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(DDPS) 

 
 

DIDACTIC AND DIGITAL 

PHOTOGRAMMETRIC  SOFTWARE 

 

User’s  Guide 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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Table of contents 

 

INTRODUCTION ........................................................................................................ 3 

POSSIBILITIES AND FUNCTIONNALITIES OF THE SOFTWARE .......................... 4 

DATA PROCESSING ................................................................................................. 8 

STEP BY STEP EXAMPLE ...................................................................................... 25 

ANNEXES ................................................................................................................ 39 

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  INTRODUCTION 

 
 
 
This program was developed within the framework of a cooperative project between 
the  SURFACES  Laboratory,  Department  of  Geomatics,  University  of  Liege  and  the 
Institute  of  Geodesy  and  Cartography  (IGiK),  Department  of  Photogrammetry  , 
Poland. 
 
Our  main  objective  is  to  produce  a  complete  and  integrated  educational 
photogrammetric  package.    The  graphic  interface  was  made  with  a  didactical 
objective,  rapid  as possible  and  easy  to  understand.  The final  result  is  a  very  user-
friendly  interface.  No  special  knowledge  is  needed  (except  in  photogrammetry)  for 
using the software. 
 
 
 

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POSSIBILITIES AND FUNCTIONNALITIES OF THE SOFTWARE 

 

 
 

1.  REQUIREMENTS AND POSSIBILITIES 
 
1.1.Requirements 
 
Digital  Photogrammetric  Software

 

processes  digital  images  with  8  bits/pixel  (grey 

level).  File format is BMP. 
 
The images must be photographs taken with a metric camera for that characteristics 
are known.  So the user must have at one's disposal the calibration certificate of the 
camera. 
 
To enable the absolute orientation of the photos, a sufficient number of control points 
discernible on the two photos must be known.   
 
 
1.2.Possibilities 
 
A  complete  photogrammetric  treatment  is  possible  with  Digital  Photogrammetric 
Sofware.  The following general workflow can be use to realise it: 

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INNER

 

ORIENTATION 

Pixel coordinates => Photo coordinates 

 

                        

 

                                            

 

        

 

 

 
           

           Calibration Certificate   

    

              Left Image   

             Right Image

 

EXTERIOR ORIENTATION 

 

                RELATIVE ORIENTATION                                        ABSOLUTE ORIENTATION

 

 

     

  Photo coordinates => Model coordinates                            Model coordinates => Ground coordinates 

 

           

 

 

 

      

Homologous points 

 

 

 

 

     Control points 

           

EPIPOLAR

 

RESAMPLING 

 

         

 

           

 

 

        

 Determination of the bounding box 

 

IMAGE MATCHING 

GENERATION OF THE 

DEM 

 

 

 

ORTHORECTIFICATION 

 

 

 

 

VRML MODEL GENERATION 

 

 

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2.  TO MOVE IN THE IMAGES 
 
The  views  of  the  different  steps  of  the  photogrammetric  orientation  (inner,  relative 
and absolute orientation) are organised in three different views of the same image. 
 
   
 
 
 

 

 

 

1

 

 

 

         

    3 

          3 

  1 

 
 
 
 
 

 

        2  

 

      3   

 

 

    2 

 

 

  2 

 
 
 
The view 1 is the over view that shows the entire image. 
The view 2 corresponds to the original size of the image and is the part of the view 1 
included in the white rectangle. 
The view 3 is a detail view that shows the part of the image within the white rectangle 
of the view 2.   
 
When  you  want  to  track  down  a  point  in  the  image,  place  the  cursor  in  the  view  1 
near  by  this  point and  click  on  the  right  mouse  button.   The  white  rectangle  is  then 
centred on the selected point and the part of the image included inside appears in the 
view 2.  Next do the same thing with the view 2 to locate more accurately the point. 
 

 

3.  TO TRACK DOWN POINTS IN THE IMAGES 
 
Before  tracking  down  a  point  in  the  image,  you  must  select  the  line  of  the  current 
point in the chart below the image.  Then the cursor becomes a hair cross. 
 

 

 
Points  can 

be  selected  in  all  the  three  views.    To  be  more  accurate,  it’s  better  to 

locate it in the view 3 (refer at 2: to move in the images
When you have adjusted the view on the point, place the centre of the hair cross on 
this.   Then  click  two  times on  the  left  mouse  button to  select  the point.   The  image 
coordinates appear on the correspondent line of the chart below the image.  .  When 
the hair cross isn’t just on the point, it can be moved by holding the left mouse button 
and move the mouse. 
 

INNER ORIENTATION 

RELATIVE AND ABSOLUTE

 ORIENTATION 

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4.  TO MOVE IN THE CHARTS 
 
Some additional functions have been added to make easier the displacements in the 
relative and absolute orientations charts. 
After  the  selection  of  the  current  line  (by  clicking  on  this  in  the  chart  with  the  left 
mouse  button),  you  can  move  from  line  to  line  or  laterally  with  the  help  of  the 
direction arrows of the keyboard. 
 
5.  TO MAKE A ZOOM 
 
It’s possible to increase or decrease the size of the white rectangle in the views 1 and 
2, modifying in this way respectively the views 2 and 3.   
After the selection of the view within you want to make the zoom, click concurrently 
on Alt and * to decrease the zoom and on Alt and / to increase it.  Then the view of 
the superior level will automatically change. 
 
