Flight direction – направление полёта; tk-350 frame – снимок (кадр) тк-350; kvr-1000 frame – снимок квр-1000; kvr-1000 frame overlap – перекрытие снимков квр-1000

Рисунок 3 – Взаимное размещение снимков ТК-350 и КВР-1000

Панорамные снимки обладают более сложной геометрией, чем обычные снимки центральной проекции. Изображение местности проектируется на фотопленку через щель, путём поворота двух проектирующих зеркал. В процессе построения изображения щель перемещается равномерно с заданной скоростью по цилиндрической поверхности, на которую натянута плёнка, а величина экспозиции регулируется путём изменения ширины щели [2, 19].

Щель касается цилиндрической поверхности по её образующей. Таким образом, снимок КВР-1000 представляет собой цилиндрическую поверхность, развёрнутую в плоскость, а проекция щели параллельна короткой стороне снимка. Схема получения панорамного изображения показана на рисунке 4 [2].

1 – вращающиеся зеркала; 2 – цилиндрическая поверхность проецирования изображения; 3 – щель; 4 эксцентриситет оптической оси объектива

Рисунок 4 – Принципиальная схема получения изображений панорамным фотоаппаратом

В оборудование камеры КВР-1000 входит два защитных стекла. Первое стекло установленное перед линзой, предназначено для защиты от внешнего теплового потока, второе – рядом с линзой, обеспечивает герметическую изоляцию спускаемого модуля космического аппарата. Светофильтры ОС-14 установлены перед щелью. Схема камеры КВР-1000 показана на рисунке 5 [19].

Direction of flight – направление полёта; direction of film movement – направление перемещения фильма; front mirror – переднее зеркало; back mirror – заднее зеркало; lens system – система линз (объектив); exposing slit – экспозиционная щель; light filter – светофильтр.

Рисунок 5 – Схема камеры КВР-1000

Для компенсации сдвига изображения вдоль маршрута съёмки (параллельно щели) используется оптическая компенсация, которая осуществляется путём смещения оси вращения зеркал, проектирующих изображение местности на фотоплёнку, относительно оптической оси объектива на 26,07 мм [19]. Камера КВР снабжена устройством компенсации сдвига изображения путём смещением фотоплёнки против движения щели. Таким образом, вдоль маршрута съёмки изображение местности на фотоплёнке в центре кадра при экспонировании останавливается, а на краях перемещается в обратную сторону к направлению полёта. Происходит как бы перекомпенсация сдвига изображения, вносящая дополнительные геометрические искажения снимка [2].

Для синхронизации поворота сканирующих зеркал и движения фильма используется высокоточная система приводов. Сканирующий привод обеспечивает построение изображения с заданной скоростью, при этом фильм перемещается вторым приводом со скоростью, равной скорости вращения зеркал. Ошибка синхронизации составляет не более 1% [19].

Щелевой затвор, установленный на поверхности барабана (вместе со светофильтром), обеспечивает заданное время экспонирования путём изменения ширины щели в диапазоне от 0,3 до 15 мкм. Специальный блок, объединённый с щелевым затвором, осуществляет впечатывание координатных меток и временных марок на краях кадра. Координатные метки представляют собой штрихи. Начало этих штрихов соответствует углам панорамирования минус 10, 0, плюс 10. Точное значение углов определяется индивидуально при калибровке каждой камеры. Марки делят весь кадр длиною 720 мм на четыре части, что необходимо для процесса обработки изображения. Временные марки впечатываются с частотой 128 Гц [19].

Центральная часть снимка в пределах ±10 от надира обладает свойствами, близкими к центральной проекции, и позволяет выполнять фототрансформирование изображения даже традиционным способом. Края снимка, в пределах углов панорамирования от ±10 до ±20, необходимо трансформировать двойным трансформированием по частям. При этом, чем участок ближе к краю снимка, тем меньше он должен быть по размеру, например до формата 10х10 см на экране (в масштабе карты) [2].

Фильм хранится в кассете камеры КВР-1000. Шесть рулонов плёнки используется в системе, оснащённой специальным устройством смены рулонов. Механизм перемещения фильма также включает в себя систему, позволяющую получать изображение в пределах фильма или отдельных кадров [19].

Для решения задачи цифровой обработки изображений панорамных снимков необходимо иметь точные данные об элементах внутреннего ориентирования панорамных снимков, к которым относятся [2]:

• значение фокусного расстояния объектива съёмочной камеры;

• координаты главной точки снимка;

• данные дисторсии объектива в пределах щели;

• радиус цилиндрической поверхности, на которую натягивается фотоплёнка;

• эксцентриситет главной оптической оси объектива относительно оси вращения зеркал;

• экспозиция в пределах кадра, или щели, или между соседними временными метками (последнее предпочтительнее).

В камере КВР-1000 есть специальный модуль, позволяющий впечатывать вспомогательную информацию в межкадровый промежуток. Эта информация включает номер фильма, номер кадра и W/H код [19]. Отношение W/H или W/H код необходимо знать при решении задачи компенсации сдвига изображения, так как скорость перемещения изображения в фокальной плоскости камеры пропорциональна отношению скорости космического аппарата к высоте полёта [4]:

(2)

где v – скорость перемещения изображения;

f – фокусное расстояние камеры;

W – истинная скорость космического аппарата;

H – высота полёта.

Кроме информации об элементах внутреннего ориентирования желательно иметь также приближённую информацию об элементах внешнего ориентирования снимков: координаты центра снимка в системе координат создаваемой карты и азимуты трассы полёта ИСЗ [4].

Высокоточная разработка панорамной камеры КВР-1000 и данные калибровки всех необходимых параметров (дисторсия объектива, децентрация оси вращения зеркал, координатные и временные марки, W/H код), обеспечивают получение высокоточных панорамных снимков, пригодных для создания крупномасштабных фотопланов и ортофотопланов [19].