ArticlePDF Available

Abstract

In geodetic movement and deformation analysis, a novel application of photogrammetry is presented in this article. The resolution of the images is increased by inserting a geodetic telescope in front of the camera. Raspberry Pi computer and camera are used to take photos and videos. Extending the open-source Ulyxes system, image processing was fully automated using the so-called ArUco codes and the OpenCV library. Two different algorithms, namely template matching as well as pattern recognition, were implemented. In the case of template matching, the markers cannot be rotated or scaled; therefore, we can detect their parallel displacement in the image plane. On the other hand, though, in the case of pattern recognition, there are no such restrictions. The system was applied during dynamic test loads where the robotic total stations are not fast enough and the GNSS technique is not accurate enough. Link to full text: https://edit.elte.hu/xmlui/bitstream/handle/10831/58734/GK.73.2021.3.4-DOI.pdf?sequence=1&isAllowed=y (or use DOI)
19
GEODÉZIA ÉS KARTOGRÁFIA 2021 / 3 (73. évf.)
Bevezetés
A cikk a 2020. évi Mérnökgeodézia
Konferencián elhangzott előadás írá-
sos változata.
A BME Általános és Felsőgeodézia
Tanszékén működő, a nemzetközi
Geo4All (https://www.osgeo.org/
initiatives/geo-for-all/) hálózat tagjai
között szereplő OSGeoLabBp labora-
tóriumban (lásd: http://osgeolabbp.
hu) nem csak oktató tevékenységet
folytatunk, hanem kutatási és fejlesz-
tési feladatokat is megoldunk nyílt
forráskódú szoftverek segítségével. A
saját fejlesztések közül kiemelkedik
az Ulyxes-rendszer (Siki et al. 2018),
amely automatizált adatgyűjtést való-
sít meg különböző geodéziai szenzo-
rok esetén (pl. robot-mérőállomás,
GNSS-vevő). Jelen cikkünkben a rend-
szer képfeldolgozás irányában történő
bővítését és annak mozgásvizsgálati
alkalmazását mutatjuk be. Az Ulyxes-
rendszert a kutatás-fejlesztés mellett az
oktatásban és ipari alkalmazások során
is használjuk. A fényképekből történő
mozgásvizsgálatnak hosszú története
van, már az Erzsébet híd 1964. évi pró-
baterhelésénél is alkalmazták a foto-
grammetriát a BME munkatársai (Kis
Papp 1965). Az Ulyxes-rendszer első
ilyen alkalmazása 2015-ben történt a
Rákóczi híd dinamikus próbaterhe-
lése során (Kovács et al. 2016). Azóta
a hardver és a szoftver területén is fej-
lesztéseket hajtottunk végre, melyek-
ről ebben a cikkben számolunk be.
Emellett egy gyakorlati alkalmazást is
bemutatunk.
Technikai háttér
A nyílt forráskódú szoftverfejleszté-
sek egyik előremutató jó tulajdon-
sága, hogy más, szintén nyílt for-
ráskódú fejlesztések eredményei
közvetlenül felhasználha-
tóak, ami az egymással ver-
sengő kereskedelmi szoftve-
rek esetén elképzelhetetlen.
A képfeldolgozás területén
egyik elterjedt nyílt for-
ráskódú programkönyvtár
az OpenCV (Villán 2019).
Ezt elsősorban a robotlá-
tás támogatására fejlesztet-
ték ki, de számos geodéziai
és fotogrammetriai alkal-
mazása is van (pl.: Paulik
et al. 2018 vagy Engel–
Schweimler 2016).
