- •Фотограмметрия Введение
- •Теория одиночного снимка Снимок как центральная проекция местности.
- •Некоторые свойства центральной проекции
- •Теория одиночного снимка
- •1.6 Построение и уравнивание маршрутной и блочной фототриангуляции по методу связок
- •1.7 Построение и уравнивание маршрутной и блочной сети фототриангуляции по методу связок с самокалибровкой
- •Цифровое трансформирование снимков
- •1.1. Назначение и области применения цифрового трансформирования снимков
- •1.2. Наблюдение и измерение цифровых изображений
- •1.3. Внутреннее ориентирование снимка в системе координат цифрового изображения
- •1.4. Создание цифрового ортофототрансформированного снимка
- •1.5. Создание цифровых фотопланов
- •1.6 Оценка точности цифровых трансформированных фотоснимков и фотопланов
- •Теория стереопары снимков
- •1. Методы наблюдения и измерения стереопар снимков
- •1.1. Основы монокулярного и бинокулярного зрения
- •1.1.2 Стереоскопическое наблюдение снимков
- •1.3 Способы измерения стереопар снимков
- •1.2 Способы наблюдения и измерения стереопар цифровых снимков.
- •1.3 Автоматизированные методы измерения точек на стереопаре цифровых снимков
- •1.3.1 Площадные методы отождествления одноименных точек
- •1.3.2 Методы основанные на выделении элементов изображения
- •1.3.3 Методы, использующие связи между элементами изображения
- •1.7 Формулы связи координат точек местности и их изображений на стереопаре снимков (прямая фотограмметрическая засечка).
- •1.8 Формулы связи координат точек местности и координат их изображений на стереопаре снимков идеального случая съемки.
- •1.9 Определение координат точек местности по стереопаре снимков методом двойной обратной фотограмметрической засечки.
- •1.10 Условие, уравнения и элементы взаимного ориентирования снимков.
- •1.11 Определение элементов взаимного ориентирования.
- •1.12 Построение фотограмметрической модели.
- •1.13 Внешнее ориентирование модели. Элементы внешнего ориентирования модели.
- •А - точка объекта
- •1.14 Определение элементов внешнего ориентирования модели по опорным точкам.
- •1.15 Определение элементов внешнего ориентирования снимков стереопары.
- •Пространственная фототриангуляция
- •1.1. Назначение и классификация методов пространственной аналитической фототриангуляции
- •1.2. Маршрутная фототриангуляция методом продолжения
- •1.2.1. Построение фотограмметрических моделей
- •1.2.2. Построение модели маршрута
- •1.2.3. Внешнее ориентирование модели маршрута
- •Устранение систематических искажений маршрутной сети по опорным точкам
- •1.3. Блочная фототриангуляция по методу независимых маршрутов
- •1.4. Построение и уравнивание маршрутной и блочной фототриангуляции по методу независимых моделей
- •1. Классификация съемочных систем дистанционного зондирования
- •2 Системы координат сканерных съемочных систем и полученных ими изображений
- •3 Восстановление проектирующих лучей в системе координат сканера
- •4 Связь координат точек местности и их изображений на сканерных снимках
- •5 Методы получения стереопар сканерных снимков
- •6 Особенности фотограмметрической обработки изображений, полученных радиолокационными системами бокового обзора (рлс бо)
- •7 Определение координат точек объекта по радиолокационным изображениям
- •8 Определение координат точек местности по стереопаре радиолокационной съемки
1.1.2 