeinsamen Stellantrieb verbunden, der in den X-, Y- und Z-Richtungen beweglich ist.

Pig. 6 und 7 zeigen schematisch die wesentlichen Bestandteile der Bild-Dissector-Röhren T-, oder T₂, welche die Diapositive abtasten, um die Videosignale zu erzeugen. In einer Röhre dieses Typs wird ein Lichtbild, das angenommenerweise vom beleuchteten Diapositiv D^ stammt, auf eine Photokathode fokussiert, hinter der ein elektronenoptischer Pokussierabschnitt angeordnet ist, der ein elektronisches Bild der emittierten Photoelektronen in der Ebene eines eng begrenzenden Blendenlochs erzeugt. In Wirkverbindung mit diesem Blendenloch ist ein Sekundärelektronen-Yervielfacher. Zur Ablenkung des Elektronenbildes in der begrenzenden Blendenlochebene ist ein Ablenksystem in einer solchen v/eise vorgesehen, dass dadurch verschiedene Teile des Bildes in einer gewünschten Reihenfolge untersucht werden.

Das durch die Dissector-Röhre zu beobachtende Diapositivbild wird durch eine Linse 34 auf eine Photokathode 39 projiziert, welche eine halbtransparente oder durchscheinende Schicht ist. Eine die Pokussierspule 40 enthaltende Linse wirkt so, dass sie ein.scharf begrenztes elektronisches Bild auf der Oberfläche der Photokathode in der Ebene einer Anode erzeugt, in welch letzterer sich ein schmales begrenzendes Blendenloch 41 befindet, 'wegen der scharfen Pokussierwirkung der elektronischen Linse legt das begrenzende Blendenloch seinerseits ein eng begrenztes Gebiet in der Photokathode fest, von dem Signal- und Dunkelrauschen herkommen kann. Das übrige Rauschen bzw. die übrigen Signale der Photokathode werden, wirksam beseitigt.

Das in irgendeinem Zeitmoment wirksame schmale Photokathoden-

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gebiet wird als momentan wirksames Photokathodengebiet bezeichnet, und es wird darauf in Ausdrücken der momentan wirksamen Photokathodenabmessung oder "IEPD" Bezug genommen. Hinter der begrenzenden Lochblende 41 liegt die Sekundärelektronen-Vervielfacherstufe, die aus einer Serie von Sekundäremissionselektroden 42 und einem Kollektor 43 zur Erzeugung eines verstärkten Signals besteht, das über dem Lastwiderstand 44 ausgebildet werden kann. Die Verstärkung kann in Abhängigkeit von der angelegten Spannung in der Grössenordnung von 10 oder mehr sein, und ist ausreichend, so dass Verstärker-, Lastwiderstands- und andere äussere Rauschqu.ellen normalerweise vernachlässigbar gemacht werden können.

Horizontalablenkspulen 45 umgeben den Bildabschnitt der Röhre und ermöglichen es, die Elektronen in den Rahmen zwischen Photokathode 39 und dem begrenzenden Blendenloch 41 abzulenken, wodurch während des Betriebes die horizontale Abtastung erzeugt wird. Da das Abtasten nur in einer Richtun-g erfolgt, besteht kein Bedarf nach vertikalen Ablenkmitteln.

Wenn auch nur magnetische Ablenkmittel erläutert worden sind, kann man eine gleichartige Wirkung auch mit elektrostatischen Ablenkmitteln erhalten.

Bevor die spezielle Form des !Correlators COR, welche im Zusammenhang mit den Bild-Dissector-Röhren Τη und Tp verwendet wird, betrachtet wird, wird zuerst ein kurzer Ueberblick über die Grundprinzipien der Arbeitsweise von Korrelatoren im Zusammenhang mit photogrammetrischen Geräten gegeben.

Nachdem die aus einem Stereopaar gewonnene Bildinformation durch einen Abtastvorgang in zwei Videosignale umgewandelt worden ist, wird die Grosse der Parallaxe durch Vergleichen dieser Signale festgelegt. Der Abtastvorgang bewirkt die Umwandlung der räumlichen Lagen sich ändernder photographischor Schwärzungen, die auf dom Abtastweg auftreten, in ein·.· zeitliche Po] iie elektrischer Signale.

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Unter Bezugnahme nun auf Fig. δ ist dort in stark vereinfachter Form ein verarbeitetes, quantisiertes Videosignal der BiId-Dissector-Röhre T-, in der Bahn einer Einzelabtastung in X-Richtung auf dem Diapositiv D-, dargestellt. Unterhalb des Videosignals A ist das entsprechende verarbeitete, quantisierte Videosignal B der Bild-Lissector-Röhre Tp in der Bahn einer gleichzeitigen Abtastung in der gleichen Richtung auf dem Diapositiv Dp dargestellt.

Es ist ersichtlich, dass zwischen den durch^die beiden Abtastungen erfassten Bildgebieten eine Parallaxe vorhanden ist, da in dem Videosignal A das Bild weiter links ist als in seinem' zugeordneten Videosignal B, welches das entsprechende Bild darstellt. Polglich wird die Bildinformation vom Abtaster T~ zu einem späteren Zeitpunkt als die vom Abtaster T-, erzeugt werden, wenn angenommen wird, dass sich die betreffenden Abtastungen synchron von links nach rechts bewegen.

