GS18 I GNSS – mi zajlik a mérés hátterében?

aktuális

A GS18 I GNSS bemutató videóját nézve biztos sokatokban felmerült, hogy ez mind szép és jó, de vajon tényleg működik? tényleg megbízhatóan lehet vele mérni? A rövid válasz természetesen igen, de ezt alátámasztandó igyekszünk minél több információt megosztani veletek az eszközről, hogy ezt magatok dönthessétek el, hiszen egy 2 perces videóból nehéz messzemenő következtetéseket levonni.  

A GS18 I GNSS egyik fontos tulajdonsága , amit nem volt lehetőség részletesen bemutatni az említett videóban, hogy mennyire könnyen kezelhető az eszköz. Ahogy az alábbi videón is látható, csak elindítunk egy képcsoport rögzítést, elsétálunk a felmérendő objektum előtt, megvárjuk amíg a műszer feldolgoz és már mérhetünk is a képeken.

A könnyű kezelhetőség kulcsa az, hogy a képekről történő méréshez szükséges számítási folyamatok mind, a háttérben zajlanak. A felhasználói felületen csak a döntéshozáshoz legfontosabb információk jelennek meg, mint a rögzítési idő és az elért minőség, a háttérben lezajlott folyamatokba nincs beleszólásunk.  

Jogosan merülhet fel a kérdés tehát, hogy mik is ezek a háttérben zajló folyamatok. Ennek fogunk most utána járni.

Fotogrammetria és a GS18 I GNSS

Ha képeken történő mérésről beszélünk, az természetesen csakis a fotogrammetria módszerével történhet. A jelenlegi mérési gyakorlatban a légi fotogrammetria nagy népszerűségnek örvend, a kivételes termelékenységének köszönhetően, a GS18 I GNSS révén azonban a földi fotogrammetria is felzárkózni látszik.

Az alapelv mindkét esetben azonos, mégpedig, hogy térbeli kapcsolatot teremtsünk a kamera a kép és a mérendő objektum között. Ehhez két dolgot kell ismerni:

  • A kamera belső geometriáját, valamint
  • A kamera pontos pozícióját és orientációját minden egyes elkészült kép esetén.

A kamera belső geometriája egy hardware paraméter, így könnyen meghatározható, ellenben a kép készítésének pontos pozíciójával és orientációjával.

Pozíció és orientáció meghatározás a GS18 I GNSS RTK Roverrel

A mérési folyamat lényegében egy képcsoport rögzítésből áll. A kamera a specifikációinak megfelelően 0,5 másodpercenként képeket készít, amiket a szoftver azonnal el is lát egy időbélyeggel. A képcsoport rögzítés legfontosabb szabálya, hogy a folyamat alatt végig centiméter pontos koordináta meghatározásra és aktív dőlésérzékelésre van szükség (a műszer egyébként figyelmeztet is, ha valamelyik nem teljesül). Ezen feltételek teljesülése érdekében folyamatos műhold jel és korrekció vétel zajlik a háttérben – akár 20Hz pozícionálási sebességgel – amiből megtörténik a koordináta számítás a meghatározott időbélyegekhez. Mindeközben az IMU-t alkotó giroszkópok és gyorsulásmérők által detektált elmozdulás komponensekből, meghatározásara kerül az antenna dőlésének mértéke és iránya, amiből pedig megállapítható az elkészült képek orientációja.

A kamera belső paramétereit ismertük, a műszer számolt pozíciót és orientációt, ami alapján a képek elhelyezhetők a globális koordináta rendszerben, tehát elvileg minden feltétel teljesült, amit a fotogrammetria alapelve lefektet. Akkor készen is vagyunk nem? Közel a cél, de még nem teljesen.

Az eddig jellemzett algoritmusokban igazából semmi új nem volt eddig, a GS18 T GNSS már 3 éve is képes volt erre, és most még csak le sem kell vetítenie a koordinátákat a rúd hegyére. De akkor mi hiányzik? Nos, a tapasztalat azt mutatta, hogy az így meghatározott koordináták ugyan elég pontosak, hogy a rúd hegyét 2centiméteres pontossággal meghatározzuk, ahhoz azonban, hogy egy képcsoportot olyan koherensen el tudjunk helyezni a globális térben, hogy a képeken utána néhány centiméter pontosan mérni lehessen ez a pontosság nem elegendő.

