- •Наземная фотограмметрия Назначение наземной фотограмметрии
- •Съемочные камеры, применяемые в наземной фотограмметрии
- •Системы координат, применяемые в наземной фотограмметрии. Элементы ориентирования снимка.
- •Основные случаи съемки
- •3. Равноотклоненный случай съемки.
- •4. Равнонаклонный случай съемки.
- •5. Конвергентный случай съемки.
- •Особенности фотограмметрической обработки наземных снимков
- •Определение угловых элементов внешнего ориентирования снимка по контрольным направлениям
- •Проектирование наземной съемки
- •8. Калибровка камер
- •8.1. Введение
- •После съемки этого объекта исследуемой камерой решается обратная засечка, на основе расширенных уравнений коллинеарности:
- •8.4 Калибровка по плоскому тест-объекту
- •8.4. Самокалибровка
- •Трехмерный лазерный сканер
- •На рис.10 показан еще один пример возможного выполнения съемки с помощью трехмерного сканера lms-z420.
Системы координат, применяемые в наземной фотограмметрии. Элементы ориентирования снимка.
В качестве системы координат снимка в наземной фотограмметрии, так же как и в аэрофотограмметрии, применяется система координат, задаваемая координатными метками o’xyz (рис. .1а) для снимков полученных фотокамерой и задаваемая столбцами и строками матрицы изображения o’xyz (рис. .1б), полученного цифровой камерой.
а)
б)
Рис. .1
Ось х этой системы (для фотокамер) проходит через координатные метки 1-2. Началом системы координат является точка о’, получаемая в результате пересечения оси х с линией проведенной через координатные метки 3 и 4. Ось y лежит в плоскости снимка Р и перпендикулярна оси х. Ось z дополняет систему до правой.
Для снимков полученных с помощью цифровой камеры система координат снимка задается следующим образом. Начало системы координат о’ совпадает с пикселем, расположенным в левом нижнем углу матрицы изображения, ось x совпадает с соответствующей строкой, а ось y – с соответствующим столбцом этой матрицы (рис. 1б). Ось z дополняет систему до правой.
Любая точка снимка, например m, имеет в этой системе координат координаты m(х,у,z=0). Центр проекции S имеет в этой системе координаты S ( x=x0, y=y0, z=f ).
f-фокусное расстояние снимка, а х0 и у0 – координаты главной точки снимка-o.
Для восстановления связки проектирующих лучей, сформировавших снимок в системе координат снимка o’xyz, необходимо для каждой точки снимка определить координаты вектора в этой системе координат по измеренным на снимке координатам точки m.
( .1).
Из выражения ( .1) следует, что для восстановления связки проектирующих лучей, необходимо измерить координаты точки и знать значения координат центра проекции S в системе координат снимка f , х0 , y0, которые являются постоянными для данного снимка и называются элементами внутреннего ориентирования снимка.
Более широко в фотограмметрии используют систему координат снимка Sxyz, началом которой является центр проекции S, а оси координат параллельны соответствующим осям системы координат o’xyz.
Так как система координат Sxyz параллельна системе координат o’xyz, то, как известно из аналитической геометрии, координаты векторов в обеих системах координат равны, то есть координаты вектора в системе координат Sxyz определяется выражением ( .1).
Используя данную систему координат снимка можно применить весь математический аппарат, разработанный для фотограмметрической обработки аэроснимков.
Системы координат объекта. Элементы внешнего ориентирования снимка.
Положение точек объекта (местности) по снимкам определяют в прямоугольной пространственной системе координат OXYZ . В зависимости от решаемой задачи в качестве этой системы координат используют:
государственную картографическую систему координат ( в России – Гаусса – Крюгера) для решения топографических задач;
произвольную систему координат, связанную с характерными точками объекта;
базисную систему координат.
Последняя система координат показана на рис. .2
Начало системы координат находится в центре фотографирования левого снимка S1. Ось Z совпадает с вертикалью. Ось X совпадает с проекцией базиса фотографирования на горизонтальную плоскость XY. Ось Y дополняет систему до правой.
Положение и ориентацию системы координат снимка (или, что то же самое – снимка) в системе координат объекта OXYZ определяют элементы внешнего ориентирования снимка .
Положение центра проекции S в системе координат объекта определяют его координаты Xs,Ys,Zs.
Угловая ориентация системы координат снимка относительно системы координат объекта определяется ортогональной матрицей:
( .2)
Элементами этой матрицы являются, как известно, направляющие косинусы, которые зависят от трех углов , , и вычисляются по тем же формулам, что и для аэроснимков.
Геометрическая интерпретация угловых элементов внешнего ориентирования , , показана на рис. .3
Рис. 3
Здесь
- поперечный угол наклона снимка. Угол между осью Z и проекцией оси z на плоскость ZY.
- продольный угол наклона снимка. Угол между осью z и ее проекцией на плоскость ZY.
- угол разворота снимка. Угол лежащий в плоскости снимка между осью x и следом сечения плоскости снимка плоскостью Xz.
Если сравнить эти углы с угловыми элементами внешнего ориентирования аэроснимка, то видно, что они те же самые и имеют туже геометрическую интерпретацию. Единственное отличие заключается в значении угла , которое для наземных снимков равно примерно 90о.
Следует отметить также, что в наземной фотограмметрии в отличии от аэрофотограмметрии углы наклона снимков могут принимать значения от 0о до 360о, в зависимости от решаемой задачи.