DE60306301T2 - Verfahren und Gerät zur Erfassung, Geolokalisierung und Vermessung schräg aufgenommener Bilder - Google Patents

Verfahren und Gerät zur Erfassung, Geolokalisierung und Vermessung schräg aufgenommener Bilder Download PDF

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Robert L. Canandaigua Gray
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Description

  • QUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung 60/425,275, angemeldet am 08. November 2002.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Bildmessung bzw. Photogrammetrie. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufnehmen schräger Bilder und zum Messen der Objekte und Abstände zwischen den darin abgebildeten Objekten.
  • HINTERGRUND
  • Die Bildmessung ist die Wissenschaft des Durchführens von Messungen von und zwischen Objekten, die in Bildern dargestellt sind, insbesondere in Luftaufnahmen. Allgemein verwendet die Bildmessung ein Aufnehmen von Bildern erdgebundener Merkmale und ein Ableiten von Daten daraus, wie beispielsweise von Daten, welche relative Abstände zwischen und Größen von Objekten innerhalb der Bilder anzeigen. Die Bildmessung kann auch ein Koppeln der Fotografien mit anderen Daten umfassen, wie beispielsweise Daten, welche einem Breitengrad und einem Längengrad entsprechen. Im Effekt wird das Bild einem bestimmten räumlichen Koordinatensystem überlagert und diesem angepasst.
  • Herkömmliche Bildmessung umfasst das Aufnehmen und/oder Erfassen orthogonaler Bilder. Die Bildaufnahmevorrichtung, wie beispielsweise eine Kamera oder ein Sensor, wird von einem Fahrzeug oder einer Plattform getragen, wie beispielsweise einem Flugzeug oder einem Satelliten, und ist auf einen Fusspunkt ausgerichtet, welcher direkt unter und/oder vertikal nach unten von dieser Plattform aus liegt. Der Punkt oder Bildpunkt (Pixel) in dem Bild, welcher dem Fusspunkt entspricht, ist der einzige Punkt/Bildpunkt, der tatsächlich orthogonal zur Bildaufnahmevorrichtung liegt. Alle anderen Punkte oder Bildpunkte in dem Bild sind tatsächlich schräg bezüglich der Bildaufnahmevorrichtung. Wenn die Punkte oder Bildpunkte sich zunehmend von dem Fusspunkt entfernen, werden sie immer schräger relativ zur Bildaufnahmevorrichtung, und auch der Grundabtastabstand (d. h., die Größe der Oberfläche, die jedem Bildpunkt zugehörig ist oder diesen abdeckt) erhöht sich. Eine solche Schräg heit in einem orthogonalen Bild führt dazu, dass die Merkmale in dem Bild verzerrt werden, insbesondere Abbilder relativ weit vom Nadir bzw. Fusspunkt entfernt.
  • Eine solche Verzerrung wird bereinigt oder kompensiert durch den Vorgang des Geradeziehens, welcher im Wesentlichen die Schrägheit aus dem orthogonalen Bild durch Anpassen oder Verformen jedes Bildpunkts eines orthogonalen Bildes auf ein orthogonales Gitter oder Koordinatensystem beseitigt. Dieser Ablauf des Geradeziehens erzeugt ein Bild, in dem alle Bildpunkte den gleichen Grundabtastabstand aufweisen und nach Norden ausgerichtet sind. Daher kann jeder Punkt auf einem geradegezogenen Bild unter Verwendung eines X,Y-Koordinatensystems lokalisiert werden, und, so lange der Bildmaßstab bekannt ist, können die Länge und Breite erdbezogener Merkmale auch als relativer Abstand zwischen solchen Merkmalen berechnet werden.
  • Obwohl der Ablauf des Geradeziehens bis zu einem gewissen Grad schräge Verzerrungen in einem orthogonalen Bild kompensiert, führt er andere unerwünschte Verzerrungen und/oder Ungenauigkeiten in das geradegezogene orthogonale Bild ein. In geradegezogenen orthogonalen Bildern dargestellte Objekte können schwierig zu erkennen und/oder zu identifizieren sein, da die meisten Beobachter nicht daran angepasst sind, Objekte, insbesondere erdgebundene Merkmale, von oben zu betrachten. Für einen ungeübten Betrachter weist ein geradegezogenes Abbild eine Zahl von Verzerrungen auf. Straßen, die tatsächlich gerade sind, sehen gekrümmt aus, und Gebäude können sich neigend aussehen. Ferner enthalten geradegezogene Bilder im Wesentlichen keine Information bezüglich der Höhe erdgebundener Merkmale. Die Interpretation und Ausweite orthogonaler und/oder geradegezogener orthogonaler Bilder wird typischerweise von hochtrainierten Auswertern durchgeführt, welche Jahre spezialisierten Trainings und Erfahrung aufzuweisen haben, um Objekte und erdgebundene Merkmale in solchen Bildern zu identifizieren.
  • Daher, obwohl orthogonale und geradegezogene Bilder bei der Bildmessung nützlich sind, fehlt ihnen Information über die Höhe von darin abgebildeten Merkmale, und sie benötigen hochtrainierte Auswerter, um genau zu interpretieren, was die Bilder darstellen.
  • Schräge Bilder sind Bilder, die mit der allgemein von der Plattform aus, welche die Bildaufnahmevorrichtung trägt, zur Seite oder nach unten gezielten oder ausgerichteten Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen worden sind. Schräge Bilder zeigen, im Gegensatz zu orthogonalen Bildern, die Seiten erdgebundener Merkmale, wie bei spielsweise von Häusern, Gebäuden und/oder Bergen, als auch die zugehörigen Spitzen. Daher ist das Betrachten eines schrägen Bilds natürlicher und intuitiver als das Betrachten eines orthogonalen oder geradegezogenen Bildes, und sogar flüchtige Betrachter sind in der Lage, erdgebundene Merkmale zu erkennen und zu interpretieren, als auch andere in schrägen Bildern dargestellte Objekte. Jeder Bildpunkt im Vordergrund eines schrägen Bilds entspricht einer relativ kleinen Fläche der dargestellten Oberfläche oder Objekts (d. h., dass jeder Vordergrund-Bildpunkt einen relativ kleinen Bodenabtastabstand aufweist), wohingegen jeder Bildpunkt im Hintergrund einer relativ großen Fläche der dargestellten Oberfläche oder des dargestellten Objekts entspricht (d. h., dass jeder Hintergrund-Bildpunkt einen relativ großen Bodenabtastabstand aufweist). Schräge Bilder nehmen eine im Allgemeinen trapezförmige Fläche oder Ansicht der Subjektoberfläche oder des Objekts auf, wobei der Vordergrund des Trapezoids einen wesentlich kleineren Grundabtastabstand (d. h., eine höhere Auflösung) aufweist als der Hintergrund des Trapezoids.
  • Schräge Bilder werden als überhaupt nicht oder nur wenig nützlich für die Bildmessung angesehen. Der herkömmliche Ansatz des Zwingens der unterschiedlich großen Vordergrund- und Hintergrund-Bildpunkte eines schrägen Abbilds auf eine gleichförmige Größe, um dadurch das Bild auf ein Koordinatensystem zu verformen, verzerrt das schräge Bild dramatisch und macht dadurch die Identifizierung von Objekten und das Aufnehmen von Messungen von darin dargestellten Objekten zu einer arbeitsaufwendigen und ungenauen Aufgabe. Ein Korrigieren von Geländeverschiebungen in einem schrägen Bild durch Verwenden eines Höhenlagenmodells verzerrt die Bilder weiter, wodurch die Schwierigkeit erhöht wird, mit der Messungen durchgeführt werden können, und wodurch die Genauigkeit einer jeden solchen Messung verringert wird.
  • Daher sind, obwohl schräge Bilder als wenig oder gar nicht nützlich für die Bildmessung angesehen werden, sie einfach interpretierbar und enthalten Information über die Höhe der darin abgebildeten Merkmale.
  • WO 99/18732 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zum Aufnehmen, Erdpositionsbestimmen und Messen schräger Bilder, umfassend eine Bildaufnahmevorrichtung, eine Erdpositionsbestimmungsvorrichtung, ein Computersystem und eine Bild- und Datenaufnahme-Software, welche die Bilddaten mit den Erdpositionsbestimmungs-Signaldaten verknüpft.
  • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Was daher auf diesem Gebiet benötigt wird, sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildmessung, welche eine Erdpositionsbestimmung und genaue Messungen in schrägen Bildern ermöglichen.
  • Was darüber hinaus auf dem Gebiet benötigt wird, sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildmessung, welche die Messung von Höhen und relativen Höhen von Objekten innerhalb eines Bildes ermöglichen.
  • Was ferner auf dem Gebiet benötigt wird, sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildmessung, welche intuitivere und natürlichere Bilder verwenden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein System nach Anspruch 1 bereit.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die oben erwähnten und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, und die Art, sie zu erlangen, werden durch Bezug auf die folgende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung klar und genauer verstanden, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, worin:
  • 1 eine Ausführungsform einer Plattform oder eines Fahrzeuges darstellt, welches ein erfindungsgemäßes Bildaufnahmesystem trägt und damit aufgenommene beispielhafte orthogonale und schräge Bilder zeigt;
  • 2 eine diagrammatische Sicht des Bildaufnahmesystems aus 1 ist;
  • 3 ein Blockdiagramm des Bildaufnahmecomputersystems aus 2 ist;
  • 4 eine Darstellung einer beispielhaften Ausgabedatendatei des Bildaufnahmesystems aus 1 ist;
  • 5 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bildanzeige- und Messcomputersystems zum Anzeigen und Aufnehmen von Messungen von und zwischen Objekten ist, welche in den durch das Bildaufnahmesystem aus 1 aufgenommenen Bildern dargestellt sind;
  • 6 ein beispielhaftes Abbild darstellt, welches auf dem System aus 5 angezeigt wird, und eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung von und zwischen in einem solchen Bild dargestellten Objekten darstellt;
  • 7 und 8 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufnehmen schräger Bilder darstellt;
  • 9 und 10 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufnehmen schräger Bilder darstellt.
