Методическое пособие, программы и контрольная работа по курсу "фотограмметрия". М.: МиигаиК, 2012, -74 с

7. Способы стереоскопического измерения снимков Для стереоскопического измерения снимков используют два способа: мнимой марки и реальной марки. Способ мнимой марки (рис. 4, а), предложенный Ф.Штольцем (Германия) в 1892 г., основан на том, что на каждый снимок стереопары проектируется одинаковое изображение измерительной марки. В результате наблюдатель каждым глазом видит участок снимка с маркой. Т.к. марки имеют одинаковую форму, размер и цвет, то при приближении к соответственным точкам они сливаются в одну мнимую стереоскопическую марку. При совмещении марок с соответственными точками (m и m') стереоскопическая марка будет восприниматься лежащей на поверхности стереомодели в точке М. При смещении, например, правой марки с точки m' на точку k' стереоскопическая марка будет восприниматься перемещающейся по высоте в пространстве стереомодели с точки М на точку К. Следовательно, перемещая обе марки по снимкам и совмещая их с соответственными точками, можно измерить координаты точек в пространственной системе координат модели. Этот способ был использован К.Пульфрихом при конструировании стереокомпаратора - первого стереофотограмметрического прибора и применяется в большинстве стереофотограмметрических приборов и систем. Способ реальной марки (рис. 4, б), предложенный канадским фотограмметристом Е.Девилем (E.Deville) в 1902 г., заключается в том, что в пространство стереомодели вводится экран, имеющий в центре светящуюся точку, которая служит реальной измерительной маркой. Этот способ не нашел широкого применения в фотограмметрии. Форму, размер и цвет измерительной марки оператор устанавливает с учётом особенностей наблюдаемых изображений. Используемые формы марки это крест, точка, кольцо и др. Цвет марки устанавливают в зависимости от цвета снимков. При измерении чёрно-белых снимков цвет марки лучше устанавливать жёлтый или светло-зелёный, т.к. эти цвета позволяют хорошо наблюдать марку на темных участках и не утомляют глаза. На светлых участках можно использовать синий цвет. При использовании анаглифического способа цвет марки должен быть жёлтый, белый или чёрный. 8. Основные элементы центральной перспективной проекции кадрового фотоснимка Кадровый фотоснимок представляет собой изображение объекта на плоскости в центральной перспективной проекции. Согласно законам построения изображения в этой проекции оптические лучи, идущие от точек объекта (на рис. 5 точки О, К, М) сходятся в передней узловой точке SП, расположенной в передней главной плоскости НП объектива на главном оптическом луче OSПSЗо. Точка SП является центром проекции в пространстве объекта. Оптические лучи выходят из задней узловой точки SЗ объектива, расположенной на главном оптическом луче OSПSЗо в задней главной плоскости НЗ объектива. Точка SЗ является центром проекции в пространстве изображения. Выйдя из точки SЗ оптические лучи строят изображение точек (на рис. 5 точки о, k, m) объекта на фокальной поверхности объектива Ф, которая представляет собой сферическую поверхность. Расстояние от точки SЗ до фокальной поверхности называется фокусным расстоянием объектива fоб. В пределах фокальной поверхности устанавливается плоскость Р (плоскость снимка), в качестве которой может быть фотоплёнка или матрица, фиксирующие изображение объекта. Плоскость Р отстоит от точки SЗ на расстоянии, являющемся фокусным расстоянием фотокамеры fк. Центры проекции SП и SЗ у объективов измерительных фотокамер отстоят друг от друга на расстоянии , которое не учитывают при съёмке объектов, расположенных на большом расстоянии от фотокамеры, и обязательно учитывают при съёмке объектов с коротких отстояний. Основные точки и линии центральной перспективной проекции, используемые далее в тексте, показаны на рис. 6 и даны их описания: где они располагаются и какие свойства имеют. Р- плоскость наклонного снимка. S - центр проекции. Из него получен наклонный снимок Р. SO - главный оптический луч наклонного снимка - перпендикуляр к плоскости снимка Р. о - главная точка наклонного снимка - точка пересечения главным оптическим лучом SO плоскости снимка. So = f - фокусное расстояние снимка или фотокамеры fк. SN - отвесная линия, перпендикуляр к поверхности относимости. oSn = 0 - угол наклона снимка, определяет отклонение главного оптического луча SO от отвесной линии SN. Н = SN - высота фотографирования. n - точка надира на наклонном снимке - точка пересечения этого снимка отвесной линией SN. В точке надира сходятся изображения вертикальных линий на местности (например, изображения деревьев, углов зданий). Расстояние этой точки от главной точки on = -f tg0. 