A mozgás-, illetve deformáció-
vizsgálatoknál abból indulunk ki, hogy
egy mozdulatlan kamerával készítünk
kép- vagy videófelvételeket. A moz-
gás vagy deformáció nagyságára a
képen bekövetkezett változások alap-
ján következtetünk. A képek terepi
felbontását egy geodéziai távcső köz-
beiktatásával növeljük, mivel a mozgó
létesítmény közvetlen közelében
nehezen biztosítható a kamera moz-
dulatlansága, illetve így a terepi pixel-
méretet is növelni tudjuk. A kamera
vezérlésére és a képek, videófelvételek
tárolására Raspberry Pi számítógé-
pet használunk. A 8 megapixeles
Mozgásvizsgálat fényképekből
SIKI Zoltán – TAKÁCS Bence
Absztrakt: A geodéziai mozgás- és deformációvizsgálatok területén a fotogrammetria egy újszerű alkalmazását
mutatjuk be ebben a cikkben. A fénykép, illetve videó elvételek készítése során Raspberry Pi számítógépet és kamerát
alkalmazunk úgy, hogy a kamerát egy geodéziai távcsőre szereljük a felbontás növelése érdekében. A képek feldolgo-
zását teljesen automatizáltuk a nyílt forráskódú Ulyxes-rendszer továbbfejlesztésével. Az automatizálást az úgyne-
vezett ArUco-jelek és az OpenCV-könyvtár segítségével valósítottuk meg. Kétféle algoritmust, egyrészt a sablonillesz-
tést (template matching), másrészt az alakfelismerést is implementáltunk. A sablonillesztés esetén a jel nem fordulhat
el és a mérete sem változhat meg, így a képsíkban a jel önmagával párhuzamos elmozdulását tudjuk detektálni. Az
alakfelismerés esetén nincsenek ilyen korlátozások. A rendszert dinamikus próbaterhelések során alkalmaztuk, ahol
a robot-mérőállomások nem elég gyorsak, a GNSS-technika pedig nem elég pontos.
Abstract: In geodetic movement and deformation analysis, a novel application of photogrammetry is presented in this
article. The resolution of the images is increased by inserting a geodetic telescope in front of the camera. Raspberry Pi
computer and camera are used to take photos and videos. Extending the open-source Ulyxes system, image processing
was fully automated u sing the so-called ArUco codes and the OpenCV library. Two different algorithm s, namely template
matching as well as pattern recognition were implemented. In the case of template matching, the markers cannot be
rotated or scaled; therefore, we can detect their parallel displacement in the image plane. On the other hand, though,
in the case of pattern recognition, there are no such restrictions. The system was applied during dynamic test loads
where the robotic total stations are not fast enough and the GNSS technique is not accurate enough.
Kulcsszavak: mozgásvizsgálat, deformációvizsgálat, képfeldolgozás, nyílt forráskód, Raspberry Pi
Keywords: movement analysis, deformation analysis, image processing, open source, Raspberry Pi
DOI: 10 .30921/GK.73.2021.3 .4
1. ábra. Mérőállomásra rögzített Pi V2 kamera
Siki Zoltán – Takács Bence: Mozgásvizsgálat fényképekből
20
GEODÉZIA ÉS KARTOGRÁFIA 2021 / 3 (73. évf.)
Raspberry Pi Camera V2 modult egy
speciális elemmel rögzítjük a műszer
okulárjára (1. ábra). A Raspberri Pi
számítógép energiafogyasztása ala-
csony, így egy nagyobb teljesítményű
power bankkel akár 24 óránál többet
is működhet. WIFI-n keresztül mobil-
telefonnal, tablettel vagy laptoppal
csatlakozhatunk a Raspbian (Linux)
operációs rendszer felügyelete alatt
működő Raspberry Pi számítógéphez.
A programok más típusú kamerával és
nagyobb teljesítményű számítógéppel
is használhatók.
A képfeldolgozás területén széles
körben használt algoritmusok közül
kettőt is alkalmaztunk a képrészle-
tek elmozdulásának kimutatására. A
sablonkeresés (template matching)
esetén egy képrészlet előfordulását
keressük egy másik képben. A másik
módszer az alakfelismerésre támasz-
kodva speciális jel (ArUco-kód) elő-
fordulását keresi a képben. A mozgás
vagy deformáció nagyságát az egymás
után következő képeken a minta vagy
jel pozíciójának megváltozásából vezet-
jük le. A videófelvételek feldolgozása
során képkockánként végezzük el a
minta vagy jel keresését. Mindkét mód-
szer esetén célszerű a színes képeket
szürke árnyalatos képpé átalakítani a
feldolgozás előtt, így gyorsítani tudjuk
az algoritmusok futását.
Sablonkeresés
A módszer alapgondolata az, hogy egy
képrészlet előfordulását megkeressük a
képfelvételeinken. A képrészlet legvaló-
színűbb helyének megkereséséhez min
-
den kombinációban ráillesztjük a rész-
letet, és képpontonként vizsgáljuk az
egymás fölé kerülő pixelek eltérését. Az
eltérésekből egy összeget állítunk elő
minden pozícióra, ami az illeszkedést
jellemzi. Több különböző függvényt
alkalmaznak a gyakorlatban, ezek szél-
sőértéke jelenti a legjobb egyezést. Az
OpenCV-könyvtár ehhez hat különböző
függvényt biztosít (OpenCV Tutorials, é.
n.). Ezek közül a normalizált keresztkor-
reláció (cross correlation) (Briechle–
Hanebeck 2001) (1), illetve a normali-
zált korrelációs együttható (correlation
coefficient) (2) bizonyult a legmegbíz-
hatóbbnak a gyakorlati alkalmazásaink
során.