  • Entsprechende Bezugszeichen geben entsprechende Teile durch die unterschiedlichen Ansichten hindurch an. Die hierin dargestellten Beispiele stellen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, und zwar in einer Form, und solche Beispiele sind nicht dazu aufgestellt worden, um den Umfang der Erfindung auf irgendeine Art zu beschränken.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nun bezüglich der Zeichnungen, und insbesondere bezüglich 1, ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Aufnehmen und Erdpositionsbestimmen schräger Bilder nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Plattform oder ein Fahrzeug 20, welches das Bildaufnahme- und Erdpositionsbestimmungssystem 30 trägt.
  • Die Plattform 20, wie beispielsweise ein Flugzeug, ein Space Shuttle, eine Rakete, ein Satellit oder jedes andere geeignete Fahrzeug, trägt das Bildaufnahmesystem 30 über eine vordefinierte Fläche und auf einer oder mehreren vorbestimmten Höhenlagen über der Oberfläche 31, wie beispielsweise die Erdoberfläche oder jede andere interessierende Oberfläche. Als solches ist die Plattform 20, entweder bemannt oder unbemannt, zu einer gesteuerten Bewegung oder Flug in der Lage, und zwar entlang eines vorbestimmten Flugpfads oder -kurses durch beispielsweise die Erdatmosphäre oder den Weltraum. Die Bildaufnahmeplattform 20 umfasst ein System zum Erzeugen und Regeln von Leistung (nicht gezeigt), welches beispielsweise ein oder mehrere Generatoren, Brennstoffzellen, Solarzellen und/oder Batterien zum Antreiben des Bildaufnahmesystems 30 umfasst.
  • Das Bildaufnahme- und Erdpositionsbestimmungssystem 30, wie es am besten in 2 gezeigt ist, umfasst Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b, einen GPS ("global positioning system")-Empfänger 34, eine Trägheitsnavigationseinheit ("inertial navigation unit"; INU) 36, eine Uhr 38, ein Gyroskop 40, einen Kompass 42 und einen Höhenmesser 44, von denen jedes mit einem Bildaufnahmecomputersystem 46 zusammengeschaltet ist.
  • Die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b, wie beispielsweise herkömmliche Kameras, Digitalkameras, digitale Sensoren, ladungsgekoppelte Vorrichtungen ("charge-coupled devices"; CCD) oder jegliche andere geeignete Bildaufnahmevorrichtungen sind in der Lage, Bilder fotografisch oder elektronisch aufzunehmen. Die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b weisen bekannte oder bestimmbare Eigenschaften auf, einschließlich einer Brennweite, einer Sensorgröße und einem Bildseitenverhältnis, radialen oder anderen Verzerrungstermen, einem Hauptversatzpunkt, einem Bildpunktabstand und eine Anpassung. Die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b nehmen Bilder auf und geben Bilddatensignale ("image data signals"; IDS) 48a bzw. 48b entsprechend den bestimmten aufgenommenen Bildern oder Fotografien aus, welche im Bildaufnahmecomputersystem 46 gespeichert werden, wie es genauer im Folgenden beschrieben wird.
  • Wie am besten in 1 gezeigt, weisen die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b entsprechende Mittelachsen A1 und A2 auf und sind auf der Plattform 20 so befestigt, dass die Achsen A1 und A2 jeweils unter einem Neigungswinkel θ relativ zu einer horizontalen Ebene P liegen. Der Neigungswinkel θ ist so gut wie jeder schräge Winkel, beträgt aber vorteilhafter Weise zwischen ca. 20° (zwanzig Grad) und ca. 60° (sechzig Grad) und liegt am meisten bevorzugt zwischen ca. 40° (vierzig Grad) und ca. 50° (fünfzig Grad).
  • Der GPS-Empfänger 34 empfängt GPS-Signale 52, welche von einem oder mehreren GPS-Satelliten 54 ausgesandt werden. Die GPS-Signale 52 ermöglichen auf bekannte Weise die genaue Positionsbestimmung der Plattform 20 relativ zur zu bestimmenden Oberfläche 31. Der GPS-Empfänger 34 dekodiert GPS-Signale 52 und gibt Positionssignale/-daten 56 aus, welche zumindest teilweise von den GPS-Signalen 52 abhängen und welche die genaue Position der Plattform 20 relativ zur Oberfläche 31 anzeigen. Die Positionssignale/-daten 56, die zu jedem von den Bildaufnahmevorrichtung 32a und 32b aufgenommenen Bildern gehören, werden vom Bildaufnahmecomputersystem 46 empfangen und gespeichert.
  • Die INU 36 ist eine herkömmliche Trägheitsnavigationseinheit, welche mit Geschwindigkeitsänderungen der Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b und/oder der Plattform 20 gekoppelt ist und diese erfasst, einschließlich einer Verschiebungs- und einer Drehgeschwindigkeit. Die INU 36 gibt Geschwindigkeitssignale/-daten 58, die solche Geschwindigkeiten und/oder Änderungen daran anzeigen, an das Bildaufnahmecomputersystem 46 aus, welches die Geschwindigkeitssignale/-daten 58 speichert, welche zu jedem Bild gehören, das durch die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b aufgenommen wurde, und die durch das Bildaufnahmecomputersystem 46 empfangen und gespeichert werden.
  • Die Uhr 38 führt eine genaue Zeitmessung (Validierungszeit) durch, welche verwendet wird, um Ereignisse innerhalb des Bildaufnahme- und Erdpositionsbestimmungssystems 30 zu synchronisieren. Die Uhr 38 stellt ein Zeitdaten/Takt-Signal 62 bereit, welches die genaue Zeit angibt, zu der ein Bild durch die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b aufgenommen worden ist. Die Zeitdaten 62 werden auch dem Bildaufnahmecomputersystem 46 bereitgestellt und davon gespeichert. Alternativ ist die Uhr 38 im Bildaufnahmecomputersystem 46 integriert, wie beispielsweise als ein Uhrsoftwareprogramm.
  • Das Gyroskop 40 ist ein herkömmliches Gyroskop, wie es üblicherweise in Flugzeugen und/oder in kommerziellen Navigationssystemen für Flugzeuge zu finden ist. Das Gyroskop 40 stellt Signale bereit, einschließlich eines Stampfsignals 64, eines Rollsignals 66 und eines Giersignals 68, welche entsprechend ein Stampfen, ein Rollen und ein Gieren der Plattform anzeigen. Das Stampfsignal 64, das Rollsignal 66 und das Giersignal 68 sind jedem Bild zugehörig, welches von den Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b aufgenommen worden ist, und werden vom Bildaufnahmecomputersystem 46 empfangen und gespeichert.
  • Der Kompass 42, wie beispielsweise ein herkömmlicher elektronischer Kompass, gibt die Ausrichtung der Plattform 20 an. Der Kompass 42 gibt Ausrichtungssignale/-daten 72 aus, welche die Ausrichtung der Plattform anzeigen. Das Bildaufnahmecomputersystem 46 empfängt und speichert die Ausrichtungssignale/-daten 72, welche jedem durch die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b aufgenommenen Bild entsprechen.
  • Der Höhenmesser 44 zeigt die Höhe der Plattform 20 an. Der Höhenmesser 44 gibt Höhenlagensignale/-Daten 74 aus, und das Bildaufnahmecomputersystem 46 emp fängt und speichert die Höhenlagensignale/-Daten 74, die zu jedem Bild gehören, das durch die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b aufgenommen worden ist.
  • Wie am besten in 3 gezeigt, umfasst das Bildaufnahmecomputersystem 46, wie beispielsweise ein herkömmlicher Laptop-Personalcomputer, einen Speicher 82, Eingabevorrichtungen 84a und 84b, eine Anzeigevorrichtung 86 und Eingabe/Ausgabe ("input/output"; I/O)-Anschlüsse 88. Das Bildaufnahmecomputersystem 46 führt eine Bild- und Datenerfassungs-Software 90 aus, welche in dem Speicher 82 gespeichert ist. Der Speicher 82 speichert auch Daten, welche vom Bildaufnahmecomputersystem 46 während seines Betriebs verwendet und/oder berechnet worden sind, und umfasst beispielsweise einen nichtflüchtigen Nur-Lese-Speicher, einen Schreib/Lese-Speicher, einen Plattenspeicher, entfernbare Speicherkarten und/oder andere geeignete Speichervorrichtungen und/oder -medien. Die Eingabevorrichtungen 84a und 84b, wie beispielsweise eine Maus, eine Tastatur, ein Joystick oder andere solche Eingabevorrichtungen, ermöglichen die Eingabe von Daten und eine Wechselwirkung eines Nutzers mit der Software, die von dem Bildaufnahmecomputersystem 46 ausgeführt wird. Die Anzeigevorrichtung 86, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige oder eine Kathodenröhre, zeigt dem Benutzer des Bildaufnahmecomputersystems 46 Information an. Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse, 88, wie beispielsweise serielle und parallele Dateneingabe- und -ausgabeanschlüsse, ermöglichen die Eingabe und/oder Ausgabe von Daten zum und vom Bildaufnahmecomputersystem 46.
  • Jedes der oben beschriebenen Datensignale ist mit dem Bildaufnahmecomputersystem 46 verbunden. Insbesondere werden die Bilddatensignale 46, Erdpositionssignale 56, Geschwindigkeitssignale 58, Zeitdatensignal 62, Stampf-, Roll- und Gier-Signale 64, 66 bzw. 68, das Ausrichtungssignal 72 und das Höhenlagensignal 74 über Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse 88 vom Bildaufnahmecomputersystem 46 empfangen und innerhalb des zugehörigen Speichers 82 gespeichert.