Derart ist zwischen den beiden Videosignalen eine konstante Zeitverzögerung vorhanden. Die Funktion des Korrelatorkreises besteht darin, automatisch die Zeitdifferenz herauszufinden. Aus der Kenntnis dieser Zeitdifferenz D und der Geschwindigkeit V wird die Parallaxe durch die Gleichung X = DV bestimmt, worin X die Parallaxe ist. Eine bevorzugte Form der Signalverarbeitungseinheit wird im Altman-Patent 3 593 286 offengelegt.

Eine detaillierte Besprechung der Funktion und des Aufbaues der verschiedenen, im Handel erhältlichen Typen von Korrelatoren für photogrammetrische Anwendungen kann i:a Kapitel XV, "Automatisation der Stereoauswertung" im "Manual of Photogrammetry" (= Leitfaden der Photogrammetric), dritte Auflage, Band II, herausgegeben von der American Society of Photogrammetry gefunden werden.

Unter Bezugnahme nun auf Fig. 9 wird dort eine bevorzugte Aus-

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führungsform des Korrelators COR für eine automatisierte stereophotogrammetrische Anlage in Blockform erläutert. Der erfindungsgeraässe Korrelator ist aus zwei Abschnitten zusammengesetzt, deren jeder auf die gleichen, durch die Bild-Dissector-Röhren T₁ und .T₂ erzeugten, Videosignale A und B anspricht. In Pig. 9 wird im unteren Abschnitt die "Grobsteuerung" und im oberen Abschnitt die "Peinsteuerung" durchgeführt.

In der Praxis können im Zusammenhang mit dem Stereopaar besser zwei Paar Röhren T-, und T₂ ^{als nur} eines verwendet werden, wobei ein Paar Röhren zusammen mit dem Grobabschnitt und das andere Paar zusammen mit dem Peinabschnitt funktioniert. / ■

Die Bild-Dissectar-Röhren ¹T_n und T₂ arbeiten derart, dass sie einander überdeckende Gebiete in den Stereodiapositiven D-, und D₂ zur Erzeugung der Videosignale A und B abtasten. In der vorliegenden Erfindung wird das Abtasten durch Kippspannungen durchgeführt, welche an die Eorizontal-Ablenkspulen 45 der Röhren T-, und T₂ angelegt werden, um ausschliesslich ein Abtasten in"der X-Richtung zu bewirken. Diese Kippspannungen werden durch den Spulen-Treiberverstärker 45D-, an die Horizontal-Ablenkspule 45 der Röhre T₁ und durch den Spulen-Treiberverstärker 45D₂ an die Horizontal-Ablenkspule 45 der Röhre T₂ angelegt.

Die von den Röhren T₁ und T₂ stammenden Videosignale A und B stellen die sich ändernden photographischen Schwärzungen der abgetasteten Gebiete dar und bilden die Eingangssignale für die Grob- und Peinsteuerungsabschnitte des Korrelators.

Die Videosignale A und B werden in zwei getrennte Kanäle im Niederfrequenz-Grobsteuerungsabßchnitt des Korrelators eingespeist. Der erste Kanal umfasst ein Mederfrequenz-Bandpassfilter 47, dem eine Videooignai-Verarbeitungseinheit ■ 48 nachgeschaltet ist. Die Videosignal-Verarbeitungseinheit funktioniert so, dass-sie den Pegel des Videosignals in Bezug

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auf ein Bezugssignal normalisiert und dann den Pegel durch einen Nulldurchgangs-Detektorkreis quantisiert.

Der zweite Kanal enthält ein Niederfrequenz-Bandpassfilter 49, dem eine Videosignal-Verarbeitungseinheit 50 nachgeschaltet ist. Die Ausgangssignale der Kanalverarbeitungseinheit 48 und 50 werden an eine Vollabtast-Videosignal-Verarbeitungseinheit 51 gegeben, die ein "Grob"-Anamorph-Pehlersignal 52, ein ^l!Grob"-X-Verschiebungs-Pehlersignal 53 und ein "Grob"-Korrelationspegelsignal 54 erzeugt. Nach Integration wird das Verschiebungs-Fehlersignal 53 an den Spulentreiber 45D-, für die Röhre T-, angelegt, um in diesem die grobe Grosse und Lage der Abtastung zu steuern. In der Praxis können als VoIlabtast-Videosignal-Verarbeitungseinheit Typen verwendet werden, wie sie in Pig. 14 des oben angegebenen Altman-Patentes dargestellt sind.

Die Feinkorrektur der Lage und Grosse der ausgewählten kleinen Teile der Abtastung wird durch den Kochfrequenz-Peinsteuerungsabschnitt des Korrelators durchgeführt. In diesem Peinsteuerungsabschnitt werden die Videosignale A und B in getrennte Kanäle eingespeist. Der erste Kanal umfasst einen elektronischen Schalter 55, gefolgt von einem Hochfrequenz-Bandpassfilter 56 und einer Videosignal-Verarbeitungseinheit 57· Der zweite Kanal umfasst einen elektronischen Schalter 58, gefolgt von einem Hochfrequenz-Bandpassfilter 59 und einer Videosignal-Verarbeitungseinheit 60.

Die Ausgangssignale' der Kanalverarbeitungseinheiten 57 und 60 werden an eine Videosignal-Verarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen 61 gespeist, deren Schaltung im wesentlichen gleich wie die der Signal-Verarbeitungseinheit 51 sein kann. Dieue Verarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen erzeugt für die ausgewählten Teile der Abtastung ein "Fein"-Anamorph-Fohlersignal 62, ein "Pein"-X-VerGchiebung;i>fehlersignal 63 und eJn ⁿFein^lf-Korrelationf!p(:-gelsigiial 64. Nach Integration bewirkt

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das Pein-X-VerschiebungüfehlerBignal 63 die Peinkorrektur des ausgewählten Teiles der Abtastung.