9. Рабочие площади снимка и стереопары Реальные объективы вызывают ухудшение геометрии построения и качества изображения по мере смещения от центра к краю снимка. Поэтому при фотограмметрической обработке снимков используют центральные части снимков, которые называют рабочими площадями. Рабочая площадь снимка (на рис. 7, а она заштрихована) это его центральная часть, ограниченная линиями, проходящими посредине продольных и поперечных перекрытий. При 60% продольном и 40% поперечном перекрытиях линии будут проходить от краев снимка на расстояниях, равных 30% и 20% от длины стороны снимка, соответственно. Следовательно, рабочая площадь будет иметь форму прямоугольника, вытянутого в поперечном направлении, со сторонами, составляющими 40% и 60% от длин сторон снимка. На стереопарах также выделяют рабочие площади, в пределах которых вычерчивают контуры и горизонтали, а на границах соседних рабочих площадей выполняют их сводку. Рабочая площадь стереопары это центральная часть продольного перекрытия двух снимков, ограниченная линиями, проходящими посредине поперечных и тройных продольных перекрытий. На рис. 7, б изображены три снимка: 1, 2 и 3, составляющие соседние стереопары. Стереопары перекрываются в пределах зоны тройного продольного перекрытия снимков, где находится главная точка снимка 2. Следовательно, левые и правые границы рабочих площадей стереопар должны проходить примерно через центральные точки 1, 2 и 3-го снимков. При продольном перекрытии 60% расстояния между ними составляют 40% от длины продольной стороны снимка. Верхняя и нижняя границы рабочих площадей стереопар при поперечном перекрытии 40% проходят от соответствующих краев снимков на расстояниях, составляющих 20% от длины стороны снимка. 10. Системы координат, применяемые при фотограмметрической обработке снимков При фотограмметрической обработке снимков используют следующие системы координат. «Глобальные» (планетарные, пространственные): - геоцентрическая: эллипсоидальная, геодезическая (B, L, H) или прямоугольная (X, Y, Z), применяются для привязки опознаков при обработке космических снимков и данных спутниковых наблюдений; - топоцентрическая (X, Y, Z) применяется при обработке обширных блоков снимков с началом системы координат, расположенном на земной поверхности примерно в центре территории, изобразившейся на блоке снимков. Картографические (плоские, прямоугольные): - Гаусса-Крюгера, - UTM (Универсальная проекция Меркатора), - и др. При создании топографических карт используют следующие системы координат: местные (региональные) - производные от «картографических» или произвольно заданные, применяются при создании картодокументов о местности регионального значения; системы координат объекта - пространственные, прямоугольные, связанные с объектом, применяются при решении прикладных задач. Фотограмметрические (пространственные, прямоугольные): - система координат снимка (аналогового и цифрового), применяется для изменений координат точек на снимке, - система координат фотограмметрической модели (для пары снимков или для блока снимков), применяется для построения свободной фотограмметрической модели, подобной снимаемому объекту. Т.