  • Im Gebrauch führt das Bildaufnahmecomputersystem 46 die Bild- und Datenerfassungs-Software 90 aus, welche allgemein das Lesen, das Behandeln und das Speichern der oben beschriebenen Datensignale steuert. Im Besonderen liest die Bild- und Datenerfassungs-Software 90 Datensignale 48a und 48b und speichert sie im Speicher 82. Jedes der Erdpositionssignale 56, Geschwindigkeitssignale 58, Zeitdatensignal 62, Stampf-, Roll- und Gier-Signale 64, 66 bzw. 68, das Ausrichtungssignal 72 und das Höhenlagensignal 74, welche die Zustände darstellen, die zum Zeitpunkt eines Bildes herrschen, das durch die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b erfasst oder aufgenommen wird, und welche den bestimmten Bilddatensignalen 48a und 48b entsprechen, welche die aufgenommenen Bilder darstellen, werden vom Bildaufnahmecomputersystem 46 über Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse 88 empfangen. Das Bildaufnahmecomputersystem 46, welches die Bild- und Datenerfassungssoftware 90 ausführt, gibt ein Bildaufnahmesignal 92 an die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b aus, um dadurch diese Vorrichtungen zu veranlassen, ein Bild bei vorbestimmten Positionen und/oder zu vorbestimmten Intervallen zu erfassen oder aufzunehmen, welche zumindest teilweise von der Geschwindigkeit der Plattform 20 abhängen.
  • Die Bild- und Datenerfassungs-Software 90 dekodiert wie notwendig und speichert und oben genannten Signale im Speicher 82 und ordnet die Datensignale den zugehörigen Bildsignalen 48a und 48b zu. Daher sind die Höhe, Ausrichtung in Bezug auf Rollen, Stampfen und Gier und die Position der Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b relativ zur Oberfläche 31, d. h., der Längengrad und der Breitengrad, für jedes Bild bekannt, welches von den Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b aufgenommen worden ist. Die Plattform 20 wird über einen Bildaufnahmepfad gelenkt oder auf andere Weise geführt, welcher über eine bestimmte Fläche der Oberfläche 31 führt, wie beispielsweise eine vorbestimmte Fläche der Erdoberfläche oder eines anderen Planeten. Vorzugsweise befindet sich der Bildaufnahmepfad der Plattform 20 rechtwinklig zu mindestens einer der Grenzen der Fläche von Interesse. Die Anzahl, wie oft die Plattform 20 und/oder die Bildaufnahmevorrichtungen 32a, 32b die interessierende Fläche überstreicht, ist zumindest teilweise abhängig von der Größe der Fläche und der in den aufgenommenen Bildern benötigten Detailgenauigkeit. Die bestimmten Details des Bildaufnahmepfads der Plattform 20 werden im Folgenden genauer beschrieben.
  • Wenn die Plattform 20 sich über die interessierende Fläche bewegt, wird eine Anzahl schräger Bilder durch die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b aufgenommen. Wie es vom Fachmann verstanden wird, werden die Bilder durch die Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b zu vorbestimmten Bildaufnahmeintervallen aufgenommen oder erfasst, welche zumindest teilweise von der Geschwindigkeit der Plattform 20 abhängen.
  • Bilddatensignale 48a und 48b, welche jedem aufgenommenen Bild zugehörig sind, werden vom Bildaufnahmecomputersystem empfangen und in einem Speicher 82 davon gespeichert, und zwar über Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse 88. Auf ähnliche Weise werden die Datensignale (d. h., die Bilddatensignale 48, die Erdpositionssignale 56, die Geschwindigkeitssignale 58, das Zeitdatensignal 62, die Stampf-, Roll- und Giersignale 64, 66 bzw. 68, das Ausrichtungssignal 72 und das Höhenlagensignal 74), welche jedem aufgenommenen Bild zugehörig sind, von dem Bildaufnahmecomputersystem 46 über Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse 88 empfangen und innerhalb eines zugehörigen Speichers 82 gespeichert. Daher wird die Position der Bild-Aufnahmevorrichtungen 32a und 32b relativ zur Oberfläche 32 zu dem genauen Zeitpunkt, zu dem jedes Bild aufgenommen wird, im Speicher 82 empfangen und dem zugehörigen aufgenommenen Bild zugeordnet.
  • Wie man es am besten in 1 sieht, entspricht die Position der Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b relativ zur Erde dem Fusspunkt N des orthogonalen Bildes 102. Daher ist die genaue Erdpositionsbestimmung des Fusspunkts N des orthogonalen Bildes 102 durch Positionssignale 56, Geschwindigkeitssignale 58, Zeitdatensignal 62, Stampf-, Roll- und Gier-Signale 64, 66 bzw. 68, das Ausrichtungssignal 72 und das Höhenlagensignal 74 angegeben. Sobald der Fusspunkt N des orthogonalen Bildes 102 bekannt ist, ist die Erdposition jedes anderen Bildpunkts oder Punkts innerhalb des Bildes 102 auf bekannte Weise bestimmbar.
  • Wenn die Bildaufnahmevorrichtung 32a und 32b schräge Bilder aufnehmen, wie beispielsweise schräge Bilder 104a und 104b (1), wird die Position der Bildaufnahmevorrichtungen 32a und 32b relativ zur Oberfläche 31 ähnlich durch Positionssignale 56, Geschwindigkeitssignale 58, das Zeitdatensignal 62, Stampf-, Roll- und Giersignale 64, 66 bzw. 68, das Ausrichtungssignal 72, das Höhenlagensignal 74 und den bekannten Neigungswinkel θ der Hauptachsen A1 und A2 der Bildaufnahmevorrichtungen 32a bzw. 32b angegeben.
  • Es ist insbesondere anzumerken, dass ein Kalibrierungsprozess es der Bild- und Datenerfassungs-Software 90 ermöglicht, Korrekturfaktoren aufzunehmen und/oder jeden Fehler zu korrigieren, welcher der Bildaufnahmevorrichtung 32 zugehörig ist oder ihr zuzuschreiben ist, wie beispielsweise einen Fehler aufgrund der kalibrierten Brennweite, Sensorgröße, radialen Verzerrung, Hauptpunktversatz und Ausrichtung.
  • Die Bild- und Datenerfassungs-Software 90 erzeugt und speichert im Speicher 82 ein oder mehrere Ausgabebild- und -datendateien 120. Im Besonderen wandelt die Bild- und Datenerfassungs-Software 90 Bilddatensignale 48a, 48b und die Orientierungsdatensignale (d. h., die Bilddatensignale 48, die Erdpositionssignale 56, die Geschwindigkeitssignale 58, das Zeitdatensignal 62, die Stampf-, Roll- und Giersignale 64, 66 bzw. 68, das Ausrichtungssignal 72 und das Höhenlagensignal 74) in computerlesbare Ausgabebild- und -datendateien 120 um. Wie am besten in 4 gezeigt, umfasst die Ausgabebild- und -datendatei 120 eine Vielzahl von Dateien I1, I2, ..., In aufgenommener Bilder, welche aufgenommenen schrägen Bildern entsprechen, als auch die Positionsdaten CPD1, CPD2, ..., CPDn, die dazu gehören.
  • Die Bilddateien I1, I2, ..., In der Bild- und Datendatei 120 werden in so gut wie jedem computerlesbaren Bild- oder Grafikdateiformat gespeichert, wie beispielsweise in JPEG-, TIFF-, GIF-, BMP- oder PDF-Datenformaten, und sind mit den Positionsdaten CPD1, CPD2, ..., CPDn kreuzreferenziert, welche ebenfalls als computerlesbare Daten gespeichert werden. Alternativ sind die Positionsdaten CPD1, CPD2, ..., CPDn in den zugehörigen Bilddateien I1, I2, ..., In in bekannter Weise eingebettet. Die Bilddatendateien 120 werden dann verarbeitet, entweder durch die Bild- und Datenerfassungs-Software 90 oder durch ein Nachverarbeiten, um Fehler zu korrigieren, wie beispielsweise Fehler aufgrund von Abweichungen vom Flugpfad und anderen dem Fachmann bekannten Fehlern. Danach sind die Bilddatendateien 120 fertig zur Verwendung zur Anzeige und zur Durchführung von Messungen von und zwischen den Objekten, die in den aufgenommenen Bildern dargestellt sind, einschließlich von Messungen der Höhen solcher Objekte.
  • Nun Bezug nehmend auf 5 umfasst das Bildanzeige- und -messungscomputersystem 130, wie beispielsweise ein herkömmlicher Desktop-PC oder ein mobiles Computerendgerät in einem Polizeiwagen, einen Speicher 132, Eingabevorrichtungen 134a und 134b, eine Anzeigevorrichtung 136 und eine Netzwerkverbindung 138. Das Bildaufnahmecomputersystem 130 führt die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 durch, welche im Speicher 132 gespeichert ist. Der Speicher 132 umfasst beispielsweise nichtflüchtigen Nur-Lese-Speicher, Schreib/Lese-Speicher, Plattenspeicher, entfernbare Speicherkarten und/oder andere geeignete Speichervorrichtungen und/oder -medien. Die Eingabevorrichtungen 134a und 134b, wie beispielsweise eine Maus, eine Tastatur, ein Joystick oder andere solche Vorrichtungen, ermöglichen die Eingabe von Daten und eine Interaktion eines Nutzers mit einer Bildanzeige- und -auswertesoftware 140, welche von dem Bildanzeige- und -messungscomputersystem 130 ausgeführt wird. Die Anzeigevorrichtung 136, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige oder eine Kathodenstrahlröhre, zeigt dem Nutzer des Bildanzeige- und -messungscomputersystems 130 Information an. Die Netzwerkverbindung 138 verbindet das Bildanzeige- und Messcomputersystem 130 mit einem Netzwerk (nicht gezeigt), wie beispielsweise einem lokalen Netzwerk ("local-area network"; LAN), einem Fernbereichsnetzwerk ("wide-area network"; WAN), dem Internet und/oder dem World Wide Web.
  • Im Gebrauch, und nun bezüglich 6, greift das Bildanzeige- und -messungscomputersystem 130, welches die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 ausführt, auf ein oder mehrere Ausgabebild- und -datendateien 120 zu, welche in den Speicher 132 eingelesen worden sind, wie beispielsweise über eine Netzwerkverbindung 138, eine Diskette, eine entfernbare Speicherkarte oder ein anderes geeignetes Mittel. Ein oder mehrere der aufgenommenen Bilder I1, I2, ..., In der Ausgabebild- und -datendateien 120 werden danach als angezeigte schräge Bilder 142 unter der Steuerung der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 angezeigt. Zu ungefähr der gleichen Zeit werden ein oder mehrere Datenabschnitte CPD1, CPD2, ..., CPDn, die zu dem angezeigten schrägen Bild 142 gehören, in einen Schreib/Lese-Teil des Speichers 132 eingelesen.