(1)
Ahol:
x', y' – oszlop- és sorpozíció a kere-
sett mintában
x, y – oszlop- és sorpozíció a vizsgált
képben
T(x', y') – pixelérték a keresett
minta-pozícióban
l(x+x', y+y') – pixelérték a vizsgált
képben
(2)
Ahol:
w – a keresett minta szélessége
pixelekben
h – a keresett minta magassága
pixelekben
A normalizált összefüggés eredménye
nulla és egy közé esik, az egy érték
jelenti a tökéletes egyezést. Így az
eredményből közvetlenül következ
-
tethetünk az egyezés minőségére. A
mozgásvizsgálatok során hosszabb
ideig is eltarthat a felvételek készí-
tése, melyek során nem lehet biztosí-
tani az azonos körülményeket (fény-
viszonyok, pára stb.) ezért az egyezés
minősége széles tartományban vál-
tozhat. A 2. ábrán a jobb oldalon alul
a normalizált korrelációs együttható
eredményeit szürke árnyalatossá ala-
kítottuk át, a fehér szín a legjobb, a
fekete szín a legrosszabb illeszkedést
jelenti. A sablonkeresés feltételezi,
hogy a minta csak önmagával párhuza-
mosan mozdul el a képen, és a mérete
sem változik.
2. ábra. A sablonkeresés eredménye
ArUco-kódok keresése
Az ArUco-kódok speciális négyzet
alakú sakktáblaszerű jelek, melyeket
fekete keret vesz körül, k ülönböző fel-
osztású változatai léteznek a 4×4-től
a 7×7-ig (3. ábra). Az egyes jelek egy
egész számot jel képeznek. Elsősorban
a kiterjesztett valóság alkalmazások-
hoz fejlesztették ki, a szoftver a kép-
ben megtalált ArUco-kód helyén más
tartalmat jelenít meg. Emellett alkal-
mazzák beltéri navigációban, amikor
a kódérték alapján egy jel koordiná-
tája kereshető vissza, illetve a foto-
grammetriába n, ahol az ArUco-kódda l
jelölt illesztőpontok automatizáltan
vissza kereshetők a képen. A fotogram-
metriai alkalmazáshoz laborunkban
is készítettünk nyílt forráskódú meg-
oldást (lásd: https://github.com/zsiki/
Find-GCP) az ODM- (Open Drone Map
https://www.opendronemap.org) és
VisualSfM- (http://ccwu.me/vsfm)
szoftverekhez.
3. ábra. 4×4, 5×5, 6×6 és 7×7 ArUco-kódok
Az ArUco-kódok alkalmazása ese-
tén a kód tetszőleges méretű, elfordult
és perspektíven torzult képét próbál-
juk megkeresni. Ehhez jóval összetet-
tebb algoritmus szükséges (4. ábra), a
sablonkereséshez képest, amely szá-
mos paraméter megadásával hangol-
ható és finomítható. Az első lépésben
a képet szürke árnyalatossá konver-
táljuk, majd adaptív küszöbértékek
alkalmazásával kétszínűre egysze-
rűsítjük. Az adaptív küszöbérték azt
jelenti, hogy nem az egész képre egy-
ségesen megadott küszöb alapján dönt-
jük el, hogy ez egyes képpontok fehér
vagy fekete színűek legyenek, hanem a
képet kisebb egységekre bontva végez-
zük el ezt. Ez lehetővé teszi, hogy a
Siki Zoltán – Takács Bence: Mozgásvizsgálat fényképekből
21
GEODÉZIA ÉS KARTOGRÁFIA 2021 / 3 (73. évf.)
fényviszonyoktól, az esetleges árnyé-
koktól függetlenül a fekete-fehér képen
jól felismerhető leg yen a jel. A második
lépésben a képen az egyenesekkel hatá-
rolt zárt négyszögeket keressük meg. A
harmadik lépésben a perspektív torzu-
lás hatását küszöböljük ki, a négyszö-
get négyzetté transzformáljuk. Végül
a negyedik lépésben egy rácsot illesz-
tünk a jelre, hogy 0 vagy 1 értékeket
rendeljünk az egyes cellákhoz. A fel
-
dolgozáshoz megadható paraméterek
segítségével az egyes lépések során szű-
réseket végzünk, például a négyszög
méretére (OpenCV Tutorials, é. n.).
