Legenstein, Dietmar 
  
IMAGE ORIENTATION AND OBJECT RECONSTRUCTION VIA POINTS ON COUNTOURS 
Dietmar LEGENSTEIN' 
Vienna University of Technology, Austria 
Institute of Photogrammetry and Remote Sensing 
dl@ipf.tuwien.ac.at 
Working Group III/2 
KEY WORDS: Surface reconstruction, Orientation, Mathematical models. 
ABSTRACT 
The main task in photogrammetry is the reconstruction of three-dimensional objects - size, shape, position or geometric 
distance - from analog or digital images. In a first step the camera position and the orientation parameters are calculated 
from known objects within the image. The widespread procedure for solving the problem of image orientation and 
object reconstruction uses control points or free-form features. In the present paper object reconstruction and object 
orientation via contours are discussed. Points on the contour are used if a limited number of control points are 
accessible and measurements of additional control points lead to prohibitive efforts. For object reconstruction digital 
photogrammetry can be used, because lines detected automatically have to be identified with contours. 
In the first part of the paper the necessary mathematical and photogrammetric methods for the solution of the tasks are 
developed. The second part deals with the strong dependency between the goodness of the approximation for the points 
on the contour and the convergence. 
KURZFASSUNG 
Die Hauptaufgabe der Photogrammetrie ist es, aus analogen oder digitalen Bildern dreidimensionale Objekte - Grófe, 
Form, Lage oder geometrische Abstünde - zu rekonstruieren. Dazu werden zunüchst aus Photos mit Hilfe von 
bekannten ,Gebilden^ die Aufnahmeorte und die Orientierungsparameter bestimmt. In erster Linie werden 
Bildorientierung und Objektrekonstruktion mittels PaBpunkten - oder auch über kurvenfórmige Merkmale - gelóst. In 
dieser Arbeit hingegen sollen die Objektorientierung und Objektrekonstruktion über Umriflinien diskutiert werden. Die 
Einbeziehung von Umrifpunkten bei der Bildorientierung ist dann von Bedeutung, wenn am Objekt nur wenige 
PaBpunkte gemessen werden kónnen und das Einmessen eines jeden weiteren Paßpunktes mit erheblichem 
Mehraufwand verbunden wäre. Für die Objektrekonstruktion bietet sich die digitale Photogrammetrie an, bei der zwar 
Linien automatisch detektiert werden können, die aber mit Umrissen identifiziert werden müssen. 
Im ersten Teil der Arbeit wird das mathematische und photogrammetrische Gebäude, das für die Lösung dieser Aufgabe 
nötig ist, entwickelt; der zweite Teil beschäftigt sich mit der starken Abhängigkeit zwischen der Genauigkeit der 
Näherungswerte und dem Konvergenzverhalten. 
1 INTRODUCTION 
The main task in photogrammetry is the reconstruction of the object from analog or digital images [Kraus, 1994, c 3.4]. 
Applications stretch from short-range images of work-pieces or facades to images of the surface of the earth taken from 
space. 
In any case the process of reconstructing the object from the image depends on the knowledge of the outer orientation. 
In the present paper points on contours are used to determine object orientation as well as surface parameters provided 
outer orientation. These points on contours form the boundary between the object and the background in the image. 
Points on contours can be divided into two categories: 
(a) the tangent plane in the point of the object is projecting (e.g. sphere) 
  
! This work is partly supported by the Austrian Science Foundation (FWF) under grant P13167-MAT, PORTIME II. 
  
472 International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. Vol. XXXIII, Part B5. Amsterdam 2000.