6.  THE THREADS 
 
Sometimes, by mistake or inexperience, the user can choose parameters that lead to 
process the data for long time. In this case, it’s useful to know how many times the 
process will take. 
The thread is useful for estimating the duration of a specific task.  

 

 

 
 

Another  interesting  functionality  is  that  a  process  putted  in  a  thread  can  be 
interrupted at each time the user wants. 

 

 

 

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DATA PROCESSING 

 

 
 
1.INNER ORIENTATION 
 
An inner orientation must be done for every image.  This process allows establishing 
a relation between the pixel and image coordinates.  This relation is determined with 
the  help  of  the  fiducial  marks  photo  coordinates  given  in  the  calibration  certificate 
(see annex 1).   
 
To change the pixel coordinates into photo coordinates, you must encode the values 
of the photo coordinates of the fiducial marks.  Then a parallel between these values 
and the pixel coordinates will can be drawn.   
 

  Encode the calibration certificate 

 

A.  The camera has never been encoded.   
 
In the project window, choose the option New CC.  The following dialog box will pop 
up: 

 

 
 
The  first  thing  to  do  is  the  choice  of  the  units,  that  will  be  the  units  used  in  all  the 
project.  For more facilities, the units can be these of the calibration certificate.  With 

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the  help  of  the  arrows  on  the  left  of  the  case  called  Unit,  you  can  increase  or 
decrease the value of the units.  When you have determined it, you must think that all 
the values will be expressed in these units.  
 
The  following  step  is  the  encoding  of  the  values  that  you  have  in  the  calibration 
certificate:     
 
-   focal length: the value must be written  in the Focale case 
 
-  PP position of the principal point: 

The value of 

0

 corresponds to the E

0 

case 

The value of 

0

 corresponds to the N

0

 case 

 

-  position of the fiducial marks: 

The superior part of the left window is devoted to receive the photo coordinates of 
the fiducial marks.  By clicking on the arrows below the chart can you determinate 
the number of fiducial marks.  Next, the ID, X Coord and Y Coord (corresponding 
to the photo coordinates) of every fiducial marks can be encoded. 

 
-  lens distortion: 

The superior part of the right window is devoted to receive the values of the lens 
distortion.    You  can  also  determinate  the  number  of  radial  distance  and  mean 
radial distortion values by clicking on the arrows on the left of the case.  Then the 
chart can be completed with the radial distances in the left column and the mean 
radial distortions in the right column. 
 
 

All  these  informations  can  be  saved  in  a  “.cc”  file  with  the  option  save  CC  or  by 
answering YES at the 

question “Do you want to SAVE Calibration Certificate?” when 

you quit. 

 
 

B.  The camera is the same that these that has already been encoded for precedent 
photos.   
 
Then the calibration certificate previously encoded can be got  back.   Click on  Load 
CC 
in the CC File Path case and take the appropriate file. 
 

  Location of fiducial marks 

 
Now  that  the  photo  coordinates  of  the  fiducial  marks  are  known,  the  parameters  of 
the  transformation  of  the  pixel  coordinates  will  be  computed.    Those  will  depend  of 
two  things:  the  pixel  coordinates  values  of  the  fiducial  marks  and  the  orientation  of 
the X and Y axes. 

 

In  the  project  window,  choose  the  option  Left  or  Right  IO  to  make  the  inner 
orientation of every one.  The following window will appear: 
 

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10 

 

 
There are three views  of the same image.   The right  superior view  is the over  view 
that  shows  the  entire  image.    The  left  view  corresponds  to  the  original  size  of  the 
image.  The right inferior view is a detail view that shows the part of the image within 
the cursor of the left view.   
 
The  first  step  is  the  determination  of  the  photo  orientation.    According  to  it,  the 
parameters of transformation will change.  You have the choice between four cases.   
 

 

 
This step will transform the start system in the ideal case (see the theory about this 
part) 
 
In the chart below the image, you find in the two first columns the values of the photo 
coordinates  given  in  the  calibration  certificate.    The  pixel  coordinates  are  directly 
registered in the XImg and YImg columns when you track down the fiducial marks on 
every  image.    To  move  and  locate  points  on  the  image,  see  the  section 
Functionnalities of the software. 

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11 

Parameters  of  transformation  will  appear  as  from  three  fiducial  marks  and  residues 
as from four fiducial marks. 
 
 

  Correction of the radial lens distortion 

 
In  the  menu  Inner  orientation  module,  choose  the  Radial  Distortion  option.    The 
window in that the parameters of the polynome are computed will pop up: 
 

 

 
 
In this window,  the  values of the radial distances and of the mean radial  distortions 
previously encoded will automatically appear.  You have the possibility to choose the 
polynomial order but it must be less than the number of associated radial distances 
and  mean  radial  distortions.    The  you  can  compute  the  polynomial,  in  the  third 
column appear the residues. 
 