Az ArUco-kódok kezelését az
OpenCV-könyvtár egy önálló bővít-
ménye tartalmazza, mely a felisme-
rés mellett lehetőséget biztosít a jelek
előállítására a kinyomtatáshoz és a
kamerakalibrációra.
A két bemutatott módszer összeha
-
sonlítását az 1. táblázat tartalmazza.
Általánosságban elmondható az is,
hogy az OpenCV-könyvtár által bizto-
sított megoldások esetén a sablonkere-
sés több időt vesz igénybe.
Algoritmusok fejlesztése
Mind a sablonkeresés, mind az ArUco-
kód felismerése esetén az OpenCV-
könyvtár által biztosított megoldá-
sokat finomítottuk, egyrészt a futási
idő csökkentése, másrészt a felis-
merés eredményességének javítása
érdekében.
Az OpenCV által kínált alapalgorit-
musok esetén az ArUco-kód keresése
kétszer, háromszor gyorsabb mint a
sablon illesztés. Mindkét algoritmus
alkalmazása során, ha feltételezhet-
jük azt, hogy a két egymást követő
kép között az elmozdulás mértéke
kicsi, akkor nem szükséges a követ-
kező képet teljeskörűen megvizsgálni
a jel megtalálásához. Az előző képen
megtalált minta, jel megnövelt környe
-
zetére elvégezve a keresést felgyorsít-
hatjuk az egyes képek feldolgozását.
Ez a sablonkeresés esetén, az előző
képen megtalált jel négyszeresére kor-
látozott kereséssel akár egy nagyság-
renddel gyorsíthatjuk a feldolgozást,
természetesen a sebességnövekedés
nagymértékben függ a kép és a kere-
sett minta területének arányától. Az
ArUco-kód felismerése esetén nem
jár különösebb hatékonyságnöveke-
déssel a kisebb részletre korlátozott
feldolgozás.
A gyakorlati alkalmazás során a
szabadtéren, ahol a fényviszonyok
sokat változhatnak a felvételek elké-
szítése során, nehézségekbe ütköz-
hetünk elsősorban az ArUco-kódok
felismerése során. Az 5. ábrán a nap-
sugarak tükröződése miatt a program
nem képes az ArUco-jelet felismerni.
Ezen a kép színtartományának a szét-
húzásával segíthetünk. A leghatéko-
nyabb megoldást a CIELAB-színtérbe
(Simonot et al. 2011) konvertálással
kaptuk. Ez az L*a*b* hivatkozással is
bíró színtér az RGB- vag y HSV- színkó-
dokhoz hasonlóan bármely szín leírá-
sára al kalmas. A L* komponens az érzé-
kelt fényességet, az a* és b* a vörös,
zöld, kék és sárga színösszetevőket írja
le. Az RGB-képet az L*a*b* színtérbe
konvertálva az L* csatornát használ
-
juk csak, amelyre egy adaptívhisz-
togram-kiegyenlítést alkalmazunk és
ennek eredményeképpen kialakult
szürke árnyalatos képet használjuk
a továbbiakban. A 2. táblázat adatai
alapján 5-40 százalékkal sikerült meg-
növelni az ArUco-kódok megtalálásá-
nak arányát.
A két optikai rendszer, a geodéziai
távcső és a Raspberry Pi V2 kamera,
együttesen nem elhanyagolható pár-
nás elrajzolást eredményez (6. ábra).
Ezért a kamera és a geodéziai távcső
együttes kalibrálására van szükség
(Völgyesi–Tóth 2020). Az OpenCV
alapsakktáblás kalibrálása mellett az
ArUco-könyvtár két további kalib-
rálási eljárást biztosít, a ChArUco-
táblásat és az ArUco-táblásat. Ez
utóbbi két módszer esetén a tábla
kisebb takarása vagy egy részének
kilógása nem hiúsítja meg a kép hasz-
nálatát a kalibrációban, emellett a táb -
lán megjelenő ArUco-kódok ponto-
sabbá teszik a kalibrációt.
A kalibráció során a tábláról több
különböző szögből készült felvétel
alapján a kamera mátrix (f
x
, f
y
, c
x
,
cy), valamint a radiális (k1, k2, k3) és
tangenciális (p
1
, p
2
) torzítási para-
métereinek meghatározása történik
meg.
