Bei der Verarbeitung in Drone2Map werden die GPS-Metadaten aus Bildern, die Kameraparameter aus der Kameradatenbank und die aus dem automatischen Feature-Abgleich gewonnenen Verknüpfungspunkte verwendet, um die 3D-Koordinaten einer Szene zu triangulieren. Im Idealfall laufen die Strahlen aus den triangulierten Verknüpfungspunkten in einer einzigen 3D-Koordinate zusammen. Häufig besteht jedoch eine Unsicherheit hinsichtlich der Position der triangulierten Punkte, was als Reprojektionsfehler bezeichnet wird.
Nach der Triangulation der Punkte wird die Position der 3D-Koordinaten durch einen Bündelausgleichungsprozess optimiert. Dabei werden die geschätzten 3D-Koordinaten mit einer optimalen Lösung ausgeglichen, durch die der Reprojektionsfehler vermieden wird, während gleichzeitig die definierten Kameraparameter eingehalten werden. Das Ergebnis ist eine rekonstruierte Szene mit einer ausgeprägten relativen Genauigkeit und einer absoluten Genauigkeit, die von der Genauigkeit der georeferenzierten Bilder abhängt.
Für manche Projekte ist eine absolute Genauigkeit erforderlich, die georeferenzierte Bilder nicht bieten können. Sie können Ihrem Projekt Passpunkte hinzufügen, um die Genauigkeit zu erhöhen. Passpunkte sind Punkte mit bekannten XYZ-Bodenkoordinaten, die häufig aus Landvermessungen übernommen werden. Sie werden verwendet, um die absolute Genauigkeit des Projekts zu erhöhen.
Mit den Passpunkten werden in den Bündelausgleichungsprozess Beschränkungen hinsichtlich der Position aufgenommen, mit denen die optimale Lösung weiter optimiert wird. Es ist jedoch zu beachten, dass die optimale Lösung aus dem Bündelausgleichungsprozess selbst bei einem Passpunkt mit hoher Genauigkeit den Kameraparametern gehorchen muss. Gelegentlich kann die Ausgabeposition von Passpunkten von der jeweils erfassten Position abweichen. Durch eine sorgfältige Bildsammlung und Passpunktplatzierung lassen sich diese Abweichungen minimieren.
Bildqualität
Unzureichende Bildsammlungstechniken können zur Fehlerfortpflanzung führen, wodurch sich die Wirksamkeit des Passpunktes verringert. Die absolute Genauigkeit Ihres Modells hängt zum einen von der Genauigkeit des gemessenen Passpunktes und zum anderen davon ab, wie gut der Fehler beim Bündelausgleichungsprozess in der optimalen Lösung vermieden werden kann. Zu den Faktoren, die im Bündelausgleichungsprozess zu Fehlern führen können, gehören eine unzureichende Überlappung zwischen Bildern, verschwommene Bilder, ungleichmäßige oder unzureichende Lichtverhältnisse, Vegetation und vieles mehr. Daher beginnt die Maximierung der absoluten Genauigkeit Ihres Projekts mit guten Bildsammlungstechniken.
Hinweis:
- Es hat sich gezeigt, dass die Genauigkeit von Passpunkten im Vergleich zur Bodenpixelgröße (Ground Sample Distance, GSD) des endgültigen Produkts dreimal besser sein muss. Aufgrund der hohen Auflösung kommerzieller Drohnenbilddaten lässt sich diese Maxime jedoch möglicherweise nur schwer erreichen. Daher weisen die entsprechenden Produkte im Vergleich zum Passpunkt eine etwas geringere Genauigkeit auf.
- Die absolute Genauigkeit eines Modells kann nicht höher sein als die Genauigkeit des Passpunktes. Bei guten Bildsammlungstechniken und einer sorgfältigen Passpunktplatzierung beträgt die absolute Genauigkeit des Modells in der Regel
in horizontaler Richtung und1 – 3 x GSD
in vertikaler Richtung.1 – 4 x GSD
Verteilung von Bodenpasspunkten
Neben geeigneten Bildsammlungstechniken spielen auch die Anzahl und die Verteilung der Passpunkte in Ihrem Projekt eine wichtige Rolle bei der endgültigen absoluten Genauigkeit des Modells.
Durch Hinzufügen von Passpunkten wird der Bündelausgleichungsprozess auf die gemessene Position des Passpunktes beschränkt. Je größer die radiale Entfernung vom Mittelpunkt eines Passpunktes wird, umso stärker leidet die Genauigkeit. Durch eine gleichmäßige Verteilung der Passpunkte in einem Dreiecksnetz im gesamten Projekt zur Reduzierung der Entfernung zwischen Passpunkten wird eine konstante Genauigkeit im gesamten Modell gewährleistet. Die Platzierung eines einzelnen Passpunktes beispielsweise am Rand einer Straße oder entlang eines Korridors führt zu einer geometrischen Entzerrung der Endprodukte.
Je häufiger ein Passpunkt in mehreren Bildern erscheint, umso besser das Ergebnis. An der Kante des Projekts sollten keine Passpunkte platziert werden, da sich hier die Bildüberlappung verringert. Versetzen Sie den Passpunkt stattdessen von der Kante Richtung Mittelpunkt des Projekts, um die Überlappung zu maximieren.
Es gibt keinen Konsens über die Anzahl der in einem Projekt zu verwendenden Passpunkte. Durch mehr Passpunkte erhöht sich jedoch die absolute Genauigkeit des Projekts, wobei der Erfolg abnimmt, je mehr sich die absolute Genauigkeit an Folgendes annähert:
1 – 3 x GSDHinweis:
- Sie müssen mindestens drei Passpunkte einfügen, damit Passpunkte während der Verarbeitung verwendet werden. Empfohlen werden mindestens fünf bis zehn Passpunkte.
