Kalibracja Obrazów Rastrowych

1. Kalibracja Obrazów Rastrowych W Programie SuperEdit PRO Maciej Zabielski Tessel Poland 4 luty 2005

2. Wprowadzenie • Skanowane rysunki są często rozciągnięte, pomarszczone lub zdeformowane w inny sposób co uniemożliwia ich sprawne wykorzystanie. • Proces kalibracji jest jednym z etapów przygotowania i przekształcenia zwykłego skanowanego obrazu na pełnowartościowy rysunek techniczny. • Wielopunktowa Kalibracja umożliwia realizację bardzo złożonych transformacji korekcyjnych rysunku za pomocą jednego z pięciu dostępnych modeli, w oparciu o zdefiniowane przez użytkownika zbiory wektorów korekcyjnych (kalibracyjnych).

3. Wektory Kalibracyjne • Wektor kalibracyjny powstaje poprzez określenie dla danego punktu jego miejsca docelowego, w którym powinien się znaleźć po zakończonej kalibracji. • Wektory swobodne Za pomocą tej funkcji użytkownik może ręcznie definiować wektory kalibracyjne przez wskazanie ich początku i końca. Pierwszym punktem wektora kalibracyjnego jest punkt rastrowy o znanych współrzędnych, który określa punkt początkowy wektora korekcyjnego. Aby dokładnie wskazać ten punkt możesz użyć Zatrzasku rastrowego i Lupy. Drugim punktem jest punkt docelowy. • Wektory siatkowe Funkcja ta pozwala na definiowanie wektorów korekcyjnych z odniesieniem do wstępnie określonych punktów docelowych. W sytuacji kiedy raster wymaga skalibrowania np. do linii siatki mapy, funkcja ta upraszcza i automatyzuje takie czynności jak: przejście do następnego punktu ze zbioru oraz precyzyjne wskazanie punktu docelowego, który już jest określony liczbowo. • Lista wektorów kalibracji – zawiera listę wszystkich zdefiniowanych wektorów jakie zostaną wykorzystane podczas kalibracji. Można z niej odczytać między innymi: współrzędne wyjściowe i docelowe oraz błąd mówiący o tym jak bardzo dany punkt odbiega od położenia docelowego. • Po dokonaniu kalibracji możemy zapisać Raport Kalibracji zawierający opis zmian jakie zostały dokonane.

4. Modele Kalibracji • Dostępne modele kalibracji: • Helmerta (min. 2 wektory korekcyjne) • Afiniczny (min. 3 wektory korekcyjne) • Biliniowy (min. 4 wektory korekcyjne) • Bikwadratowy (min. 9 wektorów korekcyjnych) • Bikubiczny (min. 16 wektorów korekcyjnych) • Mimo skomplikowanej nazwy, korzystanie w praktyce z tych modeli jest bardzo proste, a dobór modelu dokonywany jest przede wszystkim na podstawie ilości wektorów korekcyjnych jakie możemy zdefiniować.

5. Siatka Kalibracji • Funkcja ta pozwala na zdefiniowanie siatki kalibracji ułatwiającej wprowadzanie dużej liczby wektorów kalibracyjnych w sytuacjach, gdy punkty docelowe rozłożone są w sposób regularny w postaci siatki punktów. • Typowym przykładem są tu wszelkiego rodzaju mapy, których siatka kilometrowa tworzy charakterystyczny, regularny wzór. • Polecenie to wywołuje okno dialogowe Siatka kalibracyjna. • Aby zdefiniować siatkę użytkownik określa w dialogu liczbę kolumn i wierszy siatki, szerokość i wysokość pojedynczego "oczka" siatki oraz punkt wstawienia, czyli współrzędne lewego dolnego węzła siatki.