Das Grob-Anamorph-Fehlersignal 52 der Vollabtast-Videosignal-Verarbeitungseinheit 51 wird nach geeigneter Integration in einer Integratorstufe 65 als erstes Eingangssignal an einen Summierverstärker 66 gegeben. Das zweite Eingangssignal des Summierverstärkers ist das Fein-Anamorph-Fehlersignal 62, welches nach Integration in Stufe 67 über einen elektronischen Schalter 68 an den Verstärker gespeist wird. Das dritte Eingangssignal des Summierverstärkers 66 bildet nach Integration in Stufe 69 das Pein-X-Verschiebungsfehlersignal 63, wobei das Ausgangssignal der Stufe 69 über einen elektronischen Schalter 70 dem Verstärker zugeführt vird.

Wenn die Schalter 68 und 70 in Arbeitsstellung sind, ist daher auf diese Weise das Ausgangssignal des Sumraierverstärkers 66 eine Modifizierspannung MV, deren Wert gleich der Summe der integrierten Grob- und Fein-Anamorph-Korrektursignale plus dem integrierten Fein-X-Verschiebungsfehlersignal ist.

Bevor die Wirkung dieser Modifizierspannung auf den Abtastvorgang betrachtet wird, werden wir zuerst die Beschaffenheit der Kippspannungsgeneratoren für das Anlegen der Kippspannungen an die Horizontal-Abtastspulen der Bild-Dissector-Röhren T-, und T₂ betrachten. Vorliegende Abtastanlage wird durch einen Taktgeber 71 synchronisiert, der eine Rechteckwelle SW mit einer vorgegebenen Frequenz erzeugt. Diese Rechteckwelle, die in Fig. 10 in Zeile A für sich dargestellt ist, dient als Zeii:- basis-Wellenform für das Kippen des Systems bzw. der Anlage.

Die Rechteckwelle SW wird an einen einfachen Integrationsverstärker 72 zur Erzeugung einer Dreieck-Sägezahnspannung SS gleicher Frequenz angelegt. Die Kippspannung SS ist in Zeile D der Fig. 10 dargestellt. Die Sägezahnkippspannung wird an den Spulen-Treiberverstärker 4 5D> für die BiId-Diasector-

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Röhre T₂ angelegt. Als Folge davon wird bewirkt, dass der Elektronenstrahl in einer Einzellinie hin und her in der X-Richtung abtastet, und zwar mit einer Geschwindigkeit V, die durch die Steigung der Sägezahnkurve gegeben ist.

Bei jedem vollen Zyklus der Sägezahnspannung bestimmt die Halbwelle mit der positiven Steigung die Geschwindigkeit des "Vorwärtslaufs" in der Abtastlinie, während die Halbwelle mit der negativen Steigung die Geschwindigkeit des "Rückwärtslaufs " bestimmt.

Die Rechteckwelle SV/ des Taktgebers 71 wird auch an den Integrationsverstärker 73 angelegt, welcher, wenn keine iviOdifizierspannung LiV vom Su^mierverstärker 66 vorhanden ist, eine Sägezahnspannung erzeugt, die identisch mit der vom Integrierverstärker 72 erzeugten Spannung ist. Das Ausgangssignal des Integrierverstärkers 73 gelangt an den Spulentreiber 45D-I für Spule 45 der Rohre T-,. An den Spulentreiber 45D-, wird auch das "arob"-A-Verschiebungsfehlersignal 53 der Vollabtast-Videosignal-Verarbeitungseinheit 51 angelegt, nachdem dieses Signal in der Stufe 75 integriert worden ist.

Ohne das Vorhandensein von Pein- und Anamorphkorrekturen wurden beide Röhren T-, und T₂ durch Sägezahnkippspannungen identischer Form gesteuert werden. Bei einem stark welligen Gelände wird es jedoch für einen Operateur mit Hilfe der manuellen Steuerungen 74a und 74b, die an einem Freigabeimpulsgenerator 74 vorhanden sind, möglich, die Lage und die Breite der Schaltimpulsfolge SPA zu wählen, die in Zeile B der Fig. 10 dargestellt ist. Die resultierende, korrigierte Sägezahnkippspannung, die an den Spuientreiber 45D₁ angelegt wird, ist in Zeile E der Fig. 10 als Wellenform LISS dargestellt,

Die Schaltimpulsfolge SPA wird zur Betätigung von Torschaitern

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55 und 58 an die betreffenden Kanäle des Feinsteuerungsäbschnittes" angelegt. 'Während den Impulszeitabschnitten der Schaltimpulsfolge SPa werden die Schalter 55 und 58 freigegeben, so dass die in den Videosignalen A und B enthaltene Hochfrequenzinformation verarbeitet werden kann, .aus -dieser Information werden durch die Videosignal-Verarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen 61 Spannungen erzeugt, die die Differenz von Grosse und Lage des kleinen ausgewählten Teiles des abgetasteten. Gebietes angeben.

