книги из ГПНТБ / Кучко А.С. Аэрофотография. Основы и метрология

тонкой структуры, худшая — для высокочувствительных аэрофото­ пленок грубой структуры. Применение энергичных проявителей ухудшает контрастно-частотную характеристику аэрофотопленок, особенно высокочувствительных.

Ожидаемая толщина штрихов, которые могут быть раздельно переданы аэрофотопленками при оптимальном проявлении и раз­ личных коэффициентах снижения контраста 7’Л- = 0,8, что соответ­ ствует контрасту (7—10 (см. формулу 53), TN= 0,5 (£7= 3) и 7Л- = = 0,2 ((7=1,5), рассчитана в табл. 23 по известным кривым функ­ ций T(N)a [82, с. 76—99].

Данные табл. 23 подтверждают выводы о преобладающем влия­ нии структуры слоя на резкость фотографического изображения.

Если принять во внимание известное положение, что при оди­ наковом контрасте решетки с большим контрастом будут переда­ ваться меньшие частоты, а с меньшим контрастом — большие ча­ стоты, то данные табл. 23 могут быть использованы для ориенти­ ровочных расчетов размеров линейных объектов, передаваемых аэрофотопленкой при том или ином контрасте. Причем контраст (7= 10 соответствует контрастному ландшафту, (7= 3 — ландшафту среднего контраста, (7=1,5 — малоконтрастному ландшафту.

§46. Оценка метрологического качества проявленного аэрофотоизображения

Проблема отыскания наиболее эффективных критериев, позво­ ляющих объективно и просто оценить измерительные и изобрази­ тельные свойства аэрофотоизображения с учетом назначения аэро­ снимков, еще полностью не решена. В настоящее время ведутся ин­ тенсивные исследования, направленные на решение этой проблемы.

Измерительные свойства аэрофотоизображения, как отмечалось, оцениваются величинами, определяющими нарушение ортоскопии. Мерой нарушения ортоскопии снимка служит дисторсия изображе­ ния, составными элементами которой являются дисторсия оптиче­ ской системы аэрофотоаппарата, неравномерная и местная дефор­ мация аэрофотопленок, смещение точек изображения, обусловлен­

200

ное недостаточно точным выравниванием аэрофотопленки при ее экспонировании и рефракцией атмосферы, а также шторно-щеле­ вым азрофотозатвором.

Изобразительные свойства аэронегатива оцениваются в резуль­ тате определения градационных и структурометрических характе­ ристик, от которых зависит отчетливая передача деталей и рез­ кость изображения — основная характеристика аэрофотоизображепия.

1. Оценка градации аэрофотоизображения

Градация аэрофотоизображения оценивается при помощи кри­

свойство, которое характеризует воспроизведение яркостных разли­ чий фотографируемого объекта.

Установлены следующие обязательные значения градационных параметров аэрофильмов [56; 80, с. 93—101; 82, с. 76—ПО]:

1. Оптическая плотность вуали D0 = 0,2 (для 10% допускается

0,2 <£>о^ 0 ,3).

2.Интегральная плотность аэронегативов (если она измеря­ ется) должна находиться в пределах 0,7—1,1.

3.Максимальная плотность аэронегативов не должна превы­ шать 1,4 до 80% негативов, 1,6—-для 85% (для 15% аэронега­

тивов допускается Dmax= l,8 ). Для хороших аэронегативоз

Dmax = 0 ,8 — 1,0.

4.Минимальная плотность аэронегативов должна превышать плотность вуали не менее чем на 0,3 (для 10% негативов допус­ кается Drnin— D0 =0,2).

5.Аэрофильмы для всех районов, кроме горного и степного,

лучших структурных характеристик аэронегатива следует умень­ шить рекомендованные в настоящее время величины’ упр, отка­ заться от допусков в сторону увеличения и рекомендовать для

Оптические плотности отдельных участков аэронегатива изме­ ряют при помощи денситометров или определяют путем сравнения этих участков с набором эталонных почернений, плотности которых заранее измерены (шкала плотностей). Фактическую величину уПр определяют по результатам измерения изображения оптического клина на каждом кадре фильма или впечатываемого по Обоим кон­ цам, фильма и в некоторых других частях [79, с. 199—220].