6. Kalibracja Mapy Rastrowej

7. Kalibracja Mapy Rastrowej • Na przedstawionej mapie wyraźnie widoczne są różnego rodzaju zniekształcenia które postaramy się usunąć przy pomocy narzędzi kalibracyjnych. • Należy pamiętać, że nie zawsze wszystkie zniekształcenia są widoczne gołym okiem, nie oznacza to jednak, ze mapy nie należy poddać kalibracji. • Kalibracja tej mapy będzie polegała na: • Ustaleniu rozmiarów siatki kalibracyjnej • Określeniu 20 wektorów kalibracyjnych • Przeprowadzeniu kalibracji • Sprawdzeniu wyników

8. Kalibracja Mapy Rastrowej • Naniesienie siatki kalibracyjnej polega na określeniu ile wierzchołków mamy do dyspozycji oraz w jakiej odległości od siebie się znajdują. • W przypadku tej mapy, możemy odczytać, że odległość pomiędzy liniami wynosi 50 metrów, oraz że znajduje się na niej 5 wierzchołków poziomych i 4 pionowe. • Dodatkowo musimy określić punkt wstawienia siatki, z reguły jest to lewy dolny róg mapy. Położenie siatki można określić ręcznie lub wpisać wartość we współrzędnych świata, zgodnie z punktem wstawienia mapy. • Te informacje są wystarczające aby program SuperEdit stworzył widoczna na ekranie, zaznaczoną na różowo siatkę kalibracyjna.

9. Kalibracja Mapy Rastrowej • Kolejnym krokiem kalibracji będzie określenie wektorów kalibracyjnych • Dla każdego węzła siatki kalibracyjnej wskaż odpowiadający mu punkt rastrowy wskazując kursorem krzyż kresek i akceptując prawym klawiszem myszy. • Możesz wykorzystać przycisk Ustaw opcje na pasku narzędzi Kalibracja w celu zmiany stopnia powiększenia rysunku przy wskazywaniu punktów na rastrze.

10. Kalibracja Mapy Rastrowej • Po wykonaniu transformacji możesz zapisać w pliku raport wykonania tego procesu. • Możesz również przejrzeć listę wektorów w oknie dialogowym Wyniki kalibracji rastra, żeby zobaczyć błędy obliczone dla każdego wskazanego wektora kalibracyjnego.

11. 50m 50m 50 x 50 = 2500m2 Kalibracja Mapy Rastrowej • Pozytywny efekt kalibracji jest widoczny natychmiast. • W celu dodatkowego zweryfikowania wyników możesz dodać rysunek wektorowy i wykonać na nim pomiary potwierdzające precyzje otrzymanej mapy. • Jak już wiemy, linie zaznaczone na mapie powinny tworzyć kwadraty o boku równym 50 metrów. • Na rysunku został zaznaczony jeden z takich kwadratów, jak widzimy, ma on obwód równy 200 metrom oraz powierzchnie równa 2500 metrów kwadratowych – wszystko zgadza się z założeniami. • Teraz możemy mieć pewność, że wszystkie pomiary zrobione na tej mapie będą dokładne.

12. Kalibracja Rysunku Rastrowego

13. Kalibracja Rysunku Rastrowego • Wszystkie mapy topograficzne maja naniesiona siatkę kilometrową - krzyż kresek (punkty referencyjne rozmieszczone w odpowiedniej odległości od siebie) znacznie ułatwiające kalibrację mapy i zwiększające jej precyzję. • Rysunki rastrowe takie jak plan pietra w budynku nie zawierają z reguły punktów ani siatki, nie oznacza to jednak, ze kalibracja jest niemożliwa. Jest natomiast zadaniem wymagającym indywidualnego podejścia do rysunku i zaplanowania procesu kalibracji.