к. фотограмметрическая обработка снимков заключается в преобразовании координат из одной системы координат в другую, необходимо обратить особое внимание на данный раздел. Запомнив, как задаётся положение каждой из указанных систем координат, и каково их взаимное положение, легче понять описываемые в дальнейшем процессы перехода из одной системы координат в другую. В большинстве случаев используются приведённые в справочниках по математике формулы преобразования пространственных координат. На рис. 8 приведена технологическая схема преобразований координат при обработке стереопары и одиночного снимка. Координаты точек стереопары вначале переводят из системы координат c'x'y'z' сканера в системы координат левого o'ЛxЛyЛzЛ и правого o'ПxПyПzП снимков, а затем в системы координат SЛxЛyЛzЛ и SПxПyПzП с началами в центрах проекции SЛ и SП, соответственно. Для снимка преобразование выполняется аналогично: сначала из системы координат c'x'y'z' сканера в систему координат o'xyz снимка, а затем во вторую систему координат Sxyz с началом в центре проекции S. Если снимок получен с помощью цифровой фотокамеры, то сразу выполняется переход из системы координат c'x'y'z' матрицы ПЗС в системы координат SЛxЛyЛzЛ и SПxПyПzП для пары снимков и в систему координат Sxyz для одиночного снимка (указано пунктирной линией). Координаты точек стереопары и снимка можно преобразовать сразу в систему координат OXYZ объекта, если известны с достаточной точностью элементы внешнего ориентирования снимков, определяющие их положения в пространстве координат объекта (преобразование обозначено цифрой 0). Если элементы внешнего ориентирования одиночного снимка неизвестны или известны с недостаточной точностью, то с помощью опорных точек, координаты которых известны в системе координат объекта, вычисляют элементы внешнего ориентирования снимка, а затем осуществляют переход в систему координат OXYZ объекта (этот вариант обозначен цифрой 1). Для стереопары при таких же условиях координаты точек пересчитывают из систем координат SЛxЛyЛzЛ и SПxПyПzП в систему координат SЛXМYМZМ модели объекта. Затем, используя опорные точки, вычисляют элементы внешнего ориентирования модели и пересчитывают координаты из системы координат SЛXМYМZМ модели в систему координат OXYZ объекта (этот вариант обозначен цифрой 1). 11. система координат фотограмметрического сканера Для того чтобы аналоговый снимок можно было обработать с помощью компьютера, его нужно преобразовать на фотограмметрическом сканере в цифровую форму. Система координат сканера c'x'y' (рис. 9) задаётся направляющей (y') и перемещающейся по ней кареткой x', расположенной под углом 900 к направляющей. На каретке закреплена светочувствительная линейка ПЗС (прибор с зарядовой связью). ПЗС состоит из квадратов-пикселей, содержащих информацию об оптической плотности и цвете (три основных цвета: красный, зелёный, синий) данного участка изображения. Изменение оптической плотности от белого до чёрного цвета задаётся цифрами от 0 до 256, 512 или 1024. Также задаются три основных цвета. Чтобы устранить геометрические искажения, вносимые фотограмметрическим сканером, его тщательно калибруют и юстируют перед выполнением сканирования фотофильма. Для фотограмметрического сканера точность позиционирования каждого пикселя изображения должна быть не больше 2-3 мкм, а минимальный размер пикселя оптического разрешения равен 5-8 мкм. Для сравнения скажем, что точность позиционирования пикселя для обычного планшетного полиграфического сканера в десятки раз хуже. Калибровку сканера периодически выполняют по контрольной сетке, представляющей собой стеклянную пластинку с выгравированными на ней взаимно перпендикулярными линиями, отстоящими друг от друга на расстоянии 10 или 5 мм. Точность нанесения линий равна 1 мкм. Инструментальные погрешности (разномасштабность, неперпендикулярность и др.) записываются в память сканера и при сканировании снимков их используют для введения в координаты точек снимков. При сканировании аналогового изображения следует правильно выбрать размер пикселя сканирования, и он должен соответствовать разрешающей способности снимка. Если интегральная разрешающая способность фотоснимка (плёнка + объектив) R = 50 лин/мм, размер пикселя должен быть Δ = 1/2R = 0,01 мм. Сканирование с меньшим разрешением нерационально, поскольку это никак не повышает точность измерений, а лишь только увеличивает размер снимка и приводит к расходу ресурсов памяти и времени на обработку. В результате сканирования получается цифровой снимок, координаты точек которого записаны в системе координат сканера. При дальнейшей обработке их преобразуют в систему координат снимка. 