Правильность проявления оценивается по соответствию факти­ ческой гаммы упр ее рекомендованному значению урек, а также по величине вуали, которая, кроме продолжительности проявления,

201

характеризует доброкачественность проявителя, его соответствие применяемой аэрофотопленке.

Если упр>урек±0,2, будет перепроявление; при Упр<Урек±0,2 будет недопроявление.

Наиболее универсальным комплектом сенситометрической аппа­ ратуры для оценки фотографического качества аэрофильмов в по­ левых условиях считается комплект ЦНИИГАиК [79, с. 199—220]. Этот комплект состоит из следующих приборов: а) для впечатыва­ ния на аэрофильм оптического клина ОК-1; б) фотоэлектрического регистрирующего денситометра ДФЭП-1, на котором измерение плотностей и построение характеристической кривой производятся одновременно путем накалывания точек на специальном графике; г) цельнокадрового денситометра ЦКД-1, измеряющего интеграль­ ную оптическую плотность всего кадра.

2. С т р у к т у р о м е тр и ч е с к а я о ц е н к а а э р о ф о т о и зо б р а ж е н и я

Отсутствие универсального и простого критерия оценки воспро­ изведения мелких деталей объекта и резкости аэрофотоизображе­ ния обусловливает применение нескольких критериев, которые определяются с учетом задач, решаемых по аэроснимкам и имею­ щейся аппаратуры.

Наиболее полную характеристику влияния отдельных факторов на качество аэрофотоизображения и оценку раздельного воспроиз­ ведения деталей фотографируемого объекта дает контрастно-ча­ стотная функция T(N) ф. Весьма просто и достаточно наглядно раздельное воспроизведение мелких деталей на пороге разрешения характеризуется величиной разрешающей способности. Визуаль­ ному восприятию резкости ближе всего соответствуют градиентные критерии.

О п р ед ел ен и е к о н т р ас тн о -ч а ст о тн о й х а р а к т е р и с т и к и а э р о ф о т о и зо б р а ж е н и я

Функция Т (N)ф всей изобразительной системы может быть рас­ считана или определена непосредственно.

Связь функции T(N) ф всей системы и отдельных ее звеньев определяется формулой (124). В настоящее время еще недоста­ точно изучено непосредственное определение функции T(N)k, ха­

ные способы. Экспериментальное определение функции Т (N) ф чаще всего производится или по фотографическому изображению спе­ циальной миры, или по фотографическому изображению скачка яркости.

Функция Т (N) ф определяется по фотографическому изображе­ нию миры, по результатам микрофотометрирования фотографичес­ кого изображения миры, полученного в лабораторных условиях или при аэрофотографировании с летательного аппарата.

202

Установка для приближенного определения функции Т(И)ф со­ стоит из оптической скамьи ОСК (см. рис. 42) и регистрирующего микрофотометра. В качестве тест-объекта используется мира с по­ степенным изменением частоты штрихов; по ширине линии миры U

N i — -—- . Фотографическое

ц

изображение миры — резольвограмму получают при заданных усло­ виях испытания (условия экспонирования и проявления должны обеспечивать образование лучшей структуры изображения).

В результате сканирования изображения миры на микрофото­ метре в направлении, перпендикулярном направлению штрихов

миры (ширина измерительной щели микрофотометра берется не­ сколько меньше ширины предельно разрешаемого штриха, а длина щели устанавливается по возможности большей, но не больше длины изображения штрихов), получают регистрограмму (рис. 94), на которой

^ 1 max> - ^l m ln> ^ 2 m a x > ^ 2 m l n > ^ 3 m a x > ^ 3 m l n

соответствуют оптическим плотностям фотографического изображе­ ния линий миры. Как видно, увеличение частоты штрихов на регистрограмме сопровождается уменьшением интервала оптических плотностей в изображении миры. Причем, чтобы исключить влияние нелинейности процесса образования оптических плотностей, послед­ ние должны соответствовать прямолинейному участку характерис­ тической кривой, а регистрограмма должна занимать симметрич­ ное положение относительно оси (Ai = A', Д2= Д ', Д3= Д ' . . . )

[118].