  • Es sollte insbesondere bemerkt werden, dass das angezeigte schräge Bild 142 im wesentlichen wie aufgenommen dargestellt wird, d. h., dass das angezeigte Bild 142 nicht verformt oder irgendeinem Koordinatensystem angepasst ist, noch ist das angezeigte Bild 142 geradegezogen. Statt das angezeigte Bild 142 auf ein Koordinatensystem hin zu verformen, um ein Ausmessen von darin dargestellten Objekten zu ermöglichen, bestimmt die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 allgemein die Erdpositionen ausgewählter Bildpunkte nur wie benötigt, oder in Echtzeit, durch Referenzieren von Datenabschnitten CPD1, CPD2, ..., CPDn der Ausgabebild- und Datendateien 120 und Berechnen der Position und/oder Erdposition solcher ausgewählten Bildpunkte unter Verwendung einer oder mehrerer Abbildungsgleichungen, wie es genauer weiter unten beschrieben ist.
  • Allgemein führt ein Nutzer des Anzeige- und Mess-Computersystems 130 Messungen von und zwischen Objekten, die in dem angezeigten schrägen Bild 142 dargestellt wird, mittels Auswählen eines von mehreren verfügbaren Messbetriebsarten durch, die in der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 vorgesehen sind. Der Nutzer wählt die gewünschte Messbetriebsart durch Zugreifen auf beispielsweise eine Folge von Pulldownmenüs oder Toolbars M oder durch Tastaturkommandos aus. Die Messbetriebsarten, die von der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 bereitgestellt werden, umfassen beispielsweise eine Abstandsbetriebsart, welche ein Messen des Abstands zwischen zwei oder mehr ausgewählten Punkten ermöglicht, eine Flächenbetriebsart, welche eine Messung der von mehreren ausgewählten und verbundenen Punkten umfassten Fläche ermöglicht, eine Höhenbetriebsart, welches eine Messung der Höhe zwischen zwei oder mehr ausgewählten Punkten ermöglicht, und eine Höhenlagenbetriebsart, welches die Messung der Änderung in der Höhenlage eines ausgewählten Punkts relativ zu einem oder mehreren anderen ausgewählten Punkten ermöglicht.
  • Nach Auswählen der gewünschten Messungsbetriebsart, wählt der Nutzer der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 mit einer der Eingabevorrichtungen 134a, 134b einen Anfangspunkt oder einen Anfangsbildpunkt 152 und einen Endpunkt oder Endbildpunkt 154 auf dem angezeigten Bild 142 aus, und die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 berechnet automatisch die gesuchte Größe und stellt diese dar, wie beispielsweise den Abstand zwischen dem Anfangsbildpunkt 152 und dem Endbildpunkt 154.
  • Wenn der Nutzer den Anfangspunkt/-bildpunkt 152 auswählt, wird die Erdposition des dazu zugehörigen Punkts auf der Oberfläche 31 durch die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 berechnet, welche ein oder mehrere Abbildungsgleichungen unter Verwendung der Datenabschnitte CPD1, CPD2, ..., CPDn der Ausgabebild- und -datendateien 120 ausführt, welche zu dem bestimmten angezeigten Bild gehören. Der Längengrad und der Breitengrad des Punkts an der Oberfläche 31, welcher dem Bildpunkt 152 entspricht, werden dann durch die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 auf der Anzeige 136 angezeigt, wie beispielsweise durch Überlagern des Längengrads und des Breitengrads auf das angezeigte Bild 142 benachbart zum ausgewählten Endpunkt/-bildpunkt oder in einem aufklappbaren Anzeigekasten irgendwo auf der Anzeige 136. Der gleiche Prozessschritt wird vom Nutzer zur Auswahl des Endbildpunkts/-punkts 154 wiederholt, als auch durch die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 zum Auslesen und Anzeigen der Längengrad- und Breitengradinformation.
  • Die Berechnung des Abstands zwischen den Anfangs- und Endpunkten/-pixeln 152 bzw. 154 wird erreicht durch Bestimmen der Erdposition jedes ausgewählten Bildpunkts 152, 154 in Echtzeit. Die Datenabschnitte CPD1, CPD2, ..., CPDn der Ausgabebild- und -datendatei 120, welche dem angezeigten Bild entspricht, werden ausgelesen, und die Erdposition des Punkts auf der Oberfläche 31, welche jedem ausgewählten Bildpunkt entspricht, wird dann bestimmt. Der Unterschied zwischen den Erdpositionen, die zu den ausgewählten Bildpunkten gehören, bestimmt den Abstand zwischen den Bildpunkten.
  • Als ein Beispiel, wie die Erdposition eines gegebenen Punkts oder Bildpunkts innerhalb des angezeigten schrägen Bilds 142 bestimmt wird, nehmen wir an, dass das angezeigte Bild 142 dem angezeigten Bild 104a (1) entspricht. Der Nutzer der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 wählt den Bildpunkt 152 aus, welcher aus Gründen der Einfachheit der Mitte C (1) des schrägen Bilds 104a entspricht. Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich die Linie 106 entlang der horizontalen Ebene G von einem Punkt 108 aus, welcher direkt unter der Bildaufnahmevorrichtung 32a liegt, zur Mitte C der nächsten Grenze oder Kante 108 des schrägen Bilds 104a. Eine Erweiterung der Hauptachse A1 schneidet die Mitte C. Ein Winkel ⌀ ist der Winkel, welcher zwischen der Linie 106 der Erweiterung der Hauptachse A1 gebildet wird. So wird ein Dreieck (nicht mit Bezugszeichen versehen) gebildet, welches Scheitelpunkte an der Bildaufnahmevorrichtung 32a, dem Punkt 108 und der Mitte C bildet und Seiten 106, die Verlängerung der Hauptachse A1 und die vertikale (gestrichelte) Linie 110 zwischen Punkt 108 und der Bildaufnahmevorrichtung 32a aufweist.
  • Die Grundebene G ist eine im Wesentlichen horizontale, ebene oder nicht-schräge Grundebene (und welche typischerweise eine Höhenlage aufweist, welche die durchschnittliche Höhenlage des Geländes widerspiegelt), und dadurch umfasst das oben beschriebene Dreieck einen rechten Winkel zwischen der Seite/Linie 110 und der Seite/Linie 106. Da der Winkel ⌀ und die Höhenlage der Bildaufnahmevorrichtung 32 (d. h., die Länge der Seite 110) bekannt sind, werden die Hypotenuse (d. h., die Länge der Verlängerung der Hauptachse A1) und die übrige andere Seite des rechten Dreiecks durch einfache Geometrie berechnet. Da ferner die genaue Position der Bildaufnahmevorrichtung 32a zu der Zeit bekannt ist, zu der das zum angezeigten Bild 142 entsprechende Bild aufgenommen wurde, sind auch der Breitengrad und der Längengrad von Punkt 108 bekannt. Die Kenntnis der Länge der Seite 106, welche wie oben beschrieben berechnet wurde, ermöglicht die genaue Erdpositionsbestimmung von Bildpunkt 154, welches der Mitte C des schrägen Bildes 104a entspricht, durch die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140. Sobald die Erdposition des Punktes, welcher dem Bildpunkt 154 entspricht, bekannt ist, ist die Erdposition jedes anderen Bildpunkts im angezeigten schrägen Bild 142 unter Verwendung der bekannten Kameraeigenschaften bestimmbar, wie beispielsweise der Brennweite, der Sensorgröße und dem Bildseitenverhältnis, radialen und anderen Verzerrungstermen usw.
  • Der Abstand zwischen zwei und mehr Punkten, welche zwei oder mehr ausgewählten Bildpunkten innerhalb des angezeigten Bilds 142 entsprechen, wird von der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 durch Bestimmen des Unterschieds zwischen den Erdpositionen der ausgewählten Bildpunkte unter Verwendung bekannter Algorithmen berechnet, wie beispielsweise durch die Gauss'sche Formel und/oder die Fluchtpunktsformel, und zwar abhängig von der ausgewählten Messbetriebsart. Die Messung von Objekten, die in dem angezeigten Bild 142 dargestellt sind oder dort auftreten, wird mittels eines im Wesentlichen ähnlichen Ablaufs zu dem oben beschriebenen Ablauf zum Ausmessen von Abständen zwischen ausgewählten Bildpunkten durchgeführt. Beispielsweise werden die Längen, Breiten und Höhen von Objekten, wie beispielsweise von Gebäuden, Flüssen, Straßen und so gut wie jeder anderen geografischen oder menschengemachten Struktur, welche auf dem angezeigten Bild 142 auftauchen, durch Auswählen der geeigneten/gewünschten Messbetriebsart und durch Auswählen von Anfangs- und Endbildpunkten ausgemessen.
  • Es sollte insbesondere angemerkt werden, dass in der Abstandsmessungsbetriebsart der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 der Abstand zwischen den Anfangs- und Endpunkten/Bildpunkten 152 bzw. 154 entlang so gut wie jeden Pfads bestimmbar ist, wie beispielsweise entlang eines "geradlinigen" Pfads P1 oder eines Pfads P2, welcher die Auswahl von Zwischen-Punkten/Bildpunkten und einem oder mehreren "geradlinigen" Abschnitten, die darin verbunden sind, umfasst.
  • Es sollte insbesondere angemerkt werden, dass die Abstandsmessungsbetriebsart der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 den Abstand zwischen ausgewählten Bildpunkten gemäß dem "Fußgänger" ("walk the earth")-Verfahren bestimmt wird. Das "Fußgänger"-Verfahren erzeugt eine Folge zusammenhängender Linienabschnitte, welche gemeinsam durch die Pfade P1 und P2 dargestellt werden, die sich zwischen den ausgewählten Bildpunkten/Punkten erstrecken und welche auf den ebenen Flächen einer Folge zusammenhängender Facetten liegen, oder an diese angepasst sind, welche eine schachbrettartige bzw. mosaikartige Grundebene definieren. Die mosaikartige Grundebene folgt, wie genauer später beschrieben wird, dem Gelände der Oberfläche 31 eng oder erschafft es neu, und dadurch folgen auch die Pfade P1 und P2 dem Gelände der Oberfläche 31 eng. Durch Ausmessen des Abstands entlang des durch die mosaikartige Grundebene simulierten Geländes stellt das "Fußgänger"-Verfahren eine genauere und nützlichere Abstandsmessung zwischen ausgewählten Punkten bereit als der herkömmliche Ansatz, welcher das Bild auf eine flache Erdoberfläche oder auf ein Ebenensystem durchschnittlicher Höhenlage verformt und den Abstand zwischen ausgewählten Punkten entlang der flachen Erde oder Ebene ausmisst und im Wesentlichen Geländeschwankungen zwischen den Punkten ignoriert.
