3.3 Тестирование модуля внутреннего ориентирования снимков тк-350

При тестировании модуля внутреннего ориентирования снимков особое внимание уделялось исследованию влияния числа зон и «вида» полиномов на учёт систематических ошибок комбинированным методом. Суть метода заключается в том, что весь снимок разбивается на зоны, в пределах каждой из которых систематические ошибки исключаются полиномиальным методом. При проведении экспериментов использовались возможности, заложенные в алгоритме модуля внутреннего ориентирования снимков, т.е. возможность использования полиномов вида (3) и (4), а также автоматического разбиения снимка на зоны и представления всего снимка в виде одной зоны.

При автоматическом разбиении на зоны каждая зона будет ограничена соседними крестами, как показано на рисунке 10. Таким образом, снимок (четверть всего снимка) ТК-350 был разбит на 308 зон.

При проведении исследования в случае использования одной зоны весь снимок ограничивался четырьмя крайними крестами (рисунок 28).

Рисунок 28 – Одна зона

Методика выполнения экспериментов заключалась в следующем.

На первом этапе снимок разбивался на зоны и вычислялись коэффициенты полиномов для четырёх вариантов:

• вариант (3_308) – снимок разбивался на 308, и использовались полиномы (3);

• вариант (4_308) – снимок разделён на 308, и использовались полиномы (4);

• вариант (3_1) – весь снимок представлял собой одну зону, и использовались полиномы (3);

• вариант (4_1) – снимок принят за одну зону, и использовались полиномы (4).

В скобках условно обозначен каждый из вариантов: цифрами 3 и 4 – указано число членов полиномов, цифрами 1 и 308 – число зон. При автоматическом разбиении снимка на зоны для варианта (3_308) некоторые кресты были недостаточно точно отождествлены, поэтому их координаты переизмерялись в ручном режиме. Для варианта (4_308) использовалась загрузка измеренных раннее крестов, поэтому величины ошибок измерения координат x и y при использовании полиномов (3) и (4) были одинаковы.

На втором этапе отдельно для левого и правого снимков выполнялся автоматический набор точек с заданным шагом. Для этого использовался модуль взаимного ориентирования снимков, в котором реализована такая возможность (раздел 2.4). Сначала загружались снимки и файлы-проекты внутреннего ориентирования для левого и правого снимков, соответствующие одному из перечисленных вариантов внутреннего ориентирования. Затем устанавливались координаты точки, принятой за начало отсчёта (в данном случае 0, 0 пиксель) и шаг, с которым производилось измерение координат точек. Шаг был задан равным 357 пикселей как по оси x, так и по оси y. Такое значение шага обеспечивает выбор измеряемых точек близко к крестам, ограничивающих зону, и центру зоны (рисунок 29).

Рисунок 29 – Положение измеряемых точек при шаге 357 пикселей

Нажатием кнопки «Debug» запускается процесс измерения координат, результаты которого записываются в указанный файл. Перед записью файла в измеренные координаты вводятся поправки, рассчитанные по формулам (3) или (4) по значениям коэффициентов, соответствующих одному из приведённых выше случаев. В результате для каждой точки получено четыре набора плоских координат.

На третьем этапе с помощью программы Excel находилась разность координат идентичных точек снимков (в микрометрах). Разности координат точек снимков, соответствующие одинаковому числу зон при разном числе членов полинома (4_1 и 3_1; 4_308 и 3_308) позволяют судить о влиянии вида полинома. Разности координат точек снимков, соответствующие одинаковому числу членов полинома при разном числе зон (4_308 и 4_1; 3_308 и 3_1) свидетельствуют о влиянии размера зоны.

На четвёртом этапе выполнялась визуализация результатов в виде графиков распределения расхождений координат точек по полю снимка для каждого из вариантов сравнения. Визуализация осуществлялась при помощи программного пакета Surfer 7.0. Цветовая шкала графиков показывает величину расхождений одной из координат (х_левое, у_левое, х_правое, у_правое) точки, а оси – положение точки на снимке в пикселях. Такое представление результатов облегчает их анализ, т.к. наглядно показывает не только величины расхождений, но и их распределение по полю снимков (рисунок 30 и 31).

Рисунок 30 – Распределение расхождений абсцисс точек левого снимка при использовании различного вида полиномов и 308 зон

Рисунок 31 – Распределение расхождений абсцисс точек левого снимка при использовании разного числа зон

Графики расхождений координат точек снимков для других случаев аналогичны приведённым на рисунках 30 и 31. Максимальные расхождения координат х и у приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Максимальные расхождения плоских координат точек снимков

Исследуемые варианты	Значение расхождений по абсолютной величине
	x, мкм	y, мкм
4_1 и 3_1	1,8	4,5
4_308 и 3_308	3,5	3,0
4_308 и 4_1	20	22
3_308 и 3_1	26	26

Из анализа полученных результатов сделаны следующие выводы:

• при использовании полиномов вида (3) и (4) структура графиков расхождений координат х и у для левого и правого снимков одинакова;

• на крестах и линиях, ограничивающих зону, расхождения координат при применении различных полиномов равны или близки к 0 (в пределах от минус 0,1 до плюс 0,1 мкм), к центру каждой из зон величина ошибок возрастает, при использовании 308 зон (рисунок 30);

• максимальные разности абсцисс (для левого и правого снимков) при применении различных полиномов составляют около ±3,5 мкм, а разности ординат – около ±4,5 мкм, независимо от числа зон;

• при использовании разного числа зон графики не имеют определённой структуры, а расхождение координат точек достигает 26 мкм;

• из проведённых экспериментов следует, что влияние различных видов полиномов незначительно сказывается на величинах систематических ошибок в плоских координатах точек снимков, в отличие от размера зон.

Для проверки полученных результатов было выполнено взаимное ориентирование снимков по двенадцати точкам для каждого из четырёх вариантов внутреннего ориентирования снимков (3_308, 4_308, 3_1, 4_1). Взаимное ориентирование снимков выполнялось в соответствующем модуле программы Mftec с точностью 10 мкм. Для выявления влияния числа зон и вида полинома вычислены:

• разности координат точек, использованных для взаимного ориентирования (для соответствующих случаев);

• разности элементов взаимного ориентирования снимков для всех случаев предварительной обработки.

В результате получено, что:

• расхождения плоских координат точек снимков при использовании различного числа зон изменяются от минус 10 до плюс 17 мкм по осям х и у;

• расхождения плоских координат точек снимков при использовании различного вида полиномов изменяются в пределах от минус 2 до плюс 2,5 мкм;

• разность элементов взаимного ориентирования снимков при использовании различного числа зон достигает трёх минут;

• разность элементов взаимного ориентирования снимков при использовании различного вида полиномов составляет около 30 секунд. Результаты сравнения элементов взаимного ориентирования приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Максимальные расхождения элементов взаимного ориентирования снимков по абсолютной величине

Элементы взаимного ориентирования	Расхождение элементов взаимного ориентирования
	влияние вида полинома	влияние числа зон
1	29,5	1 09,0
1	18,0	2 31,5
2	7,5	1 45,5
2	20,0	2 24,0
2	28,0	3 03,0

Полученные результаты подтверждают сделанные ранее выводы: влияние вида полинома незначительно сказывается на величинах систематических ошибок в плоских координатах точек снимков, в отличие от числа зон. Рекомендуется использовать разбиение снимка на зоны, ограниченные соседними крестами. Исследование влияния размеров зон, отличающихся от предложенных, не проводилось, так как данный модуль программы Mftec поддерживает только указанные выше варианты.