Das Pein-Anamorph-Fehlersignal 62 am Ausgang der Videosignal-Verarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen 61 gibt die Massstabsdifferenzen des untersuchten Gebietes während der durch die Schaltimpulsfolge SPA ausgewählten Zeit an. Der zwischen der Integratorstufe 67 und dem Summierverstärker 66 angeordnete Schalter 68 dient dazu, das integrierte Fein-Ananiorph-Pehlersignal 62 während der Zeitdauer der Freigabeimpulse in der Schaltimpulsfolge SPA zu einem Eingang des Summierverstärkers durchlaufen zu lassen.

Auf ähnliche Weise gibt das Fein-Fehlerkorrektorsignal 63 die X-Verschiebung an, welche in dem gewählten untersuchten Gebiet gefunden wurde. Der zwischen dem Integrator 69 und dem Summierverstärker 66 angeordnete Schalter 70 dient dazu, das integrierte Fein-X-Verschiebungs-Fehlersignal 63 während der Zeitdauer der Freigabeimpulse in der Schaltimpulsfolge SPE zu einem anderen Eingang des Summierverstärkers durchlaufen zu lassen.

Unter der Annahme, dass die Schaltimpulse SPA und SPE die Freigabe, bewirken, wenn sie positiv sind, geht klar hervor, dass das Fein-X-Fehlerkorrektursignal zu Beginn einer Vollabtastperiode in integrierter Form an den Eingang des Summierverstärkers 66 gespeist wird. Derart steuert das vom Fein-X-Fehlerkorrektursignal gewünschte Signal die Steigung der modifizierten KippspannuHg 1,ISS (Fig. 10 E) und zwar von seinem

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Einsatzpunkt an bis zum Beginn des von Hand aus vorgewählten Zeitintervalls für die Feinuntersuchung des Bildes.

Durch diese Korrektur wird gewährleistet, dass der Feinteil der Kippspannung LISS (d.h. der Teil, welcher während des Freigabevorganges der Impulsfolge SPA abläuft) beim gleichen Feinteil der beiden Bilder abzulaufen beginnt. Das Fein-Anamorph-Fehlersignal 62 steuert während des durch die Impulsfolge SPA festgelegten Zeitintervalls die Neigung der Kippspannung. Dieses steuert dann die Geländesteigungskorrektur während des Zeitintervalls, in dem die Hochfrequenzinformation untersucht wird.

Die mittlere Neigung der Kippspannung MSS und ihre Anfangsund Endpunkte werden durch das Anamorph-Korrektur-Eingangssignal an den Summierverstärker 66 und das X-Korrektur-Eingangssignal an den Spulentreiber gesteuert, wobei diese Signale durch Integration des Grob-Anamorph-Fehlersignals bzw. durch Integration des Grob-X-Verschiebungsfehlersignals 53 erhalten werden. Derart ist das Ergebnis dieser Korrektur auf die Grundsägezahnkippspannung SS die korrigierte Kippspannung MSS, die in Fig. 1OE dargestellt ist. Letztere erfüllt die für eine richtige Abtastung eines in Fig. 2 dargestellten Geländeabschnittes auferlegten Bedingungen bzw. Voraussetzungen.

Das Ergebnis des Sumraiervorganges ist deshalb die Wellenform HSS, welche Grob-Uassstabskorrekturen kombiniert mit Feinkorrekturen aufweist, .um sehr wellige Geländeteile, wie beispielsweise den in Fig. 2 dargestellten Teil, auszugleichen. Die LIassstabsänderungen der Abtastung, die Stück für Stück durchgeführt wird, nacht die Verwendung eines einfachen linearen Abtasters möglich, welcher nur solche Steuerungen enthält, die zur rJr^eugung von Korrektursignalen bei der Untersuchung der in Fig. 2 erläuterten Gewindeformen notwendig sind.

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Insbesondere gewährleistet die Feinverschiebungs- und" Anamorph-Steuerung eine richtige Korrelierung in der für diese Geiiindeflache ausgewählten kleinen Zone. Diese Zone wird durch die mittels Handsteuerungen am Freigabe-Iinpulsgenerator 74 in ihrer Lage und gewünschten Breite eingestellten Fein-Freigabe-Impulsfolge SPA festgelegt.

Abgesehen von der Existenz der elektronischen Torschalter und 58, welche den von der Röhre T₁ abgetasteten Teil der Videosignale A und B aussondern, welcher einer Verarbeitung mit hohem Auflösungsvermögen unterzogen wird, ist der Feinsteuerungsabschnitt mit hohem Auflösungsvermögen elektrisch sehr ähnlich zum Vollabtast-Grobsteuerungsabschnitt. Derart liefert der Abschnitt mit hohem Auflösungsvermögen Korrelations- und Anamorph-Korrekturinformation von jenem Teil der Abtastung, die im Zeitintervall während eines Impulses der Impulsfolge SPA durchgeführt wird.

Das von der Signalverarbeitungseinheit mit hohem Auflösungsvermögen 61 stammende Feinkorrelationspegelsignal 64 zeigt die Qualität der während des Zeitintervalls der Pein-Korrelationsuntersuchung erhaltenen Qualität der Korrelation an, welches Intervall durch die Freigabeimpulse der Impulsfolge SPA festgelegt ist. Die Vollabtast-Signalverarbeitungseinheit 51 gibt eine Korrelationspegelspannung 54 ab, die ein Mass für die Qualität der Korrelation während der ganzen Abtastung darstellt. Die Korrelationspegelspannung 54 ist für eine Verwendung bei einer "Steuerungs-Suchbetriebs-Arbeitsweise" verfügbar, und zur Anzeige von Situationen, in denen der Korrelator "verloren geht".