  • Beispielsweise kann ein Bauunternehmer, welcher sich darauf vorbereitet, für einen Vertrag zum Bahnen einer Fahrbahn über unebenes oder hügliges Gelände zu bieten, die ungefähre Größe oder Fläche der damit verbundenen Fahrbahn unter Verwendung der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 und des damit bereitgestellten "Fußgänger"-Ausmessverfahrens bestimmen. Der Bauunternehmer kann die ungefähre Größe oder Fläche der Fahrbahn von seinem oder ihrem Büro aus erlangen, ohne einen Landvermessungstrupp zum Bauplatz zu schicken, um die notwendigen Messungen zu erhalten.
  • Im Unterschied zu dem durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten "Fußgänger"-Verfahren, beinhalten die "flache Erde"- oder Durchschnittshöhenabstands-Berechnungsansätze inhärente Ungenauigkeiten, wenn sie Abstände zwischen Punkten und/oder Objekten ausmessen, welche sich auf unebenem Gelände befinden, oder wenn sie die Größen und/oder Höhen der ähnlich angeordneten Objekte ausmessen. Sogar eine geringe Steigung oder Neigung in der Oberfläche, die aufgenommen wird, führt zu einem Unterschied in der Höhenlage des Fusspunkts relativ zu so gut wie jedem anderen interessierenden Punkt darauf. Daher mag, wieder in Bezug auf 1, das durch die Linie 106, die Verlängerung der Hauptachse A1 und die vertikale (gestrichelte) Linie 110 zwischen Punkt 108 und der Bildaufnahmevorrichtung 32a gebildete Dreieck kein richtiges Dreieck sein. Falls dies der Fall ist, würden jegliche geometrische Berechnungen, welche annehmen, dass das Dreieck ein richtiges Dreieck ist, Fehler enthalten, und solche Berechnungen würden aufgrund sogar eines leichten Gradienten oder Steigung zwischen den interessierenden Punkten zu Abschätzungen verringert werden.
  • Falls sich beispielsweise die Oberfläche 31 zwischen dem Fusspunkt N und der Mitte C an der nahen oder unteren Kante 108 des schrägen Bilds 104 nach oben neigt, schneidet die zweite Linie 110 die Oberfläche 31 dann vor dem Punkt, an welchem eine solche Kreuzung auf einer ebenen oder sich nicht neigenden Oberfläche 31 auftreten würde. Falls die Mitte C 15 Fuß höher als der Fusspunkt N ist und einen Neigungswinkel θ gleich 40° (vierzig Grad) aufweist, würde die berechnete Position der Mitte C um ungefähr 17,8 Fuß versetzt sein ohne Korrektur der Änderung in der Höhenlage zwischen den Punkten.
  • Wie allgemein oben diskutiert, referenziert, um zumindest teilweise Änderungen in der Höhenlage und die sich ergebenden Ungenauigkeiten in der Ausmessung von und zwischen Objekten innerhalb des Bildes 142 zu kompensieren, die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140, wie notwendig, Punkte innerhalb des angezeigten Bilds 142 und auf der Oberfläche 31 auf eine vorberechnete mosaikförmige oder aus Facetten aufgebaute Grundebene, welche in 6 allgemein mit 160 bezeichnet ist. Die mosaikartige Grundebene 160 umfasst eine Vielzahl von einzelnen Facetten 162a, 162b, 162c usw., wobei jede von diesen miteinander verbunden sind und durch vier Scheitelpunkte (nicht mit Bezugszeichen versehen, aber als Punkte eingezeichnet) mit entsprechenden Höhenlagen definiert sind. Benachbarte Paare von Facetten 162a, 162b, 162c usw. teilen sich zwei Scheitelpunkte. Jede Facette 162a, 162b, 162c usw. weist eine entsprechende Neigung und Steigung auf. Die mosaikartige Grundebene 160 wird auf der Grundlage verschiedener Daten und Ressourcen erzeugt, wie beispielsweise aus topografischen Karten und/oder digitalen Rastergrafiken, Landvermessungsdaten und verschiedenen anderen Quellen.
  • Allgemein wird die Erdposition eines interessierenden Punktes auf dem angezeigten Bild 142 berechnet durch Bestimmen, welche der Facetten 162a, 162b, 162 usw. zu diesem Punkt von Interesse gehört. Daher wird die Position des interessierenden Punktes auf der Grundlage der Eigenschaften, d. h., der Höhenlage, der Neigung und der Steigung der Facetten 162a, 162b, 162c usw., statt auf der Grundlage einer flachen Grundebene oder einer solchen mit einer gemittelten Höhenlage berechnet. Ein Fehler wird nur in soweit eingeführt, als dass die Topografie der Oberfläche 31 und die Position des interessierenden Punktes darauf sich von der ebenen Oberfläche der Facette 162a, 162b, 162c usw. unterscheidet, innerhalb welcher der interessierende Punkt liegt. Dieser Fehler ist durch eine bilineare Interpolation der Höhenlage des interessierenden Punktes mit einer bestimmten Facette 162a, 162b, 162c usw. und Verwenden dieser interpolierten Höhenlage bei der Positionsberechnung, welche durch die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 durchgeführt wird, verringerbar.
  • Um die mosaikartige Grundebene 160 zu nutzen, verwendet die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 einen modifizierten Sehstrahl-Verfolgungsalgorithmus, um die Kreuzung des abgebildeten Strahls von der Bildaufnahmevorrichtung 32a oder 32b in Richtung der Oberfläche 31 und der mosaikartigen Grundebene 160 zu finden. Der Algorithmus bestimmt nicht nur, welche der Facetten 162a, 162b, 162c usw. von dem Sehstrahl geschnitten bzw. gekreuzt wird, sondern auch, wo innerhalb der Facette die Überschneidung auftritt. Durch Verwendung der bilinearen Interpolation kann eine angemessen genaue Bodenposition bestimmt werden. Für die umgekehrte Abbildung wird die mosaikartige Grundebene 160 verwendet, um den Grundhöhenlagenwert für die Eingabegrundposition zu finden, und zwar ebenfalls unter Verwendung einer bilinearen Interpolation. Die Höhenlage und die Position werden dann dazu verwendet, rückwärts durch ein Modell der Bildaufnahmevorrichtung 32a oder 32b abzubilden, um zu bestimmen, welcher der Bildpunkte innerhalb des angezeigten Bildes 142 mit der gegebenen Position übereinstimmt.
  • Im Besonderen, und als ein Beispiel, führt die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 die Erdpositionsbestimmung von Punkt 164 durch, oder berechnet sie, durch Überlagern und/oder Anpassen der mosaikartigen Grundebene 160 an mindestens einen Abschnitt 166, wie beispielsweise einen Hügel, der Oberfläche 31. Es sollte angemerkt werden, dass nur ein kleiner Bereich der mosaikartigen Grundebene 160 und der zugehörigen Facetten 162a, 162b, 162c usw. entlang des Profils von Bereich 166 der Oberfläche 31 gezeigt ist. Wie oben diskutiert, wird jede der Facetten 162a, 162b, 162c usw. durch vier Scheitelpunkte definiert, von denen jeder eine entsprechende Höhenlage aufweist und jeder der Facetten entsprechende Neigungen und Steigungen aufweist. Die bestimmte Position von Punkt 164 auf der Ebene/Oberfläche der Facette 162a, 162b, 162c usw., innerhalb welcher Punkt 164 (oder seine Abbildung) liegt, wird wie oben beschrieben bestimmt.
  • Die mosaikartige Grundebene 160 wird vorzugsweise außerhalb des Betriebs des Bildanzeige- und -mess-Computersystems 130 und der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 erzeugt. Stattdessen nimmt die mosaikförmige Grundebene 160 die Form einer relativ einfachen Datentabelle oder Nachschlagetabelle 168 an, welche im Speicher 132 des Bildanzeige- und -messungscomputersystems 130 liegt, oder von diesem aus zugreifbar ist. Die Rechenkapazitäten, die benötigt werden, um die Positionen all der Scheitelpunkte der vielen Facetten einer typischen Grundebene zu berechnen, müssen nicht notwendiger Weise im Bildanzeige- und -messungscomputersystem 130 untergebracht sein. Daher ist das Bildanzeige- und -messungscomputersystem 130 kompatibel zur Verwendung mit und ausführbar durch einem herkömmlichen Personal Computer, ohne dass zusätzliche Rechenkapazitäten benötigt werden.
  • Das Berechnen der mosaikartigen Grundebene 160 außerhalb des Bildanzeige- und -messungscomputersystems 130 ermöglicht es, dass so gut wie jeden Detailgrad in die mosaikartige Grundebene 160 einzubeziehen, d. h., die Größe und/oder Fläche, welche von jeder der Facetten 162a, 162b, 162c usw. abgedeckt wird, oder diesen entspricht, so groß oder so klein wie gewünscht sein kann, und zwar ohne die Berechnungszeit wesentlich zu erhöhen, den Betrieb davon zu verlangsamen oder die Ressourcen wesentlich zu erhöhen, welche von dem Bildanzeige- und -messungscomputersystem 130 und/oder der Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 benötigt werden. Das Anzeige- und -messungscomputersystem 130 kann daher ein relativ grundsätzliches und unkompliziertes Computersystem sein.