 

 

2. EXTERIOR ORIENTATION 
 
2.1. Relative orientation by rotations 
 
Relative  orientation  allows  determining  the  relative  positions  of  the  two  bundles  of 
rays  by  creating  spatial  stereomodel  in  an  arbitrary  coordinate  system.    Tracking 
down  homologous  points  on  the  left  and  right  images  is  necessary  to  make  this 
orientation. 
 
In the project  window, click on the button  RO by Rotations.   The following  window 
box will appear: 
 

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12 

 

 
By  clicking  with  the  right  mouse  button  on  a  grey  case  of  the  chart  under  the  left 
image,  you  can  choose  to  add  a  point  with  the  option  Add  Point.    Then  you  must 
track  down  the  homologous  point  on  the  left  and  right  images:    The  left  and  right 
image coordinates of the point will appear in the current line of the chart   
 
It is possible to delete one point by clicking on the ID with the right mouse button and 
by choosing the option Delete This Point. 
 
As from five homologous points, it is possible to have values of RO Final Parameters 
(expressed  in  Radians)  by  clicking  on  Reset  the  first  time  and  after  Iterate.    Then 
values of the chart will change: the parallax will decrease, new RO Final Parameters 
are computed and new model coordinates (X

i

Coord, Y

i

Coord) are computed for every 

image.  Stop the iterations when you think that the parallax values are small enough 
and that RO Final parameters don’t significantly change. 
 
 

 

 
 
 
 
 

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13 

2.2.  Absolute orientation 
 
The purpose of absolute orientation is the transformation from model coordinates to 
ground coordinates.  To realise it, you must have points that ground coordinates are 
known.    These  points  are  called  the  control  points  (CTRL)  and  will  serve  to  the 
computing  of  the  parameters  allowing  the  transformation from model  coordinates  to 
ground coordinates. 
 
Another  type  of  points  is  the  checkpoint  (CHECK).    It  corresponds  to  points  that 
ground coordinates are known but that are not used for the computing of the absolute 
orientation  parameters.    The  residues  on  these  points  give  an  idea  on  the  global 
accuracy. 
 
Last type is the tie point (TIE).  It corresponds to points that ground coordinates are 
unknown and for that ground coordinates are computed with the absolute orientation 
parameters. 
 
In the project window, click on  AO & Restitution.  Then appears the window of  the 
absolute orientation 
  
As  for  the  relative  orientation,  you  can  add  or  delete  points  by  clicking  on  the  right 
mouse button when you are in the chart..  The following window will appear: 
 

 

 
This window allows the encoding of the control, the check and  the tie points.  In the 
point  class,  write  ctrl  for  control  points,  check  for  checkpoints  and  tie  for  tie  points.  
When ground coordinates of the current point are known, they can be encoded in this 
chart.    Coordinates  can  also  be  encoded  in  the  general  chart  below  the  image  by 
selecting the correspondent case. 
 
When points are located, control points appear in blue, checkpoints in green and tie 
points  in  red.    As  for  three  control  points,  absolute  orientation  parameters  can  be 
computed by clicking on Reset and then Iterate.   
 
Stop  the  iterations  when  the  residues  on  the  control  and  checkpoints  are  small 
enough (in the window, the residues are expressed in the same units that the units of 
the check and control points).  The values of the absolute orientation parameters are 
in the grey window. 
 

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14 

 

 
 
The  value  of  the  base  has  no  importance;  it  will  only  change  the value  of the  scale 
factor. 
 
The  angle  κ  must  sometimes  be  changed.    Indeed,  the  first  value  of  this  angle  is 
calculated with the two first control points.  In accordance with the relative position of 
these points, you obtain the value of the κ-angle or of (π-κ).  If the computed value is 
(π-κ),  residues  will  increase.    Either  you  inverse  the  two  first  control  points  or  just 
after clicking Reset, change the given value by (π-κ) and then Iterate. 

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15 

3. RESTITUTION 
 
3.1.  Monoscopic Restitution 
 
In the project window, click on AO & Restitution - menu Module option Application. 
 
This  module  allows  to  track  down  additional  points  for  that  ground  coordinates  are 
unknown  and  to  compute  their  ground  coordinates  with  the  absolute  orientation 
parameters.    For  the  location  of  the  homologous  points,  proceed  in  the  same  way 
that  for  the  others  modules.    The  ground  coordinates  of  the  new  points  will  directly 
appear.  These points will receive the type resti points. 

 

                                      

 

 
 
 
3.2.  Geo 

– Coding 

 
Create a Configuration File (.cl) that has the following structure (ex: tess.cl): 

 
BEGIN_CODES 
point 
line 
spline 
END_CODES 
BEGIN_LAYERS 
road 
hedge 
fence 
END_LAYERS 

Then you choose for every point its code and its layer.  A file with the ID, the type, the 
layer, the code and the coordinates of the points is created.  This file can directly be 
employed  in topographic programs. 
 
 
 

you put here all the layers that you want to use 

you put here all the codes that you want to use 

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16 

 

 
 

3.3.  Image Matching techniques 
 
In the project window, click on AO & Restitution - menu Configuration option Auto 
Find 

– ON 

 

This  module  allows  the  automatic  detection  on  the  right  image  of  the  homologous 
point tracked down on the left image. 
 