Sablonkeresés ArUco-kód-felismerés
Előnyök:
Mindig van találat A jel elfordulhat
Egyszerű algoritmus A jel mérete változhat
Nem szükséges jeleket előre elhelyezni A normális irány is becsülhető
Hátrányok:
Hamis találat esélye nagyobb Fényviszonyokra érzékenyebb
Csak minimális elfordulás lehet Speciális jelet kell előre elhelyezni
Csak minimális méretváltozás lehet Nincs mindig találat, hamis találat is lehet
4. ábra. ArUco-jel-felismerés folyamata
1. táblázat. A sablonkeresés és ArUco-kód-keresés összehasonlítása
Siki Zoltán – Takács Bence: Mozgásvizsgálat fényképekből
22
GEODÉZIA ÉS KARTOGRÁFIA 2021 / 3 (73. évf.)
Alkalmazási tapasztalatok
Az első, 2015-ös kísérleti alkalmazás
során három technológiát alkalmaz-
tunk a hídzsámolyon a dinamikus
terhelés hatására történő elmozdu-
lás meghatározására, a képfeldol-
gozás mellett interferométert és
robotmérőállomást is, mivel a tech-
nológia alkalmazhatóságának az iga-
zolása volt a célunk. A nagy tömegű
teherautó hirtelen fékezése hatására
lezajló mozgást a képfeldolgozásból
is nagy pontossággal meg tudtuk
határozni (7. ábra). Ebben az esetben
mikroszkópkamerát (Dino-Lite Pro
AM4000) és laptopot használtunk a
terepen.
2019.decemberében egy úszómű
statikus próbaterhelése során alkal-
maztuk a továbbfejlesztett hardver- és
szoftvermegoldásunkat, számos más
szenzorral együtt. Az úszóműn a folyó
hullámzásának kimutatására három
ArUco-jelet (72×72 mm) helyeztünk
el, így feldolgozás során mindkét
módszert (sablonkeresés és ArUco-
kód-felismerés) alkalmazni tudtuk.
A három ArUco-jelet egy-egy Leica
mérőállomásra szerelt Raspberry
Pi V2 kamerával vettük fel, másod-
percenként két kép frekvenciával.
Emellett három GNSS-vevővel és két
robot-mérőállomással is végeztünk
észleléseket. A próbaterhelés során
30cm körüli magasságváltozások vol
-
tak várhatók. A kamerás (2Hz) és a
GNSS- (1Hz) észlelések egy-egy teher-
állás során folyamatosan történtek. A
robot-mérőállomással csak a kezdő és
végállapotban végeztünk méréseket
(8. ábra)
A képfeldolgozáson alapuló megol-
dáshoz használt eszközök jóval kisebb
költséget jelentenek a hagyományos
geodéziai eszközökhöz képest. A
mérési eredmények megbízhatósága
a GNSS-technikáénál nagyobb. Kis
távolságon (pár méter) a mérőállo-
másnál pontosabb, néhány tíz méteres
távolságon ahhoz közelítő eredményt
kaphatunk. Az alkalmazott hardver
függvényében a gyakoribb mintavé-
telezésre alkalmas, így gyorsan lezajló
mozgások, deformációk megfigyelé-
sére is lehetőséget biztosít. A mód-
szernek persze vannak hátrányai is
a GNSS- vagy robot-mérőállomás
fájl képkocka Alapalgoritmus L csatorna hisztog.
szám találat % találat %
3_20191207_105813.h264 3452 1965 56,9 3146 91,1
4_20191207_103907.h264 4167 1801 43,2 3541 85,0
5_20191207_114801.h264 15790 13556 85,9 13882 87,9
5_20191209_143236.h264 13500 7856 58,2 10925 80,9
5_20191211_103149.h264 4068 1945 47,8 3910 96,1
5_20191211_153508.h264 5448 3663 67,2 4074 74,8
4_20191213_120446.h264 13532 10141 74,9 12917 95,5
4_20191213_135821.h264 16117 15552 96,5 15906 98,7
5_20191213_140133.h264 15722 12698 80,8 14040 89,3
4_20191214_115855.h264 15877 14878 93,7 15752 99,2
5. ábra. Az eredeti kép (bal oldal) és
az adaptívhisztogram-kiegyenlítés eredménye az L csatornán (jobb oldal)
6. ábra. A kamera + a geodéziai távcső nyers képe (bal oldal) és
a kalibráció paramétereivel javított változat (jobb oldal)
7. ábra. A Rákóczi híd dinamikus próbaterhelése során, a saru vízszintes elmozdulása
mérőálllomással, képfeldolgozással és interferométerrel meghatározva
2. táblázat. ArUco-kód-keresés hatékonyságának növelése
Siki Zoltán – Takács Bence: Mozgásvizsgálat fényképekből
23
GEODÉZIA ÉS KARTOGRÁFIA 2021 / 3 (73. évf.)