12. Система координат снимка. Элементы внутреннего ориентирования снимка Началом пространственной прямоугольной системы координат кадрового снимка является центр проекции S (см. рис. 5 и 6). Измерения координат точек объекта на кадровом снимке выполняются в системе координат снимка, которая задается либо координатными метками на аналоговом снимке, либо системой координат матрицы цифровой фотокамеры. На аналоговом снимке (рис. 10, а) четыре координатные метки располагаются либо посредине каждой стороны снимка, либо в его углах. Координатные метки имеют вид креста или крестообразных штрихов с точкой посредине. Ось x снимка проходит через метки 1 и 2 и направлена вдоль полета носителя. Началом системы координат служит точка о' пересечения оси х линией, соединяющей метки 3 и 4. Ось у проходит через точку о' перпендикулярно к оси х, а ось z - через точку о' перпендикулярно к плоскости xy. Положительное направление оси х задают от метки 1 к метке 2, оси у - от метки 4 к метке 3, а оси z - вверх от плоскости xy. Для цифрового изображения метки не нужны, поскольку положение каждого пикселя определено в ортогональной системе координат матрицы o'xyz (рис. 10, б). Две системы координат снимка Sxyz и o'xyz параллельны и имеют параметры смещения относительно друг друга: x0, у0, f, где x0 и у0 координаты главной точки о в системе координат o'xyz, а f - фокусное расстояние фотокамеры. Параметры x0, у0, f называют элементами внутреннего ориентирования снимка.

Похожие:

	Методическое руководство по курсу Теория вычислительных процессов Контрольная работа предназначена для контроля усвоения основ теоретического программирования методов исследования, интерпретации...		Методические указания по выполнению контрольной работы Контрольная... Контрольная работа выполняется по учебно-методическому пособию Авиационный английский язык. Контрольная работа : учеб метод пособие...
	Методическое пособие по выполнению практических работ по междисциплинарному курсу Методическое пособие предназначено для обучающихся по специальности 151901 Технология машиностроения		Учебно-методическое пособие по курсу «Рентгенографический анализ» Казань, 2010 Методическое пособие предназначено для студентов и аспирантов геологического факультета
	Программа и методические указания по курсу «прикладная геодезия» Программа и методические указания по курсу «Прикладная геодезия». Часть Изд. МиигаиК. Упп «Репрография», 2012 г., с. 52		Методическое пособие для самостоятельной работы студентов по курсу... Методическое пособие подготовлено доцентом кафедры разведения с Х. животных и зоотехнологий Хасановой С. А
	Методическое пособие по вопросам организации и проведения контроля... Контроль выполнения мероприятий по устранению недостатков и нарушений, выявленных в результате проверки		Учебно-методическое пособие к лабораторным занятиям по курсу «Основы кристаллооптики» Практическое руководство по работе с поляризационным микроскопом для исследования петрографических объектов: Учебно-методическое...
	Методическое пособие по вопросам организации и проведения контроля... Контроль выполнения мероприятий по устранению недостатков и нарушений, выявленных в результате проверки		Учебно-методическое пособие филиал казанского (Приволжского) федерального... Кулинарный практикум: учебно-методическое пособие / А. Л. Файзрахманова, И. М. Файзрахманов. – Елабуга: Изд-во филиала кфу в г. Елабуга,...
	Учебно-методическое пособие Казань 2010 Печатается по рекомендации... Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;...		Контрольная работа по курсу «Теория менеджмента» Проанализировать... Ждем вас на осеннюю сессию, которая состоится с 24 сентября по 14 октября 2012 г. Просим вас до 15 сентября сдать в учебную часть...
	Контрольная работа по дисциплине «Английский язык» Контрольная работа предназначена для студентов специальности: 08. 02. 01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», 4 курс...		Контрольная работа по дисциплине «Английский язык» Контрольная работа предназначена для студентов специальности: 08. 02. 01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», 4 курс...
	Контрольная работа по дисциплине «Английский язык» Контрольная работа предназначена для студентов специальности: 08. 02. 01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», 4 курс...		Итоговая контрольная работа по географии 5 класс фгос Образовательные: Обобщить и систематизировать знания по курсу; выявить уровень усвоения учащимися результатов обучения