Переход от оптических плотностей Du измеренных на регистрограмме, к экспозициям Ни которые необходимо знать для вычисле­ ния коэффициентов передачи контраста T N (см. формулу (222)), выполняется на основе характеристической кривой, построенной по

203

сенситограмме, полученной в тех же условиях, что и резольвограмма.

Для вычисления контраста изображения миры К'к . по изме­ ренным на регистрограмме величинам 6Dj может быть использо­

Для случая, когда контраст объекта Kn = 1, К'к = 1. Переход от коэффициентов Т'к , полученных по П-образной мире, к значениям

TN, соответствующим синусоидальной мире, выполняется по формуле (125). Однако в большинстве случаев такой необходимости не возникает [118].

Получив из рис. 94 значения функ­ ции 7’(Аг)ф, щ для всех частот N, строят (рис. 95) график этой функции, кото­ рый включает контрастно-частотную характеристику Т ^ ) щ микрофотомет­ ра, получаемую из специальных иссле­ дований. Окончательное значение ис­ комой функции Т (АОф изобразитель­

ной системы получается по формуле

Полученная таким образом контрастно-частотная характерис­ тика фотографирующей системы не учитывает влияния сдвига изоб­ ражения. Для учета этого влияния следует обратиться к формулам (124), (178). На рис. 95 показана T(N)W — КЧХ сдвига изображе­ ния и Т w ■—- результирующая КЧХ фотографирующей системы с учетом сдвига изображения. Контрастно-частотная характерис­ тика фотографирующей системы 7’(УУ)ф может быть определена по результатам микрофотометрирования изображения на аэронегативе так называемого скачка яркости-—резкой границы контура между светлым и темным участками. Искомая функция определяется по формуле [33, с. 108—113]

204

~([х / max— максимальный градиент переходной кривой.

Величина фп, тах определяется по результатам микрофотометрирования изображения резкого края и нормирования фактической переходной функции по формуле

веденная к единичному перепаду освещенности; Ет ах и Zimin — максимальное и минимальное значения освещен­ ности, определенные по характеристической кри­ вой и измеренным оптическим плотностям Dmax

и Dmin изображения скачка яркости. Экспериментальные исследования способа с использованием

аэронегативов, полученных в реальных условиях полета, показали практическую пригодность способа. Точность определения КЧХ по аэронегативу в среднем — 4—6% [33, с. 108—ИЗ; 49].

В последнее время частотные методы применяются для опреде­ ления спектров пространственных частот (СПЧ) фотографических изображений [101, 102]. СПЧ фотографического изображения как график функции, описывающей изменение спектральной плотности в зависимости от пространственной частоты, может оказаться весьма полезной характеристикой, так как связан с частотной ха­ рактеристикой реальных объектов, имеющих структуру, отличную от периодической. Для непосредственного определения СПЧ фото­ графического изображения разработаны специальные приборы [102].

