Что такое ошибка перепроецирования в фотограмметрии?

Ошибка перепроецирования — первая цифра в большинстве фотограмметрических отчётов и та, которую чаще всего понимают неправильно. Она измеряет, насколько найденные камеры и 3D-точки согласуются с тем, что действительно видно на снимках. Она многое говорит о здоровье выравнивания и ничего — о том, находится ли карта в правильном месте на местности.

Как измеряют ошибку перепроецирования

При выравнивании программа находит одну и ту же деталь на нескольких снимках и определяет, где стояла каждая камера, как искажает её объектив и где в 3D находится каждая из этих деталей. Возьмите найденную 3D-точку и спроецируйте её обратно на один из снимков с найденными положением и объективом этого снимка: она ляжет рядом с местом, где деталь была обнаружена, но не точно на него. Расстояние между ними в пикселях и есть ошибка перепроецирования этого наблюдения.

Уравнивание связок — шаг, который двигает камеры, параметры объектива и точки так, чтобы сумма квадратов этих расстояний была как можно меньше. Цифра в отчёте обычно — среднеквадратическое значение по всем наблюдениям, иногда с разбивкой по камерам.

Как выглядит здоровое значение

Для хорошо откалиброванной камеры и резких снимков ошибка перепроецирования меньше примерно одного пикселя — обычный признак надёжного выравнивания, а хорошие аэроблоки часто заметно ниже. Значение в несколько пикселей говорит о проблеме: ложные соответствия, смаз, плохая модель объектива или камера, которая не вписывается в остальной блок.

Всегда читайте цифру вместе с масштабом изображения, в котором её измерили. Если движок выравнивал уменьшенные снимки, ошибка, измеренная в этом масштабе, выглядит в пикселях меньше, чем та же ошибка в полном разрешении. Поэтому Stream Capture сообщает СКО перепроецирования в полном разрешении снимка, рядом с числом связующих точек, расстоянием выборки на местности и перекрытием.

Что её повышает

Ложные соответствия на повторяющейся текстуре — черепице, рядах посевов, брусчатке. То, что движется между снимками: вода, растительность на ветру, транспорт, тени в долгом полёте. Смаз и шум. Неподходящая модель объектива или неверное начальное фокусное расстояние. И у многих потребительских камер — скользящий затвор, который даёт каждой строке изображения немного другое положение камеры.

Почему низкая ошибка перепроецирования — не точность карты

Ошибка перепроецирования — внутренняя: она сравнивает модель со снимками, по которым та построена. Блок может согласовываться сам с собой с точностью до долей пикселя и при этом стоять в метрах от истинного положения, иметь немного неверный масштаб или быть изогнутым, как мелкая чаша. Такой систематический изгиб, известный как эффект купола (doming), может возникать при почти параллельных надирных снимках и самокалибруемом объективе и почти не виден в ошибке перепроецирования.

Насколько точна карта, могут сказать только точки, независимо измеренные на местности. Поэтому отчёт о качестве должен разделять три цифры и никогда не выдавать одну за другую.

Ошибка перепроецирования, СКО на опорных и на контрольных точках: что говорит каждая цифра
ПоказательЕдиницаЧто говоритЧего не говорит
СКО перепроецированияПикселиСнимки и найденная модель согласуются друг с другомПоложение, масштаб или высоту на местности
СКО на опорных точкахМетрыНасколько модель совпадает с опорными точками уравниванияТочность в других местах; по построению оптимистично
СКО на контрольных точкахМетрыОшибку на измеренных точках, которые решение не использовалоОшибку в зонах вдали от любой контрольной точки

Как её использовать

Используйте ошибку перепроецирования как проверку здоровья и для сравнения. Сравнивайте её между запусками на одних и тех же данных, чтобы понять, помогло ли изменение настроек. Ищите отдельные камеры с ошибкой намного выше остальных. Удалите связующие точки с большой ошибкой и дайте пересчитать камеры, если программа это позволяет. Затем судите о точности там, где она решается: на независимых контрольных точках.

Частые вопросы

Что такое ошибка перепроецирования?

Расстояние в пикселях между местом, куда найденная 3D-точка проецируется на снимок, и местом, где соответствующая деталь действительно обнаружена на этом снимке. Отчёты обычно дают её СКО по всем наблюдениям.

Какая ошибка перепроецирования считается хорошей?

Для хорошо откалиброванной камеры и резких снимков меньше примерно одного пикселя — обычный признак надёжного выравнивания. Несколько пикселей говорят о проблеме. Читайте её в том масштабе изображения, в котором её измерили.

Почему у меня высокая ошибка перепроецирования?

Частые причины: ложные соответствия на повторяющейся текстуре, движущаяся вода или растительность, смаз, плохая модель объектива или неверное начальное фокусное расстояние и скользящий затвор у движущейся камеры.

Если ошибка перепроецирования низкая, карта точная?

Нет. Это показывает, что модель согласуется с собственными снимками. Блок всё ещё может быть сдвинут, неверно отмасштабирован или слегка изогнут чашей; точность на местности измеряют только независимые контрольные точки.

Ошибку перепроецирования измеряют в пикселях или метрах?

В пикселях на изображении. Ошибки на опорных и контрольных точках — в метрах на местности, поэтому они отвечают на другой вопрос.

Скоро

Посмотрите ошибки перепроецирования, на опорных и на контрольных точках в одном отчёте

Нативное Windows-приложение · полностью офлайн · бесплатная бета

Точность фотограмметрии

Читать далее

Опорные точки (GCP) в картографировании с дрона: объяснение
Что такое опорные точки, зачем они дрону с RTK, чем они отличаются от контрольных, какого размера делать марки и какие ошибки с координатами самые частые.
Что такое фотограмметрия? Как снимки становятся картами и 3D-моделями
Что такое фотограмметрия? Как перекрывающиеся снимки по шагам становятся облаком точек, моделью поверхности, ортофотопланом и 3D-моделью и чего она не умеет.
Порядок работ фотограмметрии с дрона: от плана полёта до сдачи
Как делать фотограмметрию с дрона: спланировать GSD и перекрытие, разместить обоснование, слетать, обработать, проверить и сдать. Практический порядок работ.
Скользящий затвор в картографировании с дрона: что он делает и как с ним работать
Что скользящий затвор делает с картографированием с дрона: почему движущаяся камера искажает снимок, как это видно при выравнивании и как с этим справиться.