In this program, an area based matching is  used to identify the homologous points.  
This method works with pattern, target and search window.  Points are associated if 
they have similar grey values.  Before starting, you must configure the parameters of 
the matching. The parameters of the matching that you can change are: 
 
The  size  of  the  pattern  and  target  window:  there  are  the  windows  surrounding  the 
matched pixel 
 
The  size  of  the  search  window:  the  search  window  contains  the  matched  pixels  for 
which correlation coefficients are computed 
 
The  minimum  correlation  value:  if  this  value  isn’t  reached,  the  window  “not 
correlation”  will  appear  and  the  cursor  will  be  on  an  approximate  position  of  the 
homologous point. 
 
The maximum of mean difference 
 

 

 

 
When you have chosen to activate the auto-correlation, the homologous point on the 
right  image  of  the  left  image  current  point  will  automatically  appear  in  the  right 
window.  Sometimes the program can’t find the homologous point and then sends the 
message “No Correlation”.  Sometimes the point is not exactly the homologous of this 

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17 

of the left image.  In these two cases, you have always the possibility to displace the 
point on the two images or to delete it.  When the two points are tracked down, their 
ground  coordinates  are  computed  in  accordance  with  the  absolute  orientation 
parameters. 
 
 
4. EPIPOLAR RESAMPLING 
 
The  resolution  of  the  created  image  can  also  be  chosen.    This  parameter  will 
determinate its size in Ko. 
 
Empty  images  are  then  created.    Every  point  in  these  images  undergoes  inverse 
transformation to catch in the original image its grey value.   
 
Epipolar  images  have  only  horizontal  parallaxes.    These  images  offer  the  big 
advantage  to  simplify  the  automatic  correlation  procedure,  because  it  works  in  a 
single direction.  
 
 
4.1.  Application 
 
In the project  window, click on  Epipolar Images.   The following dialog box  will pop 
up: 

 

 
 
Load the necessary files. 
 
Click  on  Compute  Bounding  Box  to  have  the  limits  of  this.    These  limits  can  be 
changed.  The X-limits depend on the overlay.  The user can directly change the Y-
limits.  
 

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18 

The options are: 
 

  you can choose to use the relative orientation parameters or put other values 

for dω

2

, dφ

1

, dφ

2

, dκ

1

, and dκ

2

.  Indeed, this module is completely independent 

of  the  rest  of  the  treatment  and  can  be  used  with  values  found  by  another 
program. 

  the  overlay  that  will change  the  x  min  value  of  the  left  image and  the  x  max 

value of the right image 

  the resolution that will determinate the size of the created epipolar image (the 

size appear above the y min and y max values). 

 
When  all  these  parameters  are  fixed,  click  on  Process.    You  must  directly  give  a 
name and a File Path for the created image. 
 
5. IMAGE MATCHING 
 
5.1.  Application 
 
In the project window, click on Matching: 
 

 

 
First  choose  the  two  images  on  which  the  matching  is  made.    Indeed,  image 
matching  can  be  made  on  the  original  images  or  on  the  epipolar  images.    In 
accordance with the chosen images, the parameters of configuration can differ. 
Click  on  Generate  in  the  Matched  Hmlg  Points  part.    A  dialog  box  allowing  the 
configuration of the matching will appear:  

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19 

 

 

When  you  click  on  Configure  Correlation  Process,  the  same  window  that  in  the 
automatic detection of homologous points will appear (see the absolute orientation to 
configure it). 
 
The superior part of the window contains various parameters: 
 
  Size  of  the  cell:    The  chosen  images  are  broken  down  into  several  cells  in  that 

homologous points are searched.   

  Step in the cell is the number of points that it increments when homologous points 

are found 

  Matched  Points  Nbr  is  the  number  of  matched  points  that  must  be  find  in  each 

cell.  As soon as this number is reached, points are computed in the following cell.   

 

These  three  parameters  must  be  chosen  in  accordance  with  the  desired  number of 
matched points. 
 
  Overlay 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

         Original image (15*15) 

Matched point 

 

Non-matched point 

Example : 
 
Size of the cell X :5 
Size of the cell Y :5 
Step in the cell X :2 
Step in the cell Y :3 
Matched Points Nbr : 3 

background image

 

20 

For the predicted position of homologous points, there are two options: 
 
  Loading a homolog file; the predicted position are calculated in accordance with 

the relative positions of the previously tracked down points. 

 
  Computing an average shift X and Y values in pixels.  The shift values are given 

by  the  respective  differences  between  the  X  and  Y  image  coordinates  of  two 
homologous  points.    For  one  computed  point  in  the  left  image,  the  homologous 
point on the right image will be search in a zone displaced of the shift X and shift 
Y values compared with the position on the left image. 

 
When all these parameters are fixed, click on Process Matching.  A window informs 
you on the course of the.process: 
 

 

 
The under graph shows the cells within homologous points are searched.  If the cell 
remains green, then a sufficient number of homologous points for that the correlation 
coefficient  is  sufficient  have  been  found.    If  the  cell  remains  red,  then  a  number 
inferior to the number asked by the user have been found. 
 
When  the  matching  is  finished,  it  is  possible  to  visualize  the  matched  points  by 
clicking Visualize.  This module allows deleting eventual non-homologous points.  To 
delete these points, click on its ID and press Del
 
N.B: It is also  possible to visualize a file with already matched points  by clicking on 
Find and by choosing the adequate file. 
 