Der Hauptunterschied zwischen vorliegender Erfindung und den bekannten automatisierten Stereoanlagen besteht darin, dass die Abtastung nur in einer einzigen Dimension, im wesentlichen in der X-Hichtung durchgeführt wird. Somit werden Verschiebung^- und LIassstabsänderungs-Informationen nur in Bezug auf diese Rieli-

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tung verarbeitet. Dies vereinfacht sowohl die Durchführung der Abtastung bedeutend, als auch die Verarbeitung der beim Abtastvorgang erzeugten Information.

Aber die durch das Abtasten in nur-einer Richtung erhaltene Information geht nicht auf Kosten der Leistungsfähigkeit der Anlage, denn andere wichtige Vorteile werden dadurch gewonnen, wenn als Abtastmittel eine Bild-Dissector-Röhre verwendet wird.

Ira U.S.-Patent 3 593 286 wurde eine Strukturerkennungsanlage geoffenbart, in der Bilder durch eine Bild-Dissector-Röhre abgetastet werden. Dieses Pa-tent streicht die V/ünschbarkeit einer wirksamen Vergrösserung des -Blendenlochs hervor. Diese Vorteile sind auch für photogrammetrische Anwendungen gültig. Um das Blendenloch wirksam zu verlängern, ist jedoch in diesem bekannten Patent eine Hochfrequcnzmodulation erforderlich,damit der Abtaststrahl seitlich schwingt, wenn er längs eines kreisringförmigen Abtastweges geführt wird. Dies setzt die erlaubte Verweilzeit In jedem individuellen Teil des abgetasteten Bildes merklich herab, wodurch die verfügbare Photonenzahl und der resultierende Rauschabstand reduziert werden.

In vorliegender Erfindung besteht keine.Notwendigkeit, die Abtastspannung zu modulieren, um das Blendenloch wirksam zu verlängern und dadurch zu vergrössern. Da die Abtastung stetig in einer Dimension erfolgt, wird es möglich, das Blendenloch mechanisch zu formen und dadurch nicht nur eine weniger komplizierte elektronische Konfiguration zu erhalten, sondern auch ein System, das in Bezug auf sein Photonen^Sanmelverinögen eine grössere Leistungsfähigkeit aufweist.

In einer erfindungsgemässen Bild-Dissector-Röhre wird das Blendenloch MA in der Anodenebene, so.wie dies in Pig. Il dargestellt ist, derart geformt, dass es relativ schmal in der X-Dimension und relativ lang in der Y-Dinension ist. Abmessungen so gross wie 5 mm können in der Y-Riehtung und so klein wie 0,1 mm in

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der X-Richtung verwendet werden.

Dieses 5mm mal 0,1 niiü-Blendenloch, welches durch mechanische " Formgebung des effektiv vorhandenen physischen Loches in der ablenkbaren Sekunuärelektronen-Vervielfacher-Blendenlochplatte erhalten wird, hat das Auflösungsvermögen eines runden Blendenloches mit 0,1 mm Durchmesser zur abtastung in der X-Richtung, aber es bringt eine 50-fache Verbesserung in Bezug auf den Photoneneinfang, verglichen mit einem System, das e'in 0,1 mm rundes Blendenloch verwendet, welches in der im oben angegebenen Patent geoffenbarten Weise elektronisch moduliert wird, um einen 5 mm mal 0,1 rnm-Schlitz nachzubilden.

Es versteht sich, dass die Verwendung eines einzigen Freigabeimpulses während eines jeden Abtastzyklus gemäss der Darstellung in Fig. 1OA nur zum Zwecke der Erläuterung erfolgte, und nicht beabsichtigt ist, dadurch die Erfindung zu beschränken. In der Praxis kann man mit Vorteil mehrere Freigabeimpulse auswählen, die gleichzeitig mehrere kleine Abschnitte der Abtastung verarbeiten würden und dadurch Korrekturen höherer Ordnung der in Fig. 1OE dargestellten Wellenform MSS mit einem Verarbeitungskanal für jeden Impuls liefern würden.

Eine solche gleichzeitige Verarbeitung hat eine Anzahl wichtiger Vorteile. So wird es möglich, gleichzeitig mit hoher Auflösung mehrere Profile des Geländes zu bestimmen, wobei für jeden Freigabeimpuls ein solches Profil bestimmt wird. Eine Gruppe solcher gleichzeitig erzeugter Profile kann dazu verwendet werden, das Vorhandensein einer isolierten, scharfen Aenderung in der Geländeform zu ermitteln, wie etwa" das Vorhandensein eines Hauses, eines hohen Baumes oder einer abrupten Aenderung.

Folglich würde es durch ein "Mehrheitsentscheidungs"-Verfahren möglich werden, das Profil des Geländes selbst zu bestimmen und nicht die aus ihm herausstechenden Besonderheiten, wenn diese isolierte Formen des Geländes darstellen. Es gibt viele Fälle,

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in denen eine derartige ProfübeStimmung sehr nützlich wäre.

Zusammengefasst lässt sich sagen, dass die Korrelatoranlage gemäss vorliegender Erfindung imstande ist, die automatische Profilermittlung eines photogrammetrischen Modells durchzuführen, um nicht nur die Profilinformation daraus zu gewinnen, sondern auch die zusätzliche Information über die Geländesteigung in der X-Richtung. Diese Geländesteigungsinformation kann beispielsweise als ein Zusatz zum Profil in X-, Y- und Z-Koordinaten benutzt werden und zur Erzeugung eines Orthophotos, um die sich aus der Geländesteigung ergebenden Restfehler zu beseitigen.