  • Die Größe der Facetten 162a, 162b, 162c usw. ist gleichförmig in ihrer Größe über ein bestimmtes angezeigtes Bild 142. Falls beispielsweise das angezeigte Bild 142 einer Fläche entspricht, die im Vordergrund ungefähr 750 Fuß breit mal ungefähr 900 Fuß tief ist, kann das Bild in Facetten aufgebrochen werden, welche ungefähr 50 Quadratfuß messen, wodurch sich ca. 15 Facetten in der Breite und 18 Facetten in der Tiefe ergeben. Alternativ kann die Größe der Facetten 162a, 162b, 162c usw, in Bezug auf die darin enthaltene Zahl von Bildpunkten gleichförmig sein, d. h., dass jede Facette die gleiche Zahl von Bildpunkten in der Breite und die gleiche Zahl von Bildpunkten in der Tiefe aufweist. Die Facetten im Vordergrund des angezeigten Bildes 142, wo die Bildpunktdichte am größten ist, würden daher ausdehnungsmäßig kleiner sein als die Facetten im Hintergrund des angezeigten Bildes 142, wo die Bildpunktdichte am niedrigsten ist. Da es wünschenswert ist, die meisten Messungen im Vordergrund eines angezeigten Bilds durchzuführen, wo die Bildpunktdichte am größten ist, weist ein Erzeugen von Facetten, welche in Bezug auf die Zahl der enthaltenen Bildpunkte gleichförmig sind, den Vorteil auf, genauere Messungen im Vordergrund des angezeigten Bilds 142 in Bezug auf die Facetten zu ermöglichen, welche ausdehnungsmäßig gleichförmig sind.
  • Ein weiterer Vorteil des Verwendens von Bildpunkten als einer Grundlage zum Definieren der Abmessungen der Facetten 162a, 162b, 162c usw. ist es, dass die Positionsberechnung (Bildpunktposition zu Boden- bzw. Grundposition) relativ einfach ist. Ein Benutzer betreibt das Bildanzeige- und -messungscomputersystem 130, um einen Bildpunkt innerhalb einer gegebenen Facette auszuwählen, und die Bildanzeige- und -auswertesoftware 140 schlägt die Daten für die dem ausgewählten Bildpunkt zugehörige Facette nach, die Höhenlage des ausgewählten Bildpunkts wird wie oben beschrieben berechnet, und diese Höhenlage wird bei der Positionsberechnung verwendet.
  • Allgemein teilt das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufnehmen schräger Bilder eine interessierende Fläche, wie beispielsweise einen Landkreis, in Sektoren von allgemein gleichförmiger Größe auf, wie beispielsweise in Sektoren, welche annähernd eine Fläche von 1 Quadratmeile aufweisen. Dies wird getan, um die Erzeugung eines Flugplans zu vereinfachen, um schräge Bilder aufzunehmen, welche jeden Zentimeter der interessierenden Fläche abdecken, und um die Abschnitte und/oder deren Bilder zur einfachen Referenzierung, Speicherung und Wiedergewinnung zu organisieren und zu benamen (ein Ablauf, der im Stand der Technik als "Sektorisierung" bekannt ist). Weil die Kanten jeder geografischen interessierenden Fläche, wie beispielsweise eines Landkreises, selten auf gerade Quadratmeilengrenzen fallen, stellt das Verfah ren zum Aufnehmen schräger Bilder nach der vorliegenden Erfindung mehr Abschnitte bzw. Sektoren bereit als Quadratmeilen in der interessierenden Fläche vorhanden sind – wie viele mehr, hängt zum großen Teil von der Länge der Landkreisgrenzen ab, als auch davon, wie gerade oder zackig sie sind. Typischerweise kann man einen zusätzlichen Abschnitt für alle zwei bis drei Meilen an Grenze erwarten. Falls ein solcher Landkreis oder eine andere interessierende Fläche grob 20 Meilen × 35 Meilen, oder 700 Quadratmeilen, groß ist, wird die Fläche in annähernd 740 bis 780 Sektoren aufgeteilt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufnehmen schräger Bilder nimmt allgemein die schrägen Bilder von mindestens zwei Kompassrichtungen bzw. Marschzahlen aus auf und stellt eine volle Abdeckung der interessierenden Fläche aus zumindest diesen zwei Marschzahlen zur Verfügung. Nun Bezug nehmend auf die 7 und 8 wird eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufnehmen schräger Bilder gezeigt. Aus Gründen der Klarheit basieren die 7 und 8 auf einem System, welches nur eine Bildaufnahmevorrichtung aufweist. Es ist jedoch so zu verstehen, dass zwei oder mehr Bildaufnahmevorrichtungen verwendet werden können.
  • Die Bildaufnahmevorrichtung nimmt ein oder mehrere schräge Bilder während jedes Überflugs bzw. Überfahrens von Fläche 200 auf. Die Bildaufnahmevorrichtung ist, wie oben diskutiert, unter einem Winkel auf die Fläche 200 ausgerichtet, um zugehörige schräge Bilder aufzunehmen. Fläche 200 wird durch die bildtragende Vorrichtung und/oder die Plattform in einem Vorwärts-Rückwärts-Muster durchquert, ähnlich dazu, wie ein Rasen gemäht wird, um eine doppelte Abdeckung der Fläche 200 sicherzustellen.
  • Im Besonderen wird die Fläche 200 dadurch überquert, dass die bildtragende Vorrichtung 32 und/oder Plattform 20 einen ersten Pfad 202 folgen, um dadurch schräge Bilder von Bereichen 202a, 202b und 202c der Fläche 200 aufzunehmen. Die Fläche 200 wird dann dadurch überquert, dass die bildtragende Vorrichtung 32 und/oder Plattform 20 einem zweiten Pfad 204 folgt, welcher parallel zum und beabstandet vom, und in einer entgegengesetzten Richtung zu, d. h., 180° (einhundertundachtzig Grad) zum ersten Pfad 202 liegt, um dadurch schräge Bilder der Bereiche 204a, 204b, 204c der Fläche 200 aufzunehmen. Durch Vergleichen der 7 und 8 kann man erkennen, dass ein Bereich 207 (8) von Fläche 200 durch die Bilder 202a–c abdeckt wird, welche aus einer ersten Richtung oder Perspektive aus aufgenommen worden sind, als auch durch Bilder 204a–c, welche aus einer zweiten Rich tung oder Perspektive aus aufgenommen worden sind. Als solches wird der Mittelteil der Fläche 200 100%ig (einhundertprozentig) doppelt abgedeckt. Das oben beschriebene Muster des Überquerens bzw. Überfahrens der Fläche 200 entlang entgegengesetzter Pfade, welche parallel zu den Pfaden 202 und 204 liegen, wird wiederholt, bis die gesamte Fläche 200 vollständig von mindestens einem schrägen Bild abgedeckt ist, welches von den Pfaden, die zueinander parallel und voneinander beabstandet liegen, aus aufgenommen worden ist, wie durch die Größe der Fläche 200 bestimmt, als auch aus der gleichen Richtung wie die Pfade 202 und 204, um dadurch eine 100%ige doppelte Abdeckungsfläche 200 aus diesen Perspektiven/Richtungen zu erhalten.
  • Falls gewünscht, und für eine verbesserte Detailgenauigkeit, wird die Fläche 200 durch zwei zusätzliche entgegengesetzte und parallele dritte und vierte Pfade 206 bzw. 208 abgedeckt, welche senkrecht zu den Pfaden 202 und 204 laufen, wie in den 9 und 10 gezeigt. Die Fläche 200 wird daher durch die bildtragende Vorrichtung 32 und/oder Plattform 20 einem dritten Pfad 206 folgend überquert, um schräge Bilder der Bereiche 206a, 206b und 206c der Fläche 200 aufzunehmen, und wird dann entlang eines vierten Pfads 208 überquert, welcher parallel, beabstandet und entgegengesetzt dem dritten Pfad 206 ist, um schräge Bilder der Bereiche 208a, 208b und 208c der Fläche 200 aufzunehmen. Dieses Muster des Durchquerens bzw. Überfliegens der Fläche 200 entlang entgegengesetzter Pfade, welche parallel zu den Pfaden 206 und 208 liegen, wird auf ähnliche Weise wiederholt, bis die gesamte Fläche 200 vollständig von mindestens einem schrägen Bild abgedeckt ist, welches von den Pfaden aufgenommen worden ist, die parallel und zueinander beabstandet liegen, wie durch die Größe der Fläche 200 vorgegeben, und in der gleichen Richtung liegen wie die Pfade 206 und 208, um dadurch die Fläche 200 aus diesen Richtungen/Perspektiven 100%ig doppelt abzudecken.
  • Wie oben beschrieben, überquert die bildtragende Vorrichtung 32 und/oder Plattform 20 die Fläche 200 entlang eines vorbestimmten Pfads. Jedoch sollte es klar sein, dass die bildtragende Vorrichtung und/oder Plattform 20 nicht notwendigerweise die Fläche 200 direkt überfliegt oder durchquert, sondern stattdessen eine benachbarte Fläche überfliegen oder durchqueren kann, welche der Fläche 200 benachbart ist, oder sogar etwas davon entfernt ist, um sicherzustellen, dass der Bereich der Fläche 200, welcher aufgenommen wird, in das Bildaufnahmefeld der Bildaufnahmevorrichtung fällt. Der Pfad 202, wie in 7 gezeigt, ist ein solcher Pfad, als dass er nicht direkt die Fläche 200 überfliegt, und dennoch schräge Bilder davon aufnimmt.
  • Die vorliegende Erfindung ist in der Lage, Bilder bei verschiedenen Auflösungspegeln oder Grundabtastungsabständen aufzunehmen. Eine erste Detailebene, im Folgenden als eine Gebietsebene bezeichnet, weist einen Grundabtastabstand von beispielsweise ca. 2 Fuß pro Bildpunkt auf. Für orthogonale Gebietsebenenbilder bleibt der Grundabtastabstand im Wesentlichen über das Bild konstant. Orthogonale Gebietsebenenaufnahmen werden mit einem ausreichenden Überlapp aufgenommen, um eine Stereopaarabdeckung bereitzustellen. Für schräge Gebietsebenenbilder variiert der Grundabtastabstand von beispielsweise ungefähr 1 Fuß pro Bildpunkt im Vordergrund des Bildes bis ungefähr 2 Fuß pro Bildpunkt im Mittelbereich des Bildes und bis ungefähr 4 Fuß pro Bildpunkt im Hintergrund des Bildes. Schräge Gebietsebenenbilder werden mit ausreichendem Überlapp aufgenommen, so dass jede interessierende Fläche typischerweise von mindestens zwei schrägen Bildern aus jeder Kompassrichtung aufgenommen wird. Ungefähr 10 schräge Gebietsebenenbilder werden pro Sektor aufgenommen.