О п р ед ел ен и е р а зр е ш а ю щ е й сп особ н ости а эр о ф о т о и зо б р а ж е н и я

Разрешающая способность должна быть определена с точно­ стью 5—10%, что соответствует различимой разнице в качестве

1) аэрофотографирования в реальных условиях полета выло­ женной на местности миры;

2) экспериментального определения разрешающей способности системы аэрофотообъектив — аэрофотопленка и учета влияния сдвига изображения, воздушной дымки и контраста миры;

3) совместного использования контрастно-частотной характе­ ристики объектива и кривой порогового контраста аэрофотопленки с учетом влияния сдвига изображения и других факторов;

205

4) микрофотометрирования изображения скачка яркости и опре деления максимального градиента <рн max-

При практическом применении первого способа обычно фото­ графируют миру абсолютного контраста *. Имея фотографическое изображение миры, находят разрешаемый элемент ее или измеряют диаметр кружка нерезкости при использовании радиальной миры и вычисляют искомую величину разрешающей способности (см. формулы (118) и (119)). Для определения разрешающей способ­ ности изображения, соответствующей мирам пониженного контра­ ста, применяются формулы (218) — (219). Способ аэрофотографи­ рования миры сопряжен с большими затратами и потому применя­ ется редко. Кроме того, на точность способа влияют случайные факторы, что обусловливает большое различие в результатах [82,

с. 76—100].

Сущность второго способа определения разрешающей способно­ сти аэронегатива заключается в следующем.

Разрешающая способность системы объектив — аэрофото­ пленка определяется в лабораторных условиях при помощи опти­ ческой скамьи ОСК (см. рис. 42), для чего при условиях, обеспечи­ вающих лучшую структуру изображения, получают изображение миры в разных точках кадра и по формулам (118) или (119) вы­ числяют разрешающую способность системы объектив—аэрофото­ пленка. Влияние сдвига изображения учитывается по формуле (176) или (177). Для оценки влияния воздушной дымки на разре­ шающую способность применяют формулу [78, с. 185]

(253)

где Kt — исходный контраст тест-объекта;

R — разрешающая способность при исходном контрасте;

К[ — значение контраста, уменьшенное за счет влияния воз­

душной дымки;

R ' — разрешающая способность при контрасте К .'.

Формула (253) дает удовлетворительную сходимость с экспе­ риментальным определением разрешающей способности при исполь­ зовании аэрофотопленок грубой структуры. Применительно к сов­ ременным аэрофотопленкам формула (253) должна быть уточнена

[82, с. 100—110].

Разрешающую способность системы объектив—аэрофотопленка R0,a можно рассчитать, если известны величины разрешающей спо­ собности объектива R0 и аэрофотопленки Дэ, по формуле (175) [107],в которой следует принять RP= R0, э, Ri —R0, R2=Ra [49, с. 121].

В последнее время предлагается [75, 117] разрешающую спо­ собность фотографического изображения Rф определять по двум

206

кривым: кривой КЧХ аэрофотообъектива T(N)0 и кривой порого­ вого контраста применяемой аэрофотопленки (см. § 36) [75, 117, 124]. На рис. 96 приведены КЧХ аэрофотообъективов (см. рис. 47) и кривые порогового контраста основных типов аэрофотопленок [75]: тип 15 (кривая а), тип 17 (кривая б) и тип 18 (кривая в). Для определения разрешающей способности Дф находят точку пе­ ресечения этих кривых и опускают перпендикуляр на ось абсцисс. На рис. 96 показана схема определения Дф для системы аэрофото­ объектив Руссар-63-1в — аэрофотопленка тип 15. Полученная та­ ким образом разрешающая способность отнесена к исходному конт­ расту тест-объекта, она должна быть уменьшена, как и в предыду­

вычисляются по формуле (218), куда входят Дтах— максимальная разрешающая способность аэрофотопленки, приводимая в спра­ вочниках [24], и K 'N— контраст изображения миры, определяемый

формулой (222).

При определении разрешающей способности аэронегатива по максимальному градиенту <рн,max (см. формулу (251)), получаемого в результате микрофотометрирования фотографического изображе­ ния скачка яркости, используется формула [33, с. 108—113]

где СПор — пороговый контраст при визуальном восприятии изобра­

муле (254) определяется со средней ошибкой 4%, при максималь­ ной ошибке — 28%.