Die Anlage gemäss vorliegender Erfindung ist imstande, viel schneller als irgendeine bestehende Anlage zu arbeiten, teilweise wegen der Einfachheit der Abtastung. Abtastgeschwindigkeiten bis zu 100 000 Abtastungen pro Sekunde können relativ einfach erzeugt werden. Nun ist es möglich, eine Abtastung durchzuführen, die etwa 1 bis 2 mm in die Y-Dimension ragt und in einer Grössenordnung von 10 bis 15 mm in die X-Richtung. Mit dieser Art von Abtastgrösse und Abtastgeschwindigkeit kann man die Abtastung mit ausserordentlich hoher Genauigkeit korrelieren und korrigieren, während die Abtastung relativ zur photographischen Platte sich etwa um 1/2 mm pro zehn Abtastperioden oder um 5 000 mm/Sek. bewegt. Dies ist etwa hundertmal schneller als in irgendeiner bis jetzt entwickelten Anlage.

Natürlich ist es nicht möglich, eine mechanische Präzisionsanlage für eine Bewegung mit dieser ausserordentlich hohen Geschwindigkeit ohne Verlust an mechanischer Genauigkeit auszuführen. Aber zum ersten Mal sind in der photogrammetrischen Technologie Einschränkungen bei der Profilbestimmung nicht durch die Verarbeitungsgeschwindigkeit gegeben, sondern vielmehr durch die Grenzgeschwindigkeit, mit der die Erzeugung genauer mechanischer Bewegungen möglich ist.

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Weiters sind noch die Vorteile vorhanden, die sich daraus ergeben, dass die Abtastung durch die Verwendung der im Niederfrequenz-Grobsteuerungsabschnitt erzeugten Information grob positioniert v/erden kann. Dies setzt die Wahrscheinlichkeit eines "Verlorengehens" der Abtastung herab, eines sehr üblichen Fehlers in herkömmlichen, durch Korrelatoren gesteuerten Anlagen, insbesonders solchen, die für photograrnnetrische Anwendungen benutzt v/erden.

Bisher war es stets notwendig, einen Kompromiss zwischen der Verwendung einer ausgedehnten Abtastung zur Verhinderung des "Verlorengehens" und der von einer kleinen Abtastung nur erhaltbaren Auflösung zu machen. In vorliegender Erfindung wird nicht ein.Paktor auf Kosten des anderen geopfert. Der Grund hierfür ist, dass der grössere Teil der Abtastung, welcher im Grobsteuerungsteil verarbeitet wird, dafür verwendet v/ird, um zu gewährleisten, dass die Abtastung auch nicht bei einigermassen starken Geländewelligkeiten verloren geht, wobei die eigentliche Information für die Hochpräzisions-Profilermittlung aus der während eines kleinen Teiles der Abtastung untersuchten Hochfrequenzinformation gewonnen wird.

Wenn in einer Korrelatoranlage nach der Erfindung die Peinabtastung verloren gehen sollte, kann ein automatischer elektronischer Hochgeschwindigkeits-Suchbetrieb angestartet werden, um die Korrelation wiederherzustellen. Wegen der hohen Geschwindigkeit dieser Suchtechnik wird die mechanische Profilermittlung nur unwesentlich unterbrochen.

Zusätzlich ist die Fähigkeit, eine Parallelverarbeitung durchzuführen, einzigartig in vorliegender Erfindung; das heisst, die Fähigkeit der I.Iehrfachprofilerinittlung und dass von dieser in der am besten passenden Weise Gebrauch gemacht wird, entweder zur Verbesserung der Verarbeitun^age schwind :igkcit der Anlage, ohne dass da;:; mechanische System viel schneller bewegt werden muss, odor urn von der iu

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nik Gebrauch zu machen, um die Profile nach dem Vorhanden-'sein isolierter Häuser, Bäume usw. abzutasten und zu korrigieren.

Es ist ersichtlich, dass ein kleiner Teil der Abtastung zur stärkeren Vergrösserung durch eine physisch getrennte Abtastanlage via Strahlenzerlegung herausgezogen werden kann,, statt dass er dem oben offengelegten integralen Peinabtastsystem zugeführt wird. Die -Funktion und .arbeitsweise der getrennten Anlage ist im wesentlichen die gleiche wie jene des hier offengelegten integralen Systems.

Während hier bevorzugte Aus'führungsforuen eines automatisierten stereo-photogranimetrischen Gerätes nach der Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, ist es offensichtlich, dass viele Aenderungen und Modifikationen in der Erfindung gemacht werden können, ohne von der Grundidee der Erfindung, so wie sie in den Ansprüchen i:;i Anhang weiter enthalten ist, abzuweichen.

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Claims (18)

_ Rf) - 2322453 ■ Patentansprüche

1.) Photogrammetrische Anlagenkoiäbination, geeignet zur Beobachtung konjugierter Gebiete zwecks X-Parallaxenraessung in einem Paar von Aufnahmen, die von räumlich getrennten Orten gemacht wurden, gekennzeichnet durch:

(A) Mittel zur Abtastung jeder der erwähnten Aufnahmen längs eines V/'eges, in den eine X-Parallaxe vorhanden ist und in dem Y-Parallaxe und Bildverdrehung im wesentlichen fehlen, zwecks Erzeugung erster und zweiter Videosignale, die für den abgetasteten Weg auf den erwähnten Aufnahmen repräsentativ sind, und

(B) Mittel zum Anlegen der erwähnten ersten und zweiten Signale an einen Korrektor zur Erzeugung eines Ausgangswertes, der den Wert der X-Parallaxe widerspiegelt.