alkalmazásával szemben: csak 2D-ben,
azaz a képsíkkal párhuzamos sík-
ban ad eredményt, csak relatív ada-
tok meghatározására alkalmas, a kép
méretének függvényében csak meg-
határozott mértékű elmozdulás kimu-
tatása lehetséges, és sötétben nem
használható.
Fejlesztési perspektívák
Bár már most is gyakorlati feladatok
során alkalmazható rendszert sike-
rült összeállítanunk, mind a hardver,
mind a szoftver területén több fejlesz-
tési lehetőséget igyekszünk a jövőben
megvalósítani. A hardverkialakítás még
nem teljesen időjárásálló, a távcsőre
rögzítést lehetővé tevő adapter mel-
lett eső elleni védelmet kell kialakítani
a Raspberry Pi kamerához. A paralla-
xis eltüntetése nem egyszerű feladat
a távcsőre felszerelt kamerával. A tere-
pen általában nem kapcsolunk köz-
vetlenül egy képernyőt a Raspberry
Pi számítógéphez, mert például nincs
megfelelő energiaforrás ehhez. Ebben
az esetben egy mobileszközről (tele-
fon, tablet, laptop) csatlakozunk a
Raspberry Pi-hez és a WIFI-hálózaton
keresztül visszük át a videóképet a két
eszköz között. A lassú WIFI-adatátvitel
miatt akár 10-20 másodperc késlelte-
téssel jelenik meg a külső eszköz kép-
ernyőjén a kamerakép. Ez körülmé-
nyessé teszi a beállítást.
Jelenleg a Raspberry Pi számító-
gép által rögzíthető képek másod-
percenkénti számát (fps) elsősor-
ban a SD-kártya sebessége határozza
meg. A jelenlegi kiépítésben ez nagy-
jából 2fps, ami gyorsan lezajló jelen-
ségek megfigyelésére nem alkalmas.
Itt a gyorsításhoz számos kész meg-
oldás szóba jöhet, mint például a kis
fogyasztású SSD-háttértároló, nagyobb
teljesítményű mini PC, esetleg terep-
álló laptop alkalmazása.
A gyorsabb hardver esetén az online
feldolgozás is lehetővé válhat, amikor
a videórögzítés nem feltétlenül szük-
séges. A programokat már alkalmassá
tettük az online feldolgozásra. Egy nem
nagy teljesítményű laptoppal (Intel(R)
Core(TM) i7-8565U CPU @ 1.80GHz,
8GB RAM) másodpercenként 10 fel-
vétel online feldolgozását tudtuk elvé-
gezni a sablonkeresés módszerével.
További gyorsítás érhető el a többszá-
las programozással és a GPU számítási
célokra történő felhasználásával.
Eddig nem használtuk ki, hogy az
ArUco-kódok keresése során lehető-
ség van a jelhez kapcsolt térbeli koor-
dinátarendszer-tengelyelfordulása-
inak meghatározására is. Ez főként
deformációvizsgálat esetén jelentene
többletinformációt. Jelenleg képen-
ként egy ArUco-jel megkeresését való-
sítja meg a program. Egy másik fejlesz-
tési irány lehet, hogy egy képkockán
több jel felismerését és megkeresését
is támogassa az alkalmazás.
Köszönetnyilvánítás
A szerzők köszönetet mondanak az
EMMI-nek a BME FIKP-VIZ pályázat
keretében nyújtott támogatásért.
Irodalom
Engel, P. – Schweimler, B. 2016. Development
of an Open-Source Automatic Deformation
Monitoring System for Geodetical and
Geotechnical Measurements, ISPRS Journal
of Photogrammetry and Remote Sensing
XL-5/W8.25-30,
DOI: 10.5194/isprs-archives-XL-5-W8-25-2016
Kis Papp, L. 1965. Az Erzsébet híd mozgásának
vizsgálata fotogrammetriai módszerrel.
Geodézia és Kartográfia 17. évf. 3. sz. pp.
187–195.
Kovács, N. – Kövesdi, B. – Dunai, L. – Takács, B.
