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Diploma and Master Theses (authored and supervised):

S. Leidenmühler:
"Orthophotoerstellung unter Verwendung einer abwickelbaren Referenzfläche und eines Höhenmodells";
Supervisor: N. Pfeifer, C. Ressl; Department für Geodäsie und Geoinformation, 2016; final examination: 2016-06-06.

English abstract:
In this thesis an algorithm is described, which allows the generation of ortho images of cylindrical and conical surfaces. For this, the process of development is added to the ortho image calculation process, so that developable surfaces can be reproduced in the ortho images without distortions. Additionally, a digital elevation modell (DEM) is used, which enables the geometrically correct reproduction of reliefs in the ortho images. The presented algorithm was implemented in MatlabŪ and is applied on two objects. One of these objects is a simple pillar, which can be described by one single quadric surface. The second object is more complex and is here modelled by two circular cylinders. The first object is both, visually and numerically checked. For the numerical checks, check points are measured in the original images as well as in the resulting ortho image mosaic. Out of the measurements in the original images the 3D point coordinates are determined. These 3D point coordinates are developed with respect to the reference surface and finally the coordinates of those developed points are compared with the points which were directly measured in the mosaic. Then the differences between the coordinate values are used for the assessment of the used methods. For the first object a circular cylinder as well as a circular cone are used for modelling the object. For both variants the orthophotos are calculated with and without using a digital elevation model. The visual as well as the numerical comparision of the different variants show, that it is not important, which reference surface is chosen, as long as a digital elevation model is used. If a DEM is used, the rms-values of the differences in the check point coordinates range between 0,26 mm (1,05 pixel) and 0,30 mm (1,20 pixel) for both reference surfaces. If no DEMis used, the reference surface must model the object as good as possible. Otherwise large errors are introduced. Here the circular cone models the object best. For this reference surface the obtained rms-values of the differences in the check point coordinates are 0,98 mm (3,9 Pixel) and 1,69 mm (6,74 Pixel), dependent on the regarded coordinate direction. For the cylindrical reference surface these rms-values are larger: 2,26 mm (9,03 pixel) and 4,99 mm (19,97 pixel) are obtained, dependent on the regarded coordinate direction. By applying the algorithm on the second, more complex object, it finally can be shown, that the here implemented functions can be newly combined. By doing so, more complex objects can be handled by the algorithm. If less quality is accepted in the result, the introduced program produces a visually appealing result.

German abstract:
In der vorliegenden Diplomarbeit wird ein Algorithmus beschrieben, welcher es ermöglicht, Orthphotos von über Zylinder- und Kegelflächen beschreibbaren Oberflächen zu erstellen. Dafür wird der Prozess der Abwicklung in den Orthophotoerstellungsprozess eingebaut, sodass eine verzerrungsfreie Wiedergabe der abwickelbaren Oberfläche im Orthophoto möglich wird. Zusätzlich wird im Orthophtoerstellungsprozess auch ein Digitales Höhenmodell (DHM) verwendet, wodurch auch die geometrisch korrekte Abbildung eines Reliefs in den Orthophotos ermöglicht wird. Der entwickelte Algorithmus wurde in MatlabŪ implementiert und auf zwei Objekte angewendet. Ei- nes der Objekte ist eine schlichte Säule, welche über eine einzelne abwickelbare Quadrik beschrieben werden kann. Das zweite Objekt weist eine komplexere Form auf und wird hier über zwei Kreiszylinder modelliert. Für das erste Objekt wird neben einer visuellen Kontrolle auch eine quantitative Beurteilung durchgeführt. Dafür werden Kontrollpunkte in den originalen Bildern sowie im fertigen Orthophotomosaik gemessen. Die mittels Vorwärtsschnitt und Abwicklung aus den Bildmessungen ermittelten Koordi- naten werden dann mit dem im Orthophotomosaik direkt gemessenen Koordinaten verglichen. Die Differenzen zwischen diesen Koordinaten werden zur Beurteilung der Verfahren herangezogen. Für das erste Objekt werden sowohl ein Kreiszylinder als auch ein Kreiskegel zur Beschreibung ver- wendet. Für beide Varianten werden sowohl mit als auch ohne Berücksichtigung eines Digitalen Höhenmodells Orthophotos erstellt. Der visuelle als auch quantitative Vergleich der Ergebnisse der unter- schiedlichen Varianten zeigt, dass die Wahl der Referenzfläche keine entscheidende Rolle spielt, solange zusätzlich ein digitales Höhenmodell verwendet wird. Wird ein solches verwendet,so erhält man bei beiden Referenzflächen für die Koordinatendifferenzen der Kontrollpunkte RMS-Werte zwischen 0,26 mm (1,05 Pixel) und 0,30 mm (1,20 Pixel). Wird kein DHM verwendet, so ist bei der Wahl der Re- ferenzfläche danach zu trachten, dass diese bestmöglich das Objekt beschreibt. Hier ist dies bei der konischen Referenzfläche der Fall. Der RMS der Koordinatendifferenzen der Kontrollpunkte beträgt bei dieser in den beiden Koordinatenrichtungen 0,98 mm (3,9 Pixel) bzw. 1,69 mm (6,74 Pixel). Bei Verwendung einer zylindrischen Referenzfläche ergeben sich die RMS-Werte der Koordinatendifferenzen der Kontrollpunkte in den beiden Koordinatenrichtungen zu 2,26 mm (9,03 Pixel) bzw. 4,99 mm (19,97 Pixel). Durch die Anwendung des Algorithmus auf das zweite, komplexere Objekt kann schließlich noch ge- zeigt werden, dass der Algorithmus auch auf einfach zusammengesetzte Objekte angewendet werden kann. Da der Algorithmus grundsätzlich nur für einfache, durch eine einzige abwickelbare Quadrik beschreibbare Objekte konzipiert ist, muss abhängig von der Komplexität der zusammengesetzten Objekte unter Umständen mit gewissen Abstrichen im Resultat gerechnet werden.

Keywords:
Photogrammetry / Laser scanning / Orthophoto

Electronic version of the publication:

Created from the Publication Database of the Vienna University of Technology.