2. Die Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Kittel zur Abtastung einen Einzellinien-xibtastweg erzeugen.

3· Die Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrelator Mittel enthält,um aus den erwähnten Videosignalen ein Ausgangssignal herzuleiten, das den Wert der X-Steigung widerspiegelt.

4. Automatisierte stereo-photograrametrische Anlagenkombination, geeignet zur Beobachtung konjugierter Gebiete auf einem Stereopaar von Aufnahmen zwecks Bestimmung der X-Parallaxe, gekennzeichnet durch:

(A) erste und zweite Abtaster, deren jeder eine betreffende Aufnahme beobachtet,

(B) einen ersten Kippgenerator, gekoppelt mit dein ersten der beiden Abtaster zur Erzeugung eines Einzellinien-Abtast-" weges, wobei der erwähnte erste Abtaster ein Videosignal erzeugt, das den variierenden photographischen SehwiJrsungsgrad auf dem abgetasteten ".Veg auf einer der erwähnten

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Aufnahmen darstellt,

-(C) einen zweiten Kippgenerator gekoppelt mit den zweiten Abtaster zur Erzeugung eines Einzellinien-übtastweges, wobei der zweite Abtaster ein Videosignal erzeugt, das den variierenden photographiscken Schwärzungsgrad auf dem entsprechenden abgetasteten Weg auf der anderen erwähnten Aufnahme darstellt,

(D) einen elektronischen Korrelator, der auf die ersten und zweiten Videosignale anspricht, um einen Ausgangswert zu erzeugen, der den Aehnlichkeitsgrad zwischen den ersten und zweiten Videosignalen widerspiegelt, und Korrekturwerte, die die Richtung der notwendigen Korrektur zur Vergrösserung erwähnter Äehnlichkeit anzeigen, und durch

(E) Mittel, die auf erwähnte Korrekturwerte ansprechen,

um die durch mindestens einen der erwähnten Generatoren erzeugte Kippspannung in einem solchen Ausmass zu ändern, dass eine Vergrösserung des Aehnlichkeitsgrades der erwähnten ersten und zweiten Videosignale bewirkt wird.

5· Automatisierte photogrammetrische Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Abtaster BiId-Dissector-Röhren sind, dass Linsenmittel vorgesehen sind, um beleuchtete Bilder von Teilen der erwähnten Aufnahmen auf eine Photokathode zu projizieren, deren Photoelektronen auf eine Anode fokussiert werden, die ein Blendenloch besitzt, wobei jede Bild-Dissector-Rö'hre mit Ablenkmitteln versehen ist, die mit dem betreffenden Kippspannungsgenerator gekoppelt sind.

6. Automatisierte photogrammetrische Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass erwähntes Blendenloch die Form eines langgestreckten Schlitzes besitzt, dessen lange Abmessung rechtwinklig zu erwähntem Einzellinien-Abtastweg ist.

7. Automatisierte photogram;r.otrische Anlare nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Aufnahmen Diapositive

sind, die auf einem gemeinsamen Wagen montiert und "beleuchtet -sind, um Bilder auf der Oberfläche der Anlagenabtaster zu erzeugen.

8. Automatisierte photogrammetrische Anlage nach Anspruch 7, weiters gekennzeichnet durch ein mit erwähntem Korrelator gekoppeltes Servosystem und geeignet", eines der erwähnten Diapositive relativ zum anderen in eine Richtung und in einem solchen Ausmass zu verschieben, dass eine Annäherung der erwähnten Videosignale an den Zustand der Gleichheit bewirkt wird.

9. Automatisierte photogrammetrische Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Kippspannungsgeneratoren durch einen Taktgeber gebildet werden, der eine Rechteckwelle erzeugt, welche an erste und zweite Integrierverstärker angelegt wird, um die Rechteckwelle in dreieckförmige Sägezahn-Kippspannungen für die erwähnten ersten und zweiten Abtaster umzuwandeln.

10. Automatisierte photogrammetrische Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte Korrelator mit einem Niederfrequenz-Yollabtast-GrobSteuerungsabschnitt ausgerüstet ist, der auf die erwähnten ersten und zweiten Videosignale anspricht, um Korrekturen niedriger Ordnung durchzuführen, wodurch bewirkt wird, dass sich die erwähnten Signale dem Zu- ' stand der Gleichheit nähern, und dass die Anlage einen Hochfrequenz-Peinsteuerungsabschnitt besitzt, der auf die gleichen Signale anspricht, um eine Korrektur höherer Ordnung zu bewirken.

11. Automatisierte photogrammetrische Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiters manuell einstellbare Mittel enthält, die dem erwähnten Feinsteuerungsabschnitt zugeordnet sind, um für einen ausgewählten kleinen Teil des Abtastweges eine Korrektur höherer Ordnung durchzuführen.