2016. Loading Test of the Rákóczi Danube
Bridge in Budapest. Procedia Engineering,
Volume 15, 2016, pp. 191–198.
DOI: 10.1016/j.proeng.2016.08.286
OpenCV Tutorials (é. n.). https://docs.opencv.
org/master/d9/df8/tutorial_root.html
utolsó elérés: 2020. 12. 27.
Paulik, D. – Tóth, M. T. – Molnár, B. –
Neuberger, H. – Horváth, L. 2018.
Mérnökfotogrammetriai támogatás a tar-
tószerkezetek vizsgálatához. Geodézia és
Kartográfia, 70. évf. 2. sz. pp. 15–20.
DOI: 10.30921/GK.70.2018.2.2
Simonot, L. – Hébert, M. – Dupraz, D. 2011.
Goniocolorimetry: From Measurement to
Representation in the CIELAB Color Space.
Color Research & Application 36. évf. 3. sz.
DOI: 10.1002/col.20605
Siki, Z. – Takács, B. – Égető, Cs. 2018. Ulyxes
and open source project for automation
in engineering surveying. Peerj Preprints.
6 Paper e27226v1
DOI: 10.7287/peerj.preprints.27226v1
Villán, A. F. 2019.
Mastering OpenCV 4 with
Python
. PackPub. ISBN 978-1-78934-491-2
Briechle, K. – Hanebeck, U. D. 2001. Template
matching using fast normalized cross
correlation. Proceedings of SPIE –
The International Society for Optical
Engineering 4387, 2001 March
DOI: 10.1117/12.421129
Völgyesi, L. – Tóth, Gy. 2020. Calibration of CCD
sensors mounted on geodetic measuring
system, Surveying Review 52. évf. pp. 1–10.
DOI: 10.1080/00396265.2019.1703506
Dr. Takács Bence
egyetemi docens
BME Általános és Felsőgeodézia
Tanszék
takacs.bence@epito.bme.hu
Dr. Siki Zoltán
egyetemi
adjunktus
BME Általános és Felsőgeodézia
Tanszék
siki.zoltan@epito.bme.hu
8. ábra. Az úszómű statikus próbaterhelése során meghatározott magassági elmozdulások fotogrammetriával, GNSS-technikával és mérőállomással
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Preprint
Full-text available
Ulyxes is an open source project to drive robotic total stations as well as other sensors, collect their measurements in database and finally publish the results for authorized users on the web. On special requests the results are also presented with web based maps in the background. This project is like an instant coffee: three in one (coffee, sugar and milk). The coffee and the strongest part is the research and coding. The sugar is the application of the program in industrial environment and the milk on the top is the educational usage. The software development started in 2008 connected to a monitoring task in the Hungarian Nuclear Power Plant. Since then the development has been extended from total stations to different positioning capable sensors. In 2012 the development of a new Python based object oriented framework started. The code is based on the results of some other open source projects, Python, PySerial, GNUGama, SQLite, OpenCV, etc. After connecting to the international Geo4All network in 2014, Ulyxes became a project of our Geo4All Lab. The project has its own home page (http://www.agt.bme.hu/ulyxes) and the source code is available on the GitHub portal (https://github.com/zsiki/ulyxes). The code is maintained by the colleagues at the Department of Geodesy and Surveying at the Budapest University of Technology, volunteers from all over the World are welcome. BSc and MSc students are also involved in the development and testing. More theses were connected to this project in the recent five years. In the curriculum of an MSc subject called Surveying Automation, Ulyxes is used to demonstrate automatized tasks in engineering surveying. The system has been applied for several projects during the last 10+ years. Typical applications are the load tests of bridges and other engineering structures and on the other hand Ulyxes can be used to monitor the movements of buildings in the nearby of constructional works, like metro stations, underground garage and other buildings as well. Raspberry Pi small, single board computers are used with Raspbian operating system during on-site works. The source code is divided into three parts. The first one is the Ulyxes API which is the core of the system. The second one, Ulyxes Apps is a collection of applications based upon the API. Some of them were developed by our students. The third part is the server side scripts to publish observation results through the Internet. Moreover it is also planned to implement SOS standard using IstSOS. Our Geo4All Lab maintains another open source software, called GeoEasy to process observation data in engineering and land surveying. A closer cooperation is also planned between our two open source projects. In this paper the most important features of Ulyxes will be presented with examples, an actual monitoring project in Budapest and test loads of bridges and overpasses.