  • Eine zweite Detailebene, im Folgenden als Nachbarschaftsebene bezeichnet, ist erheblich detaillierter als die Gebietsebenenbilder. Die Nachbarschaftsebenenbilder weisen einen Grundabtastabstand von beispielsweise ungefähr 6 inch pro Bildpunkt auf. Für orthogonale Nachbarschaftsebenenbilder bleibt der Grundabtastabstand im Wesentlichen konstant. Schräge Nachbarschaftsebenenbilder weisen einen Grundabtastabstand von beispielsweise ungefähr 4 inch pro Bildpunkt im Vordergrund des Bildes bis zu ungefähr 6 inch pro Bildpunkt im Mittenbereich des Bildes und bis zu ungefähr 10 inch pro Bildpunkt im Hintergrund des Bildes auf. Schräge Nachbarschaftsebenenbilder werden mit ausreichend Überlapp aufgenommen, so dass jeder interessierende Bereich typischerweise von mindestens zwei schrägen Bildern aus jeder Marschzahl aufgenommen wird, und so, das entgegengesetzte Marschzahlen eine 100%ige Überlappung miteinander vorsehen. Ungefähr einhundert (100) schräge Flächenaufnahmen werden pro Sektor aufgenommen.
  • Es sollte insbesondere angemerkt werden, dass ein Aufnehmen schräger Bilder auf Gemeinde- und/oder Nachbarschaftsebene aus allen vier Kompassrichtungen sicherstellt, dass jeder Punkt im Bild im Vordergrund oder unteren Bereich mindestens eines der aufgenommenen schrägen Bilder auftaucht, wo der Grundabtastabstand am niedrigsten und die Bilddetailschärfe am größten ist.
  • In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Bildaufnahme- und Erdpositionsbestimmungssystem 30 ein Gyroskop, einen Kompass und einen Höhenmesser. Es sollte jedoch klar sein, dass das erfindungsgemäße Bildaufnahme- und Erdpositionsbestimmungssystem alternativ eingerichtet sein kann, wie beispielsweise, um eine Höhe, ein Stampfen, Rollen und Gieren abzuleiten und/oder zu berechnen, als auch eine Kompassflugrichtung aus den GPS- und INU-Signalen/Daten, um ein oder mehrere von dem Gyroskop, Kompass oder Höhenmesser überflüssig zu machen.
  • In der gezeigten Ausführungsform liegen die Bildaufnahmevorrichtungen auf einem gleichen Neigungswinkel relativ zu einer horizontalen Ebene. Es sollte jedoch klar sein, dass die Neigungswinkel der Bildaufnahmevorrichtungen nicht gleich zu sein brauchen.
  • In der gezeigten Ausführungsform führt das Bildaufnahmecomputersystem die Bild- und Datenerfassungs-Software aus, welche ein gemeinsames oder ein einzelnes Bildaufnahmesignal an die Bildaufnahmevorrichtungen ausgibt, um dadurch zu bewirken, dass diese Vorrichtungen ein Bild erfassen oder aufnehmen. Es sollte jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung alternativ so eingerichtet werden kann, dass sie die Bildaufnahmevorrichtungen separat dazu veranlasst, Bilder zu unterschiedlichen Zeitpunkten und/oder mit unterschiedlichen Zeitdauern aufzunehmen.
  • In der gezeigten Ausführungsform nimmt das erfindungsgemäße Verfahren schräge Bilder auf, um eine doppelte Abdeckung einer interessierenden Fläche von Pfaden/Perspektiven aus bereitzustellen, welche im Wesentlichen zueinander entgegengesetzt liegen, d. h., 180° (einhundertundachtzig Grad) relativ zueinander liegen. Jedoch sollte es klar sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren alternativ so ausgestaltet werden kann, dass es eine doppelte Abdeckung von Pfaden/Perspektiven aus bereitstellen kann, welche allgemein und/oder im Wesentlichen senkrecht relativ zueinander liegen.
  • Während die vorliegende Erfindung als mit einer bevorzugten Ausführungsform versehen beschrieben worden ist, kann die Erfindung ferner innerhalb des Umfangs der Ansprüche modifiziert werden. Diese Offenbarung ist daher dazu gedacht, jegliche Äquivalente bezüglich der hierin offenbarten Strukturen und Elemente zu umfassen. Ferner ist diese Offenbarung dazu gedacht, jegliche Änderungen, Verwendungen oder Anpassungen der vorliegenden Erfindung zu umfassen, welche die hierin offenbarten allgemeinen Grundlagen verwenden. Darüber hinaus ist diese Offenbarung dazu gedacht, jegliche Abweichungen vom offenbarten Gegenstand zu umfassen, welche innerhalb der bekannten oder üblichen Praxis des Standes der Technik liegen und welche in den Bereich der angehängten Ansprüche fallen.

Claims (27)

  1. Computerisiertes System zum Darstellen, Erdpositionsbestimmen und Durchführen von Messungen auf der Grundlage aufgenommener schräger Bilder, umfassend: ein Computersystem (130) mit einem Speicher (132); eine Bild- und Datendatei (120), auf die durch das System (130) zugegriffen werden kann, und die eine Vielzahl von Bilddateien umfasst, die einer Vielzahl aufgenommener schräger Bilder entsprechen, wobei die Bild- und Datendatei (120) weiterhin Positionsdaten umfasst, die zu der Vielzahl von Bilddateien gehören; und eine Bildanzeige- und -analyse-Software (140), die von dem System (130) zum Lesen der Bild- und Datendatei (120) und zum Anzeigen mindestens eines Teils der aufgenommenen schrägen Bilder als ein angezeigtes schräges Bild ausgeführt wird, wobei die Bildanzeige- und -analyse-Software (140) die Erdpositionen von zwei oder mehr ausgewählten Punkten zumindest teilweise auf der Grundlage der Positionsdaten berechnet, wobei die Bildanzeige- und -analyse-Software (140) einen Abstand zwischen allen zwei oder mehr ausgewählten Punkten innerhalb des angezeigten schrägen Bildes berechnet; gekennzeichnet durch eine Grundebenendatendatei eine mosaikartige Grundebene (160) darstellt, wobei die Grundebenendatendatei der Bildanzeige- und -analyse-Software (140) Daten bereitstellt, wobei die Grundebenendatendatei eine mosaikartige Grundebene darstellt, welche zumindest einen Teil des innerhalb des aufgenommenen schrägen Bildes dargestellten Geländes nah annähert, wobei die mosaikartige Grundebene weiterhin eine Vielzahl zusammenhängender Bilder umfasst, wobei die mosaikartige Grundebene weiterhin eine Vielzahl zusammenhängender Facetten (162a, 162b, 162c, ...) umfasst, wobei jede der Vielzahl von Facetten einen entsprechende Abstand und Steigung aufweist, wobei die Grundebenendatendatei eine Vielzahl von Eckpunkten umfasst, wobei jeder der Vielzahl von Eckpunkten entsprechende Höhelagen aufweist und Ecken der Vielzahl der zusammenhängenden Facetten (162a, 162b, 162c, ...) definiert, wobei jede der zusammenhängenden Facetten sich zwei aus der Vielzahl der Facetten teilt; und die Bildanzeige- und -analyse-Software (140), die identifiziert, welche der Vielzahl der Facetten zu einem ausgewählten Punkt auf dem angezeigten schrägen Bild gehört, und die eine Höhe des ausgewählten Punkts abhängig zumindest teilweise von der Höhenlage der Eckpunkte derjenigen Facette berechnet, die zu dem ausgewählten Punkt gehört, wobei die Bildanzeige- und -analyse-Software (140) die berechnete Höhenlage zum Berechnen des Abstandes zwischen dem ausgewählten Punkt und einem oder mehreren weiteren ausgewählten Punkten verwendet.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Bildanzeige- und -analyse-Software (140) die Erdpositionen nur bei Bedarf berechnet.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bildanzeige- und -analyse-Software (140) eine Höhe eines innerhalb des angezeigten schrägen Bildes vorhandenen Objekts berechnet, und zwar durch Berechnen des Abstandes zwischen zwei oder mehr ausgewählten Punkten.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mosaikartige Grundebene (160) dem angezeigten schrägen Bild überlagert und angepasst ist.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bildanzeige- und -analyse-Software (140) nutzerauswählbare Messmodi umfasst, auf die durch Pulldown-Menüs, Symbolleisten und/oder Tastaturkommandos zugegriffen werden kann.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jedes der Bilder von einer Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) und zu entsprechenden Bildaufnahmeereignissen aufgenommen wurden, wobei die Positionsdaten der Bild- und Datendatei umfassen: Zeitdaten, die der Zeit jedes Bildaufnahmeereignisses entsprechen; Positionsdaten, die dem Ort der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) zu jedem Bildaufnahmeereignis entsprechen; Ausrichtungsdaten, die der Ausrichtung der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) zu jedem Bildaufnahmeereignis entsprechen; Korrekturdaten, die Korrekturfaktoren für die Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) entsprechen; und Höhenlagendaten, die einer durchschnittlichen Höhenlage der durch die Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) aufgenommenen Oberfläche entsprechen.
  7. System nach Anspruch 6, wobei die Positionsdaten einen Breitengrad, einen Längengrad und eine Höhenlage der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) zu jedem Bildaufnahmeereignis umfassen.
  8. System nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Ausrichtungsdaten ein Rollen, Stampfen, Gieren und eine Ausrichtung der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) zu jedem Bildaufnahmeereignis umfassen.
  9. System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) eine Kamera ist und die Korrekturdaten eine Brennweite, eine Sensorgröße, ein Bildseitenverhältnis, einen Hauptpunktversatz, eine Verzerrung und/oder einen Bildpunktabstand umfassen.
