29. Сущность принципа автоматизации стереоскопических измерений. Сканирование фотоснимков и корреляция сигналов.
Сущность принципа автоматизации стереоскопических измерений.
Первые исследования в этой области были выполнены в МИИГАиК проф. А. С. Скиридовым в 1924-32 гг. Идея этих исследований состояла в следующем.
Полагая, что достаточно малые идентичные участки стереопары подобны, было предложено преобразовывать фотографические изображения в электрические сигналы и анализировать эти сигналы для ряда точек, равномерно расположенных в пределах этих участков, с целью обнаружения одноимённых точек.
В автоматических приборах идентификация соответственных точек стереопары выполняется без участия оператора. Для этого измеряется продольный параллакс. Сущность этого процесса рассмотрим, вспомнив идею способа измерений с помощью мнимой марки (рис.1).
Для совмещения мнимой марки с точкой модели необходимо совместить с идентичными точками на стереопаре действительные марки. Эту задачу решает оператор. Для автоматизации процесса стереоизмерений необходимо:
Необходимые условия автоматизации стереоизмерений
• обнаружить смещение р марки m2 относительно точки а2 на правом фотоснимке;
• устранить это смещение, то есть совместить марку m2 с точкой а2.
• В результате мнимая марка T совместится с точкой М мнимой модели, соответствующей одноимённым точкам а1 и а2 стереопары.
• Следовательно, автоматизация идентификации одноимённых точек предоставит возможность автоматизировать сам процесс измерений при выполнении съёмки рельефа.
• Для реализации этого процесса фотоизображения необходимо преобразовать в электрические сигналы.
К реализации автоматизации стереоизмерений
• Итак, для автоматизации стереоизмерений необходимо определить (измерить) смещение (параллакс) изображений (сигналов).
• В основу его измерения положена динамическая теория стереозрения, в соответствии с которой изображения сканируются глазами непроизвольно малыми их движениями. Изображения отражаются на сетчатках глаз. Раздражения колбочек, возникшие в результате сканирования изображений, поступают в мозг в виде сигналов. Движения глаз синхронизированы. Если два сигнала, поступившие в мозг от одноимённых точек, совпадают по времени, то наблюдаемая точка находится в начальной плоскости и наоборот.
• Таким образом, несовпадение по времени поступления одноимённых сигналов (задержка τ) может служить критерием оценки пространственного положения объектов.
• Следовательно, для автоматизации процесса стереоскопических измерений фотоснимков необходимо:
фотоизображения преобразовать в последовательные электрические сигналы;
определить время задержки τ поступления соответственных (одноимённых) сигналов.
Сканирование фотоснимков и корреляция сигналов.
Сущность работы коррелятора (рис.3) сводится к следующему.
Сигнал А1 от сканирующего устройства фотоснимка Р1 проходит через линию задержки 1. Электрическая схема линии 1 задерживает сигнал А1 относительно сигнала А2 от второго фото-снимка. После этого сигнал, прошедший через линию задержки, то есть А1(t+τ) поступает в цепь электронного умножителя 2.Туда же поступает сигнал А2 от второго фотоснимка.
С выхода умножителя 2 произведение А1хА2 сигналов поступает в интегратор 3. Если задержка в электронной схеме коррелятора будет равна времени задержки сканирования сигналов А1 и А2, то на выходе коррелятора будет максимум. Это будет означать, что зафиксировано истинное время задержки в прохождении сигналов от Р1 и Р2.
• Наглядно представлен принцип работы коррелятора на рис. 4. Введение задержки в сигнал А1 эквивалентно его торможению относительно сигнала А2. Пока задержка будет такой, что сигналы не перекрываются, произведение сигналов равно нулю.
• Максимальной величины выходной сигнал достигнет при 100% перекрытии сигналов, что произойдёт при времени задержки, равном времени между поступлением сигналов. Выходной сигнал коррелятора равен интегралу произведения А1хА2.
В данном случае коррелятор выполняет аналоговую операцию, которая может быть описана аналитической зависимостью.
Аналитическое описание корреляции сигналов
Обозначим оптическую плотность элементарного участка на левом фотоснимке как функцию f(x,y). В таком случае плотность соответственного участка на правом фотоснимке опишется функцией f(x+Δx, у+Δу), где Δx, Δу – составляющие параллакса по координатным осям.
• При сканировании фотоснимков переменные х и у заменяются на переменную t. Поэтому функции одноимённых участков можно представить как f(t) – на левом фотоснимке и f(x+τ0) –на правом фотоснимке. Здесь τ0 и является временем задержки поступления сигналов от одноимённых точек. Задержка обусловлена параллаксом – она является его функцией. Коррелятор выполняет операцию, которая может быть описана, например, выражением:
где R(τ) – сигнал на входе коррелятора. Максимум R(τ) будет при τ=τ0.
30. Двойная обратная фотограмметрическая засечка. Построение модели местности.
Почему нам нужна ДОФЗ: потому что у нас нет ЭВО снимков.
Сущность: по левому и правому снимкам стереопары восстанавливают связки проектирующих лучей. Затем, при произвольном расстоянии между вершинами связок, фотоснимки устанавливают относительно друг друга в такое положение, которое они занимали в момент съемки, то есть выполняют взаимное ориентирование. После этого в результате пересечения лучей левой и правой связок образуется модель местности. По опорным точкам выполняют внешнее ориентирование модели.
Этапы ДОФЗ:
построение связок проектирующих лучей (внутренне ориентирование)
взаимное ориентирование фс стереопар
внешнее ориентирование модели
определение координат отдельных точек местности или составление оригинала карты.
Плюсы: можно построить модель местности, зная только 5 ЭВО из 12, а остальные 7 можно получить в результате внешнего ориентирования модели, для чего достаточно трех (четырех) точек.
До внедрения в практику двойной обратной засечки обра-ботка стереопары была очень трудоёмкой, которая требовала определения в поле 4-х опорных точек на каждый фотоснимок. 6-ть ЭВО каждого фотоснимка получали одиночной ОФЗ. Затем прямой засечкой получали координаты точек местности по стереопаре.Взаимное ориентирование позволяет построить модель местности без ЭВО фотоснимков. При этом из 12 ЭО фото-снимков находят 5. Остальные 7 ЭО получают в результате внешнего ориентирования модели, для чего достаточно 3 опорных точек (используют 4 опорные точки).
