Analýza kamer

Cílem bakalářské práce bylo analyzovat optické vlastnosti a charakteristiky vybraných kamer pro účely fotogrammetrie. Bylo provedeno testování techniky formou experimentu v podmínkách stejných pro všechna zařízení. Vybrané přístroje byly testovány na základní vady, a to vinětaci, chromatickou aberaci, Modular Transfer Function, distorzi objektivu a úroveň šumu v obraze. Testování probíhalo pro různá clonová čísla, ohniskové vzdálenosti a citlivosti snímačů. Vytvořené snímky byly analyzovány a vyhodnocovány podle typu vady.

Každý přístroj (objektiv, dron, mobilní telefon) byl testován na maximální kombinaci nastavení, které umožňoval. Testovaná ohniska byla 24 mm; 28 mm; 35 mm; 40 mm a 50 mm. Testovaná clonová čísla byla v rozsahu od f/1,4 až po f/7,1. U zoomových objektivů se měnila ohnisková vzdálenost i clonové číslo, u ostatních zařízení jen clonová čísla, a to vždy všechna testovaná, která lze u daného zařízení nastavit.

Testování vinětace probíhalo vyfotografováním rovnoměrně nasvícené bíle plochy, která se následně analyzovala v programu ArcGIS Pro odečtem maximální a minimální hodnoty jasu pixelů. Pro testování chromatickou aberace byl vytvořen testovací diagram vycházející ze standardu eSFR ISO 12233, který byl nasnímkován všemi testovanými přístroji. Na takto vytvořených snímcích byla vada zkoumána a vyhodnocena především v rozích snímku. Měření proběhlo v programu Adobe Photoshop. Pro vyhodnocení vady MTF byly použity snímky vytvořené pro chromatickou aberaci. MTF bylo měřeno a vyhodnocováno zvlášť v rozích a zvlášť ve středu snímku. Měření probíhalo v programu Imatest Master. Distorze objektivu byla měřena na pravidelné mřížce, která byla promítnuta v programu Agisoft Metashape. Tato mřížka byla nasnímána z pěti úhlů a analyzována ve stejném programu. Úroveň šumu v obraze byla testována na standardizovaném testovacím terči ColorChecker, který byl vyfotografován testovanými zařízeními pro hodnoty ISO 100; 200; 400; 800; 1600 a 3200. Následně byly snímky analyzovány v programu Imatest Master. Šum byl zkoumán v kanálu Y-Luminance.

Jako hlavní výstup je série grafů napříč všemi testovanými vadami pro všechna zařízení a jednotlivé ohniskové vzdálenosti. Dalším výstupem je web, který je pro přehlednost rozdělen podle přístrojů. Z důvodu velké kombinace nastavení a různorodosti techniky nelze vybrat jednoho vítěze, proto vznikla tabulka, kde jsou zařízení rozdělena podle ohniskové vzdálenosti a seřazena od nejlepšího. Avšak lze podle výsledků vyhodnotit, že objektiv s nejmenší sílou vinětace je Olympus M.Zuiko Digital ED 12-200 mm f/3,5-6,3. Na chromatickou aberaci ve většině případů nejméně trpí objektiv Olympus M.Zuiko Digital ED 12-40 mm f/2,8 Pro. Nejostřejší objektiv z testovaných zařízení je Sigma Art 35 mm f/1,4 a to jak ve středu snímku, tak i v jeho rozích. Nejmenší síla distorze objektivu byla naměřena při použití ohniskové vzdálenosti 25 mm (ekv. 50 mm), při použití širší ohniskové vzdálenosti se každé zařízení chová zcela odlišně. Ú roveň šumu byla u všech zařízení vyhodnocena jako nejnižší při nastavení citlivosti ISO do hodnoty ISO 400. Ve všech případech je šum nejnižší na fotoaparátu Nikon D750.

Pro fotogrammetrické účely je zcela zásadní vědět, jak se dané zařízení chová a jaké se u něj vyskytují vady. Tyto informace se následně berou v potaz při plánování letu, například při výpočtu překryvů snímků nebo výšky letu. Vady jako například vinětace, nebo distorze objektivu se dají následně korigovat v programech, proto nemusí být při výběru přístroje tak důležité, jako třeba ostrost v rozích snímku.