Ha belegondolunk az UAV méréseknél is előjön ugyanez a probléma, amire a megoldást ott néhány jól azonosítható illesztőpont elhelyezése jelenti. Bár az előbbihez tökéletesen jó megoldás az illesztőpont mérés, a földi fotogrammetria esetén nem lenne elég hatékony. Gondoljunk csak bele, mi értelme lenne a módszernek, ha egy épület körbe sétálása után, még fel kellene állítani a mérőállomást, hogy mérjünk néhány illesztőpontot a feldolgozáshoz. Szerencsére egy korábbi Leica szabadalom egyszerű és hatékony megoldást kínál erre a problémára, ami nem más, mint az RTC360 lézerszkennerekből ismert VIS technológia.      

VIS + Műhold + IMU = Vizuális Poziciónálás

A GS18 I GNSS RTK Roverbe beépített kamera egyszerre három képcsatornán keresztül streamel adatot. Egy kisebb felbontású 20Hz-es videó stream segíti az objektum követést rögzítés közben, egy 2Hz-es stream szolgáltatja a mérésre használt képeket, és a harmadik 10Hz-es Nyers adat stream szolgáltatja a fekete-fehér képeket a VIS technológia számára.   

A VIS technológia lényege, hogy az előbb említett Nyers adat streamen az algoritmus valós időben, folyamatosan és automatikusan illesztőpontokat keres az egyes képek között, amiket addig követ ameddig csak lehetséges. A nyers adat stream azért fekete- fehér, hogy az illesztő pontoknak használt sarokpontok, élek és törések megfelelően kontrasztosak legyenek az algoritmus számára. Az alábbi videón láthatjuk az algoritmust munka közben. Zölddel jelöli azokat a pontokat, amik több egymás utáni képen is azonosíthatók, a pirossal azokat, amik csak az aktuális képen határozhatók meg. Ahhoz, hogy az algoritmus megfelelően működjen, legalább 5 közös pontot kell találnia az egyes képek között, amennyiben ez nem teljesül a műszer küld egy hibaüzenetet és leállítja a rögzítést.  

Az azonosított pontok egy objektum táblázatban kerülnek vezetésre. A mérés befejeztével a rögzített objektum tábla letöltésre kerül az antennából, amit a feldolgozó algoritmus egy úgynevezett kötegelt kiegyenlítés alá vet a korábban meghatározott kép pozíció és orientáció értékekkel közösen. Ennek a képcsoport optimalizálásnak az eredménye egy koherens képcsoport, ami már a kellő megbízhatósággal kerül elhelyezésre a globális térben.

A folyamat végén az optimalizálásra használt illesztő pontok megbízhatóságából, a szoftver meghatároz egy általános megbízhatóságot a képcsoporton történő mérésekre vonatkozóan, ami alapján el tudjuk dönteni, hogy az adott rögzítés megfelel-e a céljainknak vagy sem.

Az elhangzótokból a felhasználó körülbelül fél perc homokórázást lát mindösszesen. A képcsoport rögzítést is bele számolva, nagyjából 3 perc alatt rögzíteni lehet egy fél épületet, amire ha nincs rögtön szükség a terepen, ráérünk az iroda kényelméből kiértékelni, akár napokkal később.

Mint láthatjuk köszönhetően a fent bemutatott aprólékosan kidolgozott technológiáknak a GS18 I GNSS megbízhatóan és sikeresen használható.  Szükségtelenné teszi a több műszer hordozását, és biztonságosabb, hatékonyabb, termelékenyebb munkavégzést tesz lehetővé.

Ha szeretnéd Te is kipróbálni a gyakorlatban kérj ingyenes demót itt, illetve ne hagyd ki a futó GNSS akciónkat sem, ha most vásárolsz Leica GNSS-t beleértve a GS18 I-t is, akkor most több mint 300.000 Ft-ot is megspórolhatsz részletek itt: Leica GNSS RTK akció!

Ha további információkat szeretnél a GS18 GNSS működési technológiájáról, olvasd el a Minden, amit a GS18 I fotogrammetriai kamerájáról tudni érdemes cimű bejegyzésünket is.