207

Приняв для аэрофотопленок высокой чувствительности (тип 15) Спор, 15 = 0,14, напишем на основании уравнения (254) формулы для приближенного расчета разрешающей способности аэронегатива

Разрешающая способность аэронегатива, определенная по этим

Максимальная разрешающая способность аэрофотоизображе­ ния ограничивается турбулентностью атмосферы (см. § 5) и со­ ставляет в угловой мере 2—4" [34].

Г л а в а X I

ПОЗИТИВНЫЙ ПРОЦЕСС В АЭРОФОТОГРАФИИ. ПЕЧАТЬ АЭРОСНИМКОВ

§47. Способы изготовления копий с аэронегативов

Саэронегативов получают два вида позитивных фотокопий: фо­ тоотпечатки (аэроснимки) и диапозитивы.

Ф о т о о т п е ч а т о к с аэронегатива— это аэроснимок, получен­ ный на фотографическом материале с непрозрачной подложкой — фотобумаге, причем размер фотоотпечатка может быть равен раз­ меру исходного негатива (контактный фотоотпечаток) или быть больше (меньше) негатива (проекционный фотоотпечаток). Фото­ отпечатки с аэронегативов служат для изготовления фотосхем, фо­ топланов и т. п.

Ди а п о з и т и в представляет собой позитивную копию, изготов­ ленную на светочувствительном материале с прозрачной подложкой (пленка, стекло). Диапозитивы широко применяются при измери­ тельных работах, а также при дешифрировании и микрофильмиро­ вании. В настоящее время фотограмметрические работы на стерео­ проекторе, стереопланиграфе и других стереофотографических при­ борах выполняются с использованием диапозитивов. Изготовляют

208

диапозитивы, точно соответствующие размеру негативов, а также уменьшенные диапозитивы.

Печать аэроснимков (изготовление фотоотпечатков) произво­ дится: при летносъемочных работах в отряде воздушных съемок (летносъемочной партии) и при фотограмметрических работах — в фотоцехе предприятия. Диапозитивы изготовляют обычно в фото­ цехе предприятия, производящего фотограмметрические работы.

Для изготовления фотоотпечатков с негативов и диапозитивов применяют контактную и проекционную печать.

При контактной печати для изготовления фотоотпечатков и диа­ позитивов эмульсионный слой позитивного материала приводится в тесное соприкосновение (контакт) с эмульсионным слоем нега­ тива; экспонирование позитивного материала осуществляется через негатив. Для контактной печати используются различные копиро­ вальные приборы: КП-8, КП-10, электронно-копировальные при­ боры и др.

Каждый копировальный прибор имеет осветитель, прижимное и транспортирующее устройства, а также экспонатор или автома­ тический регулятор экспозиции. Приборы для проекционной печати, кроме того, имеют объектив, при помощи которого проектируется аэронегатив, и экран, где укрепляется позитивный фотоматериал. При проекционной печати аэроснимков и диапозитивов применя­ ются фототраисформаторы, специальные фотоувеличители и щеле­ вые приборы для ортогонального проектирования. В зависимости от устройства осветителей получают или направленный свет (конденсорный осветитель), или рассеянный (осветители с матовым стеклом—-рассеивателем). Учитывая влияние осветителя на каче­ ство получаемого изображения, следует осветитель и проекционный объектив рассматривать как единый блок—-оптическую систему прибора.

§ 48. Фотографические материалы для изготовления фотокопий с аэронегативов.

Аэрофотобумага

В зависимости от типа подложки различают три вида позитив­ ных фотоматериалов: фотопластинки, фотопленки и фотобумагу. Для печати аэроснимков применяется аэрофотобумага, чаще всего бромосеребряная «Унибром» семи градаций по контрастности. Используются также аэрофотобумага Н-1 на неразмокаемой под­ ложке и позитивная пленка АП-1 на непрозрачной пигментирован­ ной основе.

коэффициент контрастности, фотографическая широта и светочув­ ствительность.

Однако для фотобумаг (рис. 97) эти характеристики несколько отличаются от рассмотренных ранее соответственных характеристик