 

background image

 

21 

 
6. GENERATION OF THE DIGITAL ELEVATION  MODEL (DEM) 
 
6.1.  Application 
 
In the project window, click on Matching.  The following window will appear: 
 

 

 
 
For generating a DEM, you need a file containing ground coordinates.   To have this 
file,  either  load  an  already  OAApply  file  by  clicking  on  Find  or  generate  a  new  file 
with Generate.  This new file is generated as from an hmlg file that must be load in 
the Matched Hmlg Points case.   
 
The hmlg file can be constituted of homologous points tracked down on the epipolar 
images 

– then mark the Epipolar Img case – or of homologous points tracked down 

on the original images: 

  For the epipolar images, you must load the cc and OAparam files. 
  For  the  original  images,  you  must  load  the  Left  and  Right  OIparam,  cc, 

ORparam  and OAparam files. 

 

When the OAApply file is loaded or generated, you can click on Generate in the DEM 
part.  The DEM config window will appear: 
 

background image

 

22 

 

 

The predicted values that are proposed correspond respectively to: 
 
  degree of elevation is 1.  So the distance is elevated at the degree 1.  The fact of 

increasing  the  degree of  elevation allows  to reduce  the  importance  of  the  points 
that are more far of the evaluated point.  
 

  the number of points by dial is 4.  This number depends of the already determined 

points and their distribution. 

 
  the bounding box is the framework built on the points the ground coordinates of 

which are known.  The user can change the area of the DEM if he wants to make 
the DEM only within a part of the original image.  He musts then enter the ground 
coordinates of the X and Y minimum and maximum of the desired area.  It is also 
possible  to  make  a  DEM  on  a  larger  area  but  the  points,  which  are  out  of  the 
framework,  will  be  less  accurate  because  they  have

n’t  known  points  in  each 

direction surrounding them. 

 

  the  mean  of  the  distance  between  each  point  known  in  the  ground  coordinates 

and  its  nearest  neighbour.    This  distance  can  be  increased  to  accelerate  the 
procedure if few points are desired.   It can be also  reduced if the DEM must  be 
more accurate.

 

 
 

background image

 

23 

7. ORTHORECTIFICATION 
 
7.1.  Application 
 
In the project window, click on Ortho: 
 

 

 
 
 
To  construct  the  orthophotograph,  dem  file,  epipolar  images,  cc  and  OAparam  files 
must be loaded.    
 
The first step is the choice of the future orthophotograph size.  The default size given 
by the program is the size of the area covered by the DEM.  This can be changed but 
must have limits inferior of those of the DEM.  The predicted step corresponds also to 
the step of the DEM.  This factor will determine the resolution of the orthophotograph. 
 
For  every  point  in  the  orthophotograph,  the  DEM  case  in  that  it  is  localised  is 
computed.    The  Z  value  of  the  current  point  is  then  interpolated  with  a  bilinear 
interpolation. 
 
Every point in the photograph must also receive the grey value of the corresponding 
pixel  in  the  epipolar  image.    This  operation  is  realised  by  a  transformation  of  the 

background image

 

24 

ground coordinates into the epipolar coordinates.  The current pixel receives the grey 
value of the corresponding pixel of the epipolar image. 
 
 
8. VRML MODEL GENERATION AND VISUALIZATION 
 
The  Virtual  Reality  Modeling  Language  allows  to  represent  every  3D  space  with  a 
sufficient reality. 
 
So it’s possible to have a view of the DEM draped with the  orthophoto by activating 
the option Generate VRML file in the Ortho module.  The user chooses the Z scale 
factor. 
 

 

 
You can visualise the generated file with a VRML viewer available on Internet. 
 
Here  below,  an  example  of  VRML  result  realised  as  from  Sart-Tilman  photos  and 
visualized with COSMO Player (free plug-in for Internet Explorer): 
 
 

 

background image

 

25 

 

 

 STEP BY STEP EXAMPLE 

 
 
 
 
 
The following step by step example have been realised with aerial photographs of the 
Sart-Tilman.  All the documentation necessary for the treatment is in the annexes. 
 
Annex1: Calibration certificate 
Annex2: Control and check points 
 
To have more details on the different modules, refer on the precedent sections 
 
1. Create a project 
 
Start  

“Digital Photogrammetric Software“ 

On the File Menu, choose the option New Project or click

 

 
The project window will pop up: 
 

 

 

background image

 

26 

2. Load the images 
 
The  program  processes  digital  images  with  8  bits/pixel  (grey  level).  File  format  is 
BMP. 
 
The corresponding images for the Sart-Tilman are  

-  1_7159.bmp for the left image  
-  1_1760.bmp for the right image. 

 
In  the  project  window,  click  on  the  browser  and  choose  1_7159.bmp  for  the  left 
image and 1_7160.bmp   for the right image. 
 
 
3. Inner orientation 
 
An inner orientation must be done for every image.  This process allows establishing 
a relation between the pixel and image coordinates.  This relation is determined with 
the  help  of  the  fiducial  marks  photo  coordinates  given  in  the  calibration  certificate 
(see annex 1).   
 

