Visibility Analysis In Vision Metrology Network Design

The aim of this paper is to present a method whereby accuracy enhancement of an existing photogrammetric network is achieved through the automatic selection of additional camera stations. The determination of the positions of these ‘‘accuracy fulfilment’’ camera stations is based upon what has been termed ‘‘visibility uncertainty prediction modelling’’ of visibility constraints derived from the existing network geometry. Following a review of vision constraints in network design, the concepts of visibility uncertainty prediction and visibility uncertainty spheres are introduced. These provide a mechanism to predict the visibility of current object target points for the new accuracy fulfilment images. This in turn aids in network design improvement. The visibility uncertainty modelling is then illustrated for two close range photogrammetric network configurations, for which the test results demonstrate that the proposed model can reliably predict target visibility with an overall certainty of 75%. Resume On presente dans cet article une methode permettant d'accroitre la precision atteinte dans un reseau photogrammetrique donne, par le choix automatique de stations supplementaires de prises de vues. Pour determiner les positions de ces stations de mise en place des cameras, on se base sur ce qu'on a appele un modele de prevision des risques de non-visibilite, deduit des contraintes de visibilite ressortant de la geometrie du reseau donne. Dans la phase de conception d'un reseau, l'analyse des contraintes de visibilite debouche sur des notions de prevision des risques de non-visibilite et des spheres d'incertitude correspondantes. Il en resulte un mecanisme de prevision de la visibilite des points vises dans l'espace-objet pour les nouvelles images destinees a accroitre la precision photogrammetrique. Ce qui constitue en retour une aide pour ameliorer la conception de ce reseau. On presente enfin une experimentation de cette methode pour deux configurations de reseaux de photogrammetrie a courte distance, ainsi que les resultats obtenus montrant que le modele propose est fiable et prevoit la visibilite des cibles avec une exactitude globale de 75%. Zusammenfassung In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, um die Genauigkeit einer bestehenden photogrammetrischen Aufnahmekonfiguration durch automatische Wahl von weiteren Kamerastationen zu verbessern. Die Bestimmung der zusatzlichen Positionen erfolgt auf der Basis von Sichtbarkeitsbedingungen, die aus einem bestehenden Netz abgeleitet werden, und wird hier als Abschatzung der Sichtbarkeitsunsicherheit bezeichnet. Nach einer Besprechung der Sichtbarkeitsbedingungen fur das Design von Netzen werden die Konzepte fur eine Vorhersage und Bestimmung der Bereiche fur Sichtbarkeitsunsicherheiten vorgestellt. Beide stellen einen Mechanismus zur Verfugung, um die Sichtbarkeit von bestehenden Objektpunkten in den neuen Bildern vorherzusagen, was wiederum zu einem verbesserten Netzwerkdesign fuhrt. Das vorgeschlagene Verfahren wird an zwei Aufnahmekonfigurationen von Nahbereichsanwendungen demonstriert, bei denen die Testergebnisse zeigen, dass eine zuverlassige Vorhersage der Sichtbarkeit von Objektpunkten mit einer Genauigkeit von ca. 75% moglich ist. Resumen El objetivo de este articulo es presentar un metodo con el que se logra una mejora de la exactitud de una red fotogrametrica existente mediante la seleccion automatica de emplazamientos de toma adicionales. La determinacion de las posiciones de unos emplazamientos que cumplan los requerimientos de exactitud se basa en lo que hemos denominado ‘modelado predictivo de la incertidumbre de visibilidad’ aplicado a las restricciones de la misma derivadas de la geometria de la red existente. Como resultado del estudio de las limitaciones de visibilidad en el diseno de la red, se introducen los conceptos de prediccion de la incertidumbre de la visibilidad y de esferas de incertidumbre de la visibilidad. Dichos conceptos proporcionan un mecanismo para predecir la visibilidad de los blancos existentes para las nuevas imagenes que cumplan los requerimientos de exactitud. A su vez, esto ayuda a mejorar el diseno de la red. El concepto de modelado de la incertidumbre de la visibilidad se ilustra posteriormente con dos configuraciones de red fotogrametrica terrestre, para las que los resultados del ensayo demuestran que el modelo propuesto puede predecir con fiabilidad la visibilidad de los blancos con una certidumbre global de un 75%.