THE OPTIMIZATION OF THE STEREO ANGLE OF CCD-LINE-SCANNERS 
Anko Börner 
Institute of Space Sensor Technology 
German Aerospace Research Establishment (DLR) 
Rudower Chaussee 5, D-12484 Berlin, Tel.: (030) 69545517, Fax: (030) 69545529 
Commission I, Working Group 3 
KEY WORDS: Simulation, Camera, DTM, Three_line, Optimization 
ABSTRACT 
CCD-line-scanners are a real alternative to usually used aerial cameras. The principle of this type of cameras is the appli- 
cation of some CCD-lines with different viewing directions (stereo angle). For the determination of the optimal value of this 
camera parameter there is no reliable investigation or simple mathematical approach up to now. The paper presents the 
results of the optimization of the stereo angle of CCD-line-scanners using a simulation tool. 
The optimization was done the following way: With the help of a digital terrain model (DTM) a couple of images was gen- 
erated. A match algorithm was used to find conjugated points in these pictures. This information and the knowledge about 
the position of the simulated flight allows a reconstruction of the DTM. The comparison of both the original and the recon- 
structed DTM gives error criterions. With changing of certain parameters of the simulated camera the most suitable con- 
figuration for a special scientific task can be found. 
The result of the investigations was that a stereo angle between 15 and 20 degrees gives the best accuracy in generating 
of DTM’s for all simulated cases. 
KURZFASSUNG 
CCD-Zeilen-Scanner stellen eine reale Alternative zu den gewöhnlich genutzten Luftbildkameras dar. Das Grundprinzip 
bei diesen Kameras besteht in der Nutzung von mehreren CCD-Zeilen mit unterschiedlichen Blickrichtungen (Stereowin- 
kel). Zur Bestimmung eines optimalen Wertes dieses Kameraparamters gibt es derzeit noch keine zuverlässigen Unter- 
suchungen oder einfachen mathematischen Ansätze. Dieser Beitrag stellt die unter Nutzung eines Simulationspaketes 
erzielten Ergebnisse der Optimierung des Stereowinkels von CCD-Zeilen-Scannern vor. 
Die Optimierung wurde anhand folgenden Zyklus durchgeführt: Mit Hilfe eines vorliegenden digitalen Geländemodells 
(DTM) wurden zwei Bilder eines Geländeabschnittes erzeugt. Ein Match-Algorithmus wurde benutzt, um äquivalente 
Punkte in diesem Bildpaar zu finden. Mit diesen Informationen und den Lagedaten des simulierten Fluges kann wiederum 
ein DTM erstellt werden. Über den Vergleich des Ausgangsmodells mit dem rekonstruierten sind Fehlerkriterien definier- 
bar. Durch die Veränderung bestimmter Kameraparameter lassen sich die für eine spezielle wissenschaftliche Aufgaben- 
stellung beste Sensorkonfiguration ermitteln. 
Das Resultat der Untersuchungen ist, daß ein Stereowinkel zwischen 15 und 20 Grad für alle simulierten Anwendungs- 
fälle bestmögliche Ergebnisse bei der DTM-Erstellung gewährleistet. 
1. INTRODUCTION 
CCD-line-scanners are real alternative to usually used aer- 
ial cameras. To get any information about the elevation of 
a point in an observed terrain at least two projections of it 
shot with different viewing directions are necessary. One 
possibility for realizing it is to use a scanner with at least 
two CCD-lines (two lines just for ideal flight paths), which 
generate images continuously. There are a few cameras 
utilizing this principle. One example is WAOSS (Wide 
Angle Optoelectronic Scanner). This camera is a technical 
contribution of the German Aerospace Research Estab- 
lishment (DLR) to the MARS 94/96 mission (WAOSS, 
1991a, 1991b). To get more stable results in stereo- 
processing WAOSS uses three CCD-lines. The first one 
looks forward, the second one nadir and the last one back- 
ward. So in just one overflight all information needed for a : 
3D-processing are available (Fig. 1). Fig. 1 CCD-line-scanner 
  
26 
International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. Vol. XXXI, Part B1. Vienna 1996 
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