  Encode the calibration certificate 

 
In the project window, choose the option New CC.  The following dialog box will pop 
up: 
 

 

background image

 

27 

 
The units of the calibration certificate are millimeters (10

-3

m).  All the necessary data 

are in the annex 1 
 
When the entire certificate is encoded, save it.  A CC file is created. 
 

  Location of fiducial marks 

 

In the project window, choose the option Left and Right IO.  The following window will 
appear: 
 

 

 

Below the images automatically appear the photo coordinates of the fiducial marks. 
 
The  first  step  is  the  determination  of  the  photo  orientation.    According  to  it,  the 
parameters of transformation will change.  In the example, the photo orientation is : 
 
 
 
 
 
 
Then, you must track down the fiducial marks on the image. 

background image

 

28 

 

 
Parameters of transformation will appear as from three fiducial marks and residues 
as from four fiducial marks. 
 

  Correction of the radial lens distortion 

 
In the menu Inner Orientation Module, choose the option Radial Distortion
Then you can compute the coefficients of the polynomial after having chosen the 
polynomial order.  The values of the residues appear in the third column. 

 

 
Before leaving the inner orientation, you must save the parameters:            
 
menu Inner Orientation Module option Save OIparam.  An OIParam File is created.  
This operation must be done for the left and for the right image. 

 

4. Relative orientation 

 

Relative  orientation  allows  determining  the  relative  positions  of  the  two  bundles  of 
rays  by  creating  spatial  stereomodel  in  an  arbitrary  coordinate  system.    Tracking 
down  homologous  points  on  the  left  and  right  images  is  necessary  to  make  this 
orientation. 
 
Before starting the relative orientation, you must load the OIparam files of the left and 
right images in the project window. 
 
Click on the button RO by Rotations.  The following window box will appear: 

background image

 

29 

 

 

 
By clicking with the right mouse button on a grey case of the left inferior part of the 
screen,  you  can  choose  to  add  a  point  with  the  option  Add  Point.    Then  you  must 
track down the homologous point on the left and right images: 

 

The left and right image coordinates of the point will appear in the left inferior part of 
the screen.   
 
NB: It is possible to delete one point by clicking on the ID with the right mouse button 
and by choosing the option Delete This Point
 
As from five homologous points, RO Final Parameters (expressed in Radians) can be 
computed  by  clicking  on  Reset  the  first  time  and  after  Iterate.    Then  values  of  the 
chart will change: the parallax will decrease, new RO Final Parameters are computed 
and new model coordinates (X

i

Coord, Y

i

Coord) are computed for every image.  Stop 

the iterations when you think that the parallax values are small enough and that RO 
Final parameters don’t significantly change. 
 

 

background image

 

30 

Before  leaving  the  RO  orientation,  save  the  parameters  by  choosing  the  Save 
Relative  Orientation
  option  in  the  Relative  Orientation  Module  menu.    An 
ORparam File is created for every couple of images. 
 
It  is  also  possible  to  save  the  file  with  the  image  coordinates  of  the  homologous 
points  by  choosing  the  Save  Hmlg  File  option  in  the  Relative  Orientation  Module 
menu.  An hmlg File is created. 
 
Another  possibility  is  the  loading  of  an  already  realised  Hmlg  File.    Either  you  load 
this file in the project dialog box before starting the RO by Rotations or you load the 
file  by  choosing  the  option  Load  Hmlg  File  option  in  the  Relative  Orientation 
Module
 menu. 
 
5. Absolute orientation 
 
The purpose of absolute orientation is the transformation from model coordinates to 
ground coordinates.  Control and check points are in the annex 2. 
 
In the project window, click on AO & Restitution.  There are two steps: 
 

  Determination of the parameters (menu Module option Determination

 

As  for  the  inner  orientation,  you  can  add  or  delete  points  by  clicking  on  the  right 
mouse button.  The following window will appear: 

 

 

  
 
This window allows the encoding of the control, the check and the tie points.  In the 
point  class,  write  ctrl  for  control  points,  check  for  checkpoints  and  tie  for  tie  points 
(statues of the points can be changed in the following steps). 

 

Then you can track down these points on the two images.  On the over view, control 
points  will  appear  in  blue,  checkpoints  in  green  and  tie  points  in  red.    As  for  three 
control points, absolute orientation parameters can be computed by clicking on Reset 
and then Iterate.   
 
Stop  the  iterations  when  the  residues  on  the  control  and  checkpoints  are  small 
enough. 

background image

 

31 

 

 
To save the absolute orientation parameters:  
menu Absolute Orientation Module option Save 

– OA Params 

A Oaparam file is created 

 

To save the ground coordinates of the points: 
menu Absolute Orientation Module option Save - Hmlg & Ground Points 
An OA hmlg file is created, with the image coordinates of the homologous points 
An OActrl file is created, with the ground coordinates of these points.  Tie points will 
not have ground coordinates.  To have them, see the Restitution module 

 

It is also possible to load files before realised: 
menu Absolute Orientation Module option Load - Homolog Points to load the 
image coordinates of the homologous points 
menu Absolute Orientation Module option Load - Ground Points to load the 
ground coordinates of the homologous points 
 
 

  Restitution (menu Module option Application

 
This  module  allows  to  track  down  additional  points  for  that  ground  coordinates  are 
unknown  and  to  compute  their  ground  coordinates  with  the  absolute  orientation 
parameters.    The  ground  coordinates  of  the  new  points  will  directly  appear.    These 
points will receive the type resti points. 

background image

 

32 

 

 

To save the ground coordinates of these new points: 
menu Absolute Orientation Module option Save 

– OAApply 

An OAApply File is created 
 
To load already tracked down points: 
menu Absolute Orientation Module option Load  OAApply 

 

To  make  the  eventual  future  realisation  of  plans  easier,  you  can  use  the 
geocodification  module.    This  module  allows  generating  files  that  can  directly  be 
employed in topographic programs. 