- Platzieren Sie Passpunkte in ebenem Terrain in Bodennähe mit Abstand zu Objekten wie Vegetation oder Bauwerke, die die Sicht von der Kamera aus behindern können.
- Optimale Ergebnisse erzielen Sie mit vermessenen Passpunktzielen. Sind diese nicht verfügbar, können Sie in den Bilddaten erkennbare Objekte als Passpunkte verwenden (sekundäre Passpunkte).
Verarbeitungseinstellungen
Mit den beim automatischen Feature-Abgleich während des Verarbeitungsschrittes Bilder anpassen gewonnenen Verknüpfungspunkten werden die 3D-Koordinaten der Szene geschätzt, die im Bündelausgleichungsprozess zur Optimierung des Modells verwendet werden. Zur Maximierung der absoluten Genauigkeit der Produkte müssen die einzelnen Schlüsselpunkte, aus denen die Verknüpfungspunkte bestehen, möglichst genau sein. Um eine möglichst hohe Genauigkeit der Schlüsselpunkte zu gewährleisten, sollten Sie Optionen für Verknüpfungspunkte: Bildmaßstab auf 1 x (ursprüngliche Bildgröße) festlegen.
Hinweis:
- Durch Festlegen eines größeren Wertes für die Einstellung Anfänglicher Bildmaßstab lässt sich die Genauigkeit der Produkte verbessern, gleichzeitig verlängert sich jedoch die Verarbeitungszeit.
Je mehr Schlüsselpunkte einen Verknüpfungspunkt bilden, umso genauer wird die geschätzte 3D-Koordinate. Mit der Einstellung Abgleichnachbarschaft werden die Bilder angegeben, die für die Suche nach übereinstimmenden Schlüsselpunkten verwendet werden sollen. Die Option Ausgleichung optimieren kann aktiviert werden, um eine möglichst hohe Anzahl an erstellten Verknüpfungspunkten zu erzielen.
Verknüpfen von Passpunkten
Beim Einbinden eines Passpunktes in ein Projekt wird die Position des Passpunktes in den einzelnen Bildern mit dem Editor für Links zu Bildern manuell gekennzeichnet. Dabei korreliert die Sorgfalt bei der Kennzeichnung der exakten Position des Passpunktes in allen Bildern mit der absoluten Genauigkeit der endgültigen Produkte. Bei Projekten mit verschiedenen Bildern und Passpunkten kann dies durchaus eine Herausforderung darstellen. Dieser Vorgang lässt sich jedoch mit der Funktion Computergestützte Links beschleunigen.
Bewerten der Genauigkeit Ihres Modells
Beim Bündelblockausgleichungsprozess wird das Modell in die Position des Passpunktes eingepasst. Daher ist die Genauigkeit der Produkte an den Passpunkten am höchsten. Je größer die radiale Entfernung von einem Passpunkt wird, umso stärker leidet die Genauigkeit. Daher kann die Verwendung der Passpunkte als Maß für die absolute Genauigkeit zu oberflächlichen Ergebnissen führen.
Jeder Bodenpasspunkt enthält einen Genauigkeitswert in Metern für X (dX), Y (dY) und Z (dZ) im Fenster Passpunkt-Manager. Diese Werte geben die Verschiebung der Bodenpasspunkte von ihrer ursprünglichen Position an. Sie werden nach Ausführung der Bündelblockausgleichung generiert. Werte, die näher an Null liegen, gelten im Allgemeinen als genauere Werte. Die Gesamtgenauigkeit eines angepassten Punktes wird durch den Projektionsfehlerwert im Verarbeitungsbericht des Projekts gemessen. Dieser Wert liefert eine Zusammenfassung (in Pixel), wie weit der ursprüngliche Punkt vom angepassten Punkt abweicht.
Ein ähnliches Maß für die Verschiebung wird nach der Ausgleichung für einzelne Bild-Links als Reprojektionsfehler berechnet. Sie finden diesen Wert beim Klicken durch die Bild-Links im Fenster "Bild-Links". Er kann als Maß für die Feineinstellung der Genauigkeit der Platzierung des Bild-Links verwendet werden. Deutlich höhere Werte als Null zeigen an, dass ein Bild-Link entweder nicht ordnungsgemäß platziert ist oder entfernt werden sollte, da die Anpassung in diesem Bild zu schwierig ist. Im Idealfall sollten zahlreiche Links platziert werden, da bestimmte Links nach Ausführung der Ausgleichung zur optimalen Anpassung an die Bodenpasspunkten wahrscheinlich entfernt werden müssen.
Mit Kontrollpunkten kann die absolute Gesamtgenauigkeit des Produkts überprüft werden. Kontrollpunkte werden ähnlich wie Passpunkte gesammelt, jedoch nicht in den Blockausgleichungsprozess eingebunden. Stattdessen werden Kontrollpunkte verwendet, um die Genauigkeit des Modells nach Abschluss der Verarbeitung unabhängig zu bewerten.
Hinweis:
- Verteilen Sie Kontrollpunkte wie Passpunkte im gesamten Projekt.
- Zu wenige Kontrollpunkte können zu ungenauen Ergebnissen führen.
Quellen
Sanz-Ablanedo, E.; Chandler, J.H.; Rodríguez-Pérez, J. R.; Ordóñez, C. "Accuracy of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and SfM Photogrammetry Survey as a Function of the Number and Location of Ground Control Points Used" Remote Sensing. 2018, 10, 1606.