14. W. Odniesienia W. Obrotu Problem: Rysunek nie jest ustawiony w pionie • Aby wyrównać rysunek i ustawić go idealnie do pionu lub poziomu, możesz użyć polecenia Obróć Raster, wykonując następujące czynności: • Odnajdź na rysunku linie, która powinna być pionowa • Zaznacz wektor odniesienia • Wybierz opcje Pionowo, program automatycznie wstawi wektor obrotu • Analogicznie można postąpić w przypadku gdy wyrównujemy do linii poziomej

15. Problem: Skala rysunku się nie zgadza • Dokonany pomiar w skali daje błędną wartość, mimo iż skala rysunku została prawidłowo wprowadzona. • Wynik pomiaru obiektu o długości 10m daje wynik 10,8273m, oznacza to, ze na naszym rysunku 1m = 1,08273m • W takim przypadku możemy taki rysunek przeskalować, aby tego dokonać, musimy określić współczynnik skalowania, dzieląc 1 metr przez wielkość uzyskaną podczas pomiaru rysunku: 1m / 1,08273m = 0,9235

16. Skalowanie Rysunku Rastrowego • Podczas tej operacji użyj skalowania izotropowego aby zachować ten sam współczynnik skali zarówno dla współrzędnych na osi X jak i Y. • Dostępna jest również opcja skalowania anizotropowego pozwalająca na uniezależnienie od siebie współczynników skali jeżeli jest to konieczne. • Wektor skalujący można zaznaczyć ręcznie, aby uzyskać większą precyzję, wpisz wyliczony współczynnik skalowania (0,9235) w pola pokazane na dole ekranu (układ skalowy SxSy)

17. Skalowanie Rysunku Rastrowego • Po zaakceptowaniu wprowadzonej wartości wektor skalujący zostanie odpowiednio ustawiony – możemy wtedy sprawdzić, czy zaplanowana operacja odpowiada naszym zamiarom. • Po wykonaniu operacji skalowania cały rysunek zostanie zmniejszony.

18. Skalowanie – Pomiar Kontrolny • Po poprawnym przeprowadzeniu operacji skalowania, ten sam 10 metrowy obiekt, po wykonaniu pomiaru ma 10.0m

19. Kalibracja Rysunku Rastrowego • Inną metodą poprawienia jakości tego rysunku jest przeprowadzenie kalibracji biliniowej opartej o 4 wektory korekcyjne. • Tym razem stworzymy obiekt referencyjny. Pomogą nam w tym zaznaczone na rysunku oryginalne wymiary: 41m x 37,98m • Jeżeli dokonamy pomiaru rysunku przed kalibracja, zobaczymy znaczne odstępstwa od oryginału: 44m x 41,18m

20. Kalibracja Rysunku Rastrowego • Do tego celu potrzebny nam będzie dodatkowy rysunek wektorowy na który naniesiemy nasz nowe wymiary rysunku: • Zmień tryb na TCD • Dodaj nowy rysunek wektorowy • Wybierz narzędzie Prostokąt, przełącz układ współrzędnych na @XY i wybierz pierwszy róg prostokąta w lewym dolnym rogu rysunku (użyj Lupy aby zwiększyć precyzje) • Przeciwległy róg prostokąta zdefiniuj wpisując odczytane z rysunku wymiary - 41m x 37,98m • Nad rysunkiem rastrowym pojawi się prostokąt odzwierciedlający jego docelowy kształt.

21. Kalibracja Rysunku Rastrowego • Kolejnym krokiem jest przeprowadzenie 4 punktowej kalibracji: • Aby rozpocząć kalibrację użyj polecenia Kalibruj Raster - rysunek rastrowy musi być w tym czasie wybrany jako aktywny • Z modeli kalibracji wybierz model Biliniowy oraz wybierz polecenie Dodaj swobodne wektory • Dodaj 4 wektory kalibracyjne zachowując kolejność: • Wyjściowy punkt na rysunku rastrowym • Docelowy punkt (wierzchołek) na prostokącie wektorowym • Po wykonaniu kalibracji możemy zobaczyć jak zmieniło się położenie poszczególnych punktów

22. Kalibracja Rysunku Rastrowego • Aby sprawdzić efekt kalibracji, możemy dokonać próbnego pomiaru rysunku, którego długość powinna wynosić 41m. • Jako dodatkowy pomiar, możemy sprawdzić długość referencyjnej podziałki o długości 10m. • Obydwa pomiary zgadzają się.

23. Dziękujemy za uwagę! www.tessel.pl