 

Create a Configuration File (.cl) that has the following structure  
 

BEGIN_CODES 

 

point 

 

line 
spline 
END_CODES 
BEGIN_LAYERS 

 

road 
hedge 
fence 
END_LAYERS 
 

So you choose for every point its code and its layer.  A file with the ID, the type, the 
layer, the code and the coordinates of the points is created.  This file can directly be 
employed in topographic programs. 

you put here all the layers that you want to use 

you put here all the codes that you want to use 

background image

 

33 

 

  Automatic detection of homologous points (menu Configuration option AutoFind 

– ON

 
This  module  allows  the  automatic  detection  on  the  right  image  of  the  homologous 
point tracked down on the left image.  For the configuration of the correlation window, 
refer to the points 3.5 and 3.6 of the data processing part. 
 

 

 
 

6. Epipolar resampling 
 
Epipolar images are images for that the 

-parallaxes are removed. 

 
The necessary inputs are: 
 
- the original images (left and right) 
- the calibration certificate 
- the inner orientation parameters 
 
In the project window, click on Epipolar Images.  The following dialog box will pop up: 
 

background image

 

34 

 

 
Load the necessary files in the corresponding cases. 
 
Click  on  Compute  Bounding  Box  to  have  the  limits  of  this.    These  limits  can  be 
changed.  The X-limits depend on the overlay.  The user can directly change the Y-
limits.  To have more information about the determination of the limits, refer to point 4 
of the data processing part. 
 
When  all  these  parameters  are  fixed,  click  on  Process.    You  must  directly  give  a 
name and a File Path for the created image. 
 
 
7. Image matching/DEM generation 
 
In the project window, click on Matching 
 

  Image Matching 

 
Image  matching  allows  the  automatic  search  of  homologous  points  on  the 
overlapping  area  of  several  images.      First  choose  the  two  images  on  which  the 
matching is made. 
 

background image

 

35 

 

 
Click on Generate in the Matched Hmlg Points part.  A dialog box allowing the 
configuration of the matching will appear.   
 

 

 

background image

 

36 

When you click on Configure Correlation Process, the same window that in the 
automatic detection of homologous points (see the absolute orientation) will appear. 
 
The superior part of the window contains various parameters.  These are described 
at the point 5 of the data processing part 
 
For the predicted position of homologous points, there are two options: 
 

  Loading a homolog file 

  Computing an average shift X and Y values in pixels 

 

When all these parameters are fixed, click on Process Matching.  A window showing 
the progress of the treatment appear.  If you have made an error of configuration or if 
the treatment is too long you have the possibility to stop it by clicking on Stop.  
 
When the matching is finished, it is possible to visualize the matched points by 
clicking Visualize.   
 
ex:  
MatchEpi.hmlg 
 
So you can delete eventual non-homologous points.  It is also possible to load a file 
with already matched points by clicking on Find and by choosing the adequate file. 
 

  DEM Generation 

 
A DEM is a numeric representation of the heights of a surface.  It is a regular grid of 
points, localised with their planimetric coordinates, for that the heights were 
interpolated as from known points. 
 
For this step, you need a file containing ground coordinates.  To have this file, either 
load an already OAApply file by clicking on Find or generate a new file with 
Generate.  This new file is generated as from an hmlg file that must be load in the 
Matched Hmlg Points case.  The hmlg file can be constituted of homologous points 
tracked down on the epipolar images 

– then mark the Epipolar Img case – or of 

homologous points tracked down on the original images. 
 
For the epipolar images, you need the cc and OAparam files. 
 
For the original images, you need the Left and Right OIparam, cc, ORparam and 
OAparam files. 
 
ex:  ST.OAApply 
 
When the OAApply file is loaded, you can click on Generate in the DEM part.  The 
DEM config window will appear: 
 

background image

 

37 

 

 
 
 
 
Different parameters are proposed, that can be changed by the user.  These are 
described at the point 6 of the data processing part. 
 
When the DEM is finished, save the file.  A dem file is created. 
 
ex:  ST-5m.dem 
 
8. Orthorectification 
 
Orthorectification is the process of removing geometric errors inherent within 
photography.  
 
In the project window, click on Ortho. 
 

 

background image

 

38 

 

 
 
 
To construct the orthophotograph, dem file, epipolar images, cc and OAparam files 
must be loaded.    
 