Article
Full-text available
In frame of the tramway network development in Budapest a new tramway line has been established on the south part of Budapest, which crosses the Danube on the Rákóczi-bridge. The bridge superstructure is a continuous double-cell steel box girder having 6 spans with the largest span of 98.52 m. The bridge was originally designed to carry four traffic and two tramway lanes, however the tramway line was only built on the bridge in 2015 and opened for the traffic with an increased tramway load level than originally planned. Related to this tramway network development the required static calculations and the loading test of the Rákóczi-bridge was executed by the BME Department of Structural Engineering. A complex loading test program was developed to check the static and dynamic behaviour of the bridge structure using 20 trucks and 4 trams having the total weight of 1040 tons. The loading test program involved local and global loading conditions investigating the local and global structural behaviour of the bridge under the combined effect of the truck and tramway loads. An extended dynamic loading test program was also carried out to investigate the dynamic behaviour of the bridge under the trucks and tramways separately. The current paper focuses on the results of this complex loading test program.
Article
Full-text available
The deformation monitoring of structures and buildings is an important task field of modern engineering surveying, ensuring the standing and reliability of supervised objects over a long period. Several commercial hardware and software solutions for the realization of such monitoring measurements are available on the market. In addition to them, a research team at the Neubrandenburg University of Applied Sciences (NUAS) is actively developing a software package for monitoring purposes in geodesy and geotechnics, which is distributed under an open source licence and free of charge. The task of managing an open source project is well-known in computer science, but it is fairly new in a geodetic context. This paper contributes to that issue by detailing applications, frameworks, and interfaces for the design and implementation of open hardware and software solutions for sensor control, sensor networks, and data management in automatic deformation monitoring. It will be discussed how the development effort of networked applications can be reduced by using free programming tools, cloud computing technologies, and rapid prototyping methods.
Article
Full-text available
In this paper, we present an algorithm for fast calculation of the normalized cross correlation (NCC) and its applica-tion to the problem of template matching. Given a template t, whose position is to be determined in an image f , t h e basic idea of the algorithm is to represent the template, for which the normalized cross correlation is calculated, as a sum of rectangular basis functions. Then the correlation is calculated for each basis function instead of the whole template. T h e r e s u l t o f the correlation of the template t and the image f is obtained as the weighted sum of the correlation functions of the basis functions. Depending on the approximation, the algorithm can by far outperform Fourier{transform based implementations of the normalized cross correlation algorithm and it is especially suited to problems, where many diierent templates are to be found in the same image f .
Article
Full-text available
The classical definitions of color are well adapted to diffusing objects, whose color is almost independent of the viewing angle, and to very glossy object observed in the specular direction in respect to the light source. For glossy or iridescent objects, the color is difficult to characterize due to its dependence on the viewing direction. In order to cope with such objects and to represent their angle-dependent colors in a colorimetric space, we adapt the CIELAB space to “goniocolorimetric” measurements. A crucial point when defining this space is the statement of the viewing solid angle. First, we suggest performing a BRDF measurement at high angular resolution in order to characterize the gloss of the specimen. Then, since for the definition of colors the CIE recommends cones of halfangle of 2° or 10°, we propose to convert the measured BRDF into a reflectance factor defined in respect to these solid angles. This procedure is eased by a planar multispectral image of the BRDF, where solid angles are specified by the pixel size. At last, the reflectance factors are converted into CIELAB coordinates. By using this procedure, the perfect white diffuser but also the perfect mirror can be represented in this colorimetric space.
Article
If the eyepiece of a total station is replaced with a CCD sensor, the most important task is to calibrate the instrument. Calibration establishes a connection between the readings on the horizontal and vertical circles of the total station and the readings in the coordinate system of the CCD sensor. Our calibration method uses a collimator in a few meters distance, which serves as a target at infinity during the calibration. We tested the calibration using a QDaedalus astrogeodetic measuring system. The optimal number of calibration measurements, the optimal raster size, and the temperature dependence of the measurements were investigated.
Az Erzsébet híd mozgásának vizsgálata fotogrammetriai módszerrel. Geodézia és Kartográfia 17. évf. 3. sz
  • Kis Papp
Kis Papp, L. 1965. Az Erzsébet híd mozgásának vizsgálata fotogrammetriai módszerrel. Geodézia és Kartográfia 17. évf. 3. sz. pp. 187-195.
Mastering OpenCV 4 with Python
  • A F Villán
Villán, A. F. 2019. Mastering OpenCV 4 with Python. PackPub. ISBN 978-1-78934-491-2