  10. System nach einem der Ansprüche 6 bis 9, umfassend: eine Eingabevorrichtung (134a, 134b) zum Auswählen eines Anfangspunkts und eines Endpunkts auf dem angezeigten schrägen Bild; und die Bildanzeige- und -analyse-Software (140) zum Auslesen von Positionsdaten aus der Datendatei, die zu dem Anfangspunkt und dem Endpunkt gehören; zum Referenzieren der Grundebenendatei, die zur mosaikartigen Grundebene gehört, die eine Vielzahl von Facetten aufweist, wobei jede der Facetten einen zugehörige Abstand und Steigung aufweist, wobei die mosaikartige Grundebene mit einem Geländen des angezeigten schrägen Bildes nahezu übereinstimmt; zum Verbinden der Anfangs- und Endpunkte mit Linienabschnitten, wobei die Linienabschnitte an den Abstand und die Steigung der Facetten angepasst sind, um dem Gelände zu folgen; und zum Berechnen des geraden Abstands entlang der Liniensegmente zwischen den Anfangs- und Endpunkten, wobei der Abstand und die Steigung der Facetten berücksichtige werden.
  11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Bildanzeige- und -analyse-Software (140) die mosaikartige Grundebene auf das angezeigte schräge Bild überlagert.
  12. System nach Anspruch 10 oder 11, umfassend: die Eingabevorrichtung (134a, 134b) zum Auswählen eines oder mehrerer Zwischenpunkte auf dem angezeigten schrägen Bild; und die Bildanzeige- und -analyse-Software (140) zum Auslesen von Positionsdaten aus der Datendatei, die zu dem einen oder den mehreren Zwischenpunkten gehören; zum Verbinden benachbarter Zwischenpunkte miteinander und zum Verbinden des Anfangs- und Endpunkts mit benachbarten Zwischenpunkten durch Linienabschnitte, wobei die Linienabschnitte an den Abstand und die Steigung der Facetten angepasst sind, um dem Gelände zu folgen; und zum Berechnen des Abstands entlang der Liniensegmente zwischen dem Anfangs- und dem Endpunkt.
  13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Vielzahl der Facetten (162a, 162b, 162c, ...) jeweils gleichen Flächen des angezeigten schrägen Bildes entsprechen.
  14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Vielzahl der Facetten (162a, 162b, 162c, ...) jeweils eine gleiche Zahl von Bildpunkten des angezeigten schrägen Bildes umfasst.
  15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend eine Eingabevorrichtung (134a, 134b) zum Auswählen eines oder mehrerer Zwischenpunkte auf dem angezeigten schrägen Bild; und die Bildanzeige- und -analyse-Software (140) zum Auslesen der Positionsdaten, die zu den Zwischenpunkten gehören.
  16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Abstand einen Abstand zwischen zwei oder mehr ausgewählten Punkten, einen Höhenunterschied zwischen zwei oder mehr ausgewählten Punkten, einen Höhenlagenunterschied zwischen zwei oder mehr ausgewählten Punkten und eine durch zumindest drei Punkte umfasste Fläche umfasst.
  17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend: eine Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b), wobei die Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) schräge Bilder zu Bildaufnahmeereignissen aufnimmt, wobei die Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) Bilddatensignale ausgibt, die den aufgenommenen Bildern entsprechen; mindestens eine Erdpositionsbestimmungsvorrichtung (34, ..., 44), wobei die mindestens eine Erdpositionsbestimmungsvorrichtung (34, ..., 44) zumindest ein zugehöriges Erdpositionsbestimmungssignal ausgibt, wobei jedes der mindestens einen Erdpositionsbestimmungssignale zumindest teilweise eine Erdposition der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) während jedes Bildaufnahmeereignisses anzeigt; und ein Computersystem (46), das Bilddatensignale und das mindestens eine Erdpositionsbestimmungssignal empfängt und speichert; Bild- und Datenaufnahme-Software (90), welche die Bilddatensignale und das mindestens eine Erdpositionsbestimmungssignal liest, wobei die Software (90) jedes Bilddatensignal mit einem zugehörigen mindestens einen Erdpositionsbestimmungssignal für jedes Bildaufnahmeereignis verknüpft.
  18. System nach Anspruch 17, wobei die mindestens eine Erdpositionsbestimmungsvorrichtung und das mindestens ein Erdpositionsbestimmungssignal entsprechend umfassen: eine Uhr (38), die Zeitdatensignale an das bildaufnehmende Computersystem (46) ausgibt, die einen Zeitpunkt jedes Bildaufnahmeereignisses angeben; einen GPS-Empfänger (34), der GPS-Signale empfängt und Positionsdatensignale an das bildaufnehmende Computersystem (46) ausgibt, die einen Längengrad und einen Breitengrad der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) zu jedem Bildaufnahmeereignis angeben; eine Trägheitsnavigationseinheit (36), die Geschwindigkeitsdatensignale an das bildaufnehmende Computersystem (46) ausgibt, die eine Geschwindigkeit der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) zu jedem Bildaufnahmeereignis angeben; ein Gyroskop (40), das ein Stampfsignal, ein Rollsignal und ein Giersignal an das bildaufnehmende Computersystem (46) ausgibt, die ein entsprechendes Stampfen, Rollen und Gieren zu jedem Bildaufnahmeereignis angeben; einen Kompass (42), der Ausrichtungsdatensignale an das bildaufnehmende Computersystem (46) ausgibt, die eine Ausrichtung der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) zu jedem Bildaufnahmeereignis angeben; und/oder einen Höhenmesser (44), der Höhenlagendatensignale an das bildaufnehmende Computersystem (46) ausgibt, die eine Höhenlage der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) zu jedem Bildaufnahmeereignis angeben.
  19. System nach Anspruch 17 oder 18, weiterhin umfassend Korrekturdaten, die Eigenschaften der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) angeben, einschließlich Brennweite, Sensorgröße, radiale Verzerrung, Hauptpunktversatz und Ausrichtung, wobei die Bild- und Datenaufnahme-Software (90) die Korrekturdaten verwendet, um aufgenommene Bilder zu korrigieren.
  20. System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, weiterhin umfassend eine Ausgabedatendatei, die durch die Bild- und Datenaufnahme-Software (90) erzeugt wird, wobei die Ausgabedatendatei eine Vielzahl von Bilddateien und zu der Vielzahl von Bilddateien gehörige Positionsdaten umfasst.
  21. System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, weiterhin umfassend eine Plattform (20) zum Tragen der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) um einen vorbestimmten Anstand oberhalb der von Interesse seienden Oberfläche.
  22. System nach Anspruch 21, wobei die Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) schräge Bilder einer von Interesse seienden Fläche als die schrägen Bilder aufnimmt mittels: Unterteilen der von Interesse seienden Fläche (200) in eine Vielzahl von Sektoren (202a, 202b, 202c); Führen der Plattform (20) entlang eines ersten Pfads (202), um so mit der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) auf einen oder mehrere Zielsektoren zu zielen; Aufnehmen eines oder mehrerer schräger Bilder mit der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b), um damit eine Gesamtheit jedes der Zielsektoren mit schrägen Bildern, die aus einer ersten Perspektive aufgenommen werden, abzudecken; Führen der Plattform (20) eines zweiten Pfads (204), um so auf die Zielsektoren zu zielen; Aufnehmen eines oder mehrerer schräger Bilder mit der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b), um damit eine Gesamtheit jedes der Zielsektoren mit schrägen Bildern, die aus einer zweiten Perspektive aufgenommen werden, abzudecken; Wiederholen der Führungs- und Aufnahmeschritte entlang von Pfaden, die im wesentlichen parallel und beabstandet von dem ersten und zweiten Pfad (202, 204) liegen, und Aufnehmen eines oder mehrerer schräger Bilder, um damit eine Gesamtheit jedes der Vielzahl der Zielsektoren mit schrägen Bilder, die sowohl aus der ersten als auch aus der zweiten Perspektive aufgenommen werden, abzudecken; und Aufnehmen von Positionsdaten, die eine Erdposition der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) zu jedem Bildaufnahmeereignis anzeigen.
  23. System nach Anspruch 22, wobei der zweite Pfad (204) im wesentlichen parallel zum und um 180° (einhundertachtzig Grad) gedreht zum ersten Pfad (202) liegt.
  24. System nach Anspruch 23, wobei der zweite Pfad (204) vom ersten Pfad (202) auch beabstandet ist.
  25. System nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die Plattform (20) entlang eines dritten Pfads (206) geführt wird, um so mit der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) auf einen oder mehrere Zielsektoren zu zielen, wobei der dritte Pfad (206) im wesentlichen senkrecht zum dem ersten und dem zweiten Pfad (202, 204) liegt; die Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) ein oder mehrere schräge Bilder aufnimmt, um damit eine Gesamtheit jedes Zielsektors mit schrägen Bildern, die aus einer dritten Perspektive aufgenommen werden, abzudecken; wobei die Plattform (20) geführt wird und die Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) die schrägen Bilder entlang von Pfaden aufnimmt, der im wesentlichen parallel und beabstandet von dem dritten Pfad (306) liegen; und wobei die Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) ein oder mehrere schräge Bilder aufnimmt, um damit eine Gesamtheit jedes aus der Vielzahl der Zielsektoren mit schrägen Bildern, die aus der dritten Perspektive aufgenommen werden, abzudecken.
  26. System nach Anspruch 25, wobei die Plattform (20) entlang eines vierten Pfads (208) geführt wird, um so mit der Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) auf einen oder mehrere Zielsektoren zu zielen, wobei der vierte Pfad (208) im wesentlichen parallel zum und um 180° (einhundertachtzig Grad) gedreht zum dritten Pfad (206) liegt; die Bildaufnahmevorrichtung (32a, 32b) ein oder mehrere schräge Bilder aufnimmt, um damit eine Gesamtheit jedes Zielsektors mit schrägen Bildern, die aus einer vierten Perspektive aufgenommen werden, abzudecken; und die Führungs- und Aufnahmeschritte entlang von Pfaden wiederholt werden, die im wesentlichen parallel zu und beabstandet von dem vierten Pfad (208) liegen, und Aufnehmen eines oder mehrerer schräger Bilder, um damit eine Gesamtheit jedes der Vielzahl der Zielsektoren mit schrägen Bilder, die aus der vierten Perspektive aufgenommen werden, abzudecken.
  27. System nach Anspruch 26, wobei der vierte Pfad (208) von dem dritten Pfad (206) auch beabstandet ist.
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