Predict parameters appear, that can be changed by the user.  Click on Generate Left 
Ortho
 and Generate Right Ortho.  Save the images before leaving. 
 
ex:  ST_orthoG-0.5m.bmp 
       ST_orthoD-0.5m.bmp 

 

 
It’s possible to have a view of the DEM draped with an orthophoto by activating the 
option Generate VRML file.  You can visualise this file with a VRML viewer available 
on Internet. 
 

background image

 

39 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ANNEXES 

background image

 

40 

Annex 1 

 

 
 
 
 
  
CALIBRATION 

No.

 

AF/ZEISS JENA LMK 266632B/1 

 

DATE 

14. 3. 94 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

CAMERA CALIBRATION CERTIFICATE 

 
 

LMK LENS CONE 

 

No. 

266632B 

   

TYPE

 ZEISS JENA LMK 

 

background image

 

41 

 

 

 

 
CALIBRATION 

No.

 

AF/ZEISS JENA LMK 266632B/1 

 

DATE OF CALIBRATION  

14.3.94 

 

LENS TYPE: 

ZEISS JENA LMK   

Serial No

: 2666632B 

 

FILTER TYPE

: NONE FITTED 

 

ORIGIN OF MEASUREMENTS o: 

The point of Symmetry 

 

SIGN CONVENTION: 

Distortion is positive if away from origin 

 

CALIBRATED AT A TEMPERATURE OF  20°C 

 

CALIBRATION PERFORMED BY: 

D T PHILPOT 

 
 

MEASUREMENTS 
 
CALIBRATED PRINCIPAL DISTANCE: 

152.314   mm 

 
 

COORDINATES OF POINT OF SYMMETRY 

x = -0.021   

y = +0.003 

 
 

COORDINATES OF PRINCIPAL POINT OF AUTOCOLLIMATION 

x = -0.017   

y = -0.003 

 
 
 
 

RADIAL DISTORTION IN MILLIMETRES 

 
 

 
 

 
 
 

Back of camera 

 

Radius (mm)

20

40

60

80

100

120

140

Semi diagonal (5)

0,003

0,004

0,003

0,001

0,000

-0,001

-0,005

Semi diagonal (6)

0,003

0,002

0,003

0,003

0,002

0,000

-0,002

Semi diagonal (7)

0,004

0,004

0,004

-0,001

0,000

-0,002

-0,006

Semi diagonal (8)

0,003

0,002

0,002

-0,001

0,002

0,004

-0,003

Mean

0,003

0,003

0,003

0,001

0,001

0,001

-0,004

 

background image

 

42 

 
 
 
 

CALIBRATION RESULTS FOR ZEISS RMK 

 

 
 
CAMERA 

ZEISS LMK 266632B 

 

DATE 

15 MARCH 1994 

 

CENTRE OF GRAVITY      

x = 110.0101   

y = 109.9923 

 

FIDUCIAL COORDINATES (SIDES) 

 
x1 = 111.9978 

x2 = -112.012 

x3 = -0.01112 

x4 = 0.009875 

y1 = 0.020375 

y2 = -0.00562 

y3 = 111.9883 

y4 = -111.998 

 

DISTANCES

  

1-2 = 224.0100 

3-4 = 223.9870 

 

FIDUCIAL COORDINATES (CORNERS) 

 
x5 = 109.9978 

x6 = -109.992 

x7 = -110.001 

x8 = 110.0108 

y5 = 110.0083 

y6 = -110.007 

y7 = 109.9843 

y8 = -109.989 

 

DISTANCES (DIAG)

 

7-8 = 311.1170 

5-6 = 311.1312 

 

DISTANCES (SIDE)

 

7-5 = 219.999 

5-8 = 219.998 

8-6 = 220.003 

6-7 = 219.992 

 

 

 

background image

 

43 

Annex 2 

 
 
 

 

 

background image

 

44 

 
 
 
 
 
 

ROV001 

– CTRL 

 

middle of the sewage

 

 

X

Y

Z

234944.589

142672.707

242.564

 

 
 
 
 
 

ROV002 

– CTRL 

 

middle of the circular slab 

 

X

Y

Z

234936.900

142094.695

232.874

 

 
 
 
 

 

ROV003 

– CTRL 

 

middle of the sewage 

 

X

Y

Z

234566.378

142849.604

233.904

 

 
 

 


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

45 

 

ROV004 

– CTRL 

 

extremity of the sewage 

 

 
 
 
 
 
 

 

 

 

 
 
 
 
 

ROV005 

– CTRL 

 

middle of the sewage

 

 

X

Y

Z

234859.241

142401.975

246.506

 

 

ROV006 

– CHECK 

 

bottom of the parking banisters 

 
 

 

 
 
 
 

X

Y

Z

234866.893

142323.762

244.944

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

X

Y

Z

234451.001

142059.345

245.169

background image

 

46 

 
 
 
 
 

ROV008 

– CHECK 

 

middle of the sewage 

 

X

Y

Z

234444.199

142440.695

241.045

 

ROV009 

– CHECK 

 

extremity of the stile 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

X

Y

Z

234422.382

142348.426

242.670

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 
  
 

ROV007 

– CHECK 

 

middle of  the sewage

 

 
 
 
 

 
 
 
 
 

X

Y

Z

234644.270

142036.037

241.687