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

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).

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.

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.

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.

Kalibracja Mapy Rastrowej

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

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.

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.

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.

Kalibracja Mapy Rastrowej 50 x 50 = 2500m2 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.

Kalibracja Rysunku Rastrowego

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.

Problem: Rysunek nie jest ustawiony w pionie W. Odniesienia W. Obrotu 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

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

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)

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.

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

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

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.

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

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.

Dziękujemy za uwagę! www.tessel.pl