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12. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grobsteuerun^üabschnitt zwei Nieäerfrequenzkanäle umfasst, die auf die erwähnten ersten und zweiten Videosignale ansprechen, wobei jeder Kanal ein riiederfrequens-Durchlassfilter gefolgt von einer Videoverarbeituii^seinheit uuifasst und die ausgangssignale der Videoverarbeitungseinheit der beiden Kanäle an eine Vollabtast-Verarbeitungseinheit zur Erzeugung eines .anamorph-Pehlersignals und eines Verschiebungö-Fehlersignals abgegeben werden.

13. Anlage nach Anspruch Ik', dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Vollabtast-Verarbeitungseinheit auch ein Korrelationspegelsignal erzeugt.

14. Anlage nach Anspruch 12_t dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das erwähnte Anamorph-Fehlersignal als auch das erwähnte Verschiebungs-Pehlersignal integriert werden, um eine Spannung zur Modifikation der ICippspannung von mindestens einem der erwähnten Generatoren zwecks Bewirkung der erwähnten Korrektur niedriger Ordnung zu erzeugen.

15· Automatisierte stereo-photogramnetrische Anlagenkciabination geeignet zur Beobachtung konjugierter Gebiete in einem Stereo*- paar von Diapositiven zwecks Bestimmung der X-Parallaxe, gekennzeichnet durch:

(a) erste und zweite Bild-Dissector-Röhren, deren jede ein entsprechendes Diapositiv beobachtet, wobei -jene Röhre eine magnetische Ablenkspule enthält, die zur Ablenkung dor Elektronenbahnen in einer gegebenen Richtung zwischen einer Photokathode und einen: begrenzenden Blenaenloch geeignet ist; ·

(3) erste und zweite Kippspannungsguneratoren, die ::;it den betreffenden ^bienkspulen· der erwähnten ersten üna zweiten Rühren zur Erzeugung von £inz&iIinien-.-i.btastwegen gekuppelt sind, wobei ο ie erwähnte erste R3hre ein erstes Videosignal erzeugt, welches repräsentativ

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für den variierenden photographischen Schwärzungsgrad~: auf einem der erwähnten Diapositive auf einem Abtastweg ist, und wobei die erwähnte zweite Röhre ein zweites Videosignal erzeugt, das repräsentativ für den variierenden photographischen Schwärzungsgrad auf dem anderen Diapositiv auf einem entsprechenden Abtastweg ist,

(C) einen elektronischen Korrelator, der auf die erwähnten ersten und zweiten Videosignale anspricht, um einen Ausgangswert zu erzeugen, der den Aehnlichkeltsgrad zwischen den Videosignalen widerspiegelt, und Korrekturwerte, die die !Richtung der notwendigen Korrektur zur Vergrosserung der angegebenen Aehnlichkeit anzeigen, und durch

(D) Mittel, die auf erwähnte Korrekturwerte ansprechen, um die durch mindestens einen der erwähnten Generatoren und/ oder die Lage von mindestens einem der Diapositive erzeugte Kippspannung in einem solchen Ausiaass zu ändern, dass bewirkt wird, dass die erwähnten ersten und zweiten Videosignale den Aehnlichkeitsgrad vergrössern.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erwähnte Korrelator einen Grobsteuerungsabschnitt und einen i'einsteuerungsabschnitt umfasst, erwähnter Groböteuerungsaböchnitt mit zwei getrennten Kanälen ausgerüstet ist, die auf die betreffenden Videosignale ansprechen, jeder ein Niederfrequenz^Bandpassfilter und eine Signal ν erax'beitungs-· einheit umfasst, um das angelegte -Videosignal zu quantisieren, die Signalverarbeitungseinheiten der erwähnten Grobsteuerungskanäle mit einer Signalverarbeitungseinheit gekoppelt sind, um ein -Grob-Ananiorph-Fehlersignal und ein Grob-Verschiebungs- !Fehlersignal zu erzeugen, wobei der erwähnte Feinsteuerun^sabschnitt mit zwei getrennten Kanälen versehen ist, die auf das betreffende Videosignal ansprechen, deren jeder ein Hochfrequenz-Bancip&ssfilti=r und eine Signalverarbeitungseinheit umfasst, die ein ?ein-Anainorph-?ehlersj_c.;nal und ein ?ein-Verschiebunge-Pehlersignal erzeugen, sowie einen Sumiaierver-

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starker mit drei EingangsSignalen, deren eines er integrierte Y/ert des erwähnten Grob-Anamorph-Pehlersignals ist, das zweite davon der integrierte w'ert des erwähnten Fein-Anauorph-Fehier- -signals ist und das dritte davon der integrierte V/ert des erwähnten Pein-Verschiebungs-Pehlersignals, wobei der erwähnte Sumniierverstärker eine Liodif izierspannung erzeugt, die mindestens an einem der Kippgeneratoren zur Erzeugung einer Korrektur höherer Ordnung angelegt wird, um die Gleichheit zu bewirken.

17. Anlage nach Anspruch 16, weiters dadurch gekennzeichnet, dass sie elektronische Schaltungsmittel umfasst, um den erwähnten Peinsteuerungsabschnitt für einen kleinen Teil der Yollabtastung wirksam werden zu lassen, wobei die erwähnten Schaltungsmittel Handsteuerungen haben, um die Lage und Breite des erwähnten schmalen Teiles auszuwählen.

18. Kombination nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass

jeder Abschnitt mit einem Paar getrennter Röhren zusammenarbeitet.

19· Kombination nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Aufnahmen Diapositive sind.

20; Kombination nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Aufnahmen Negative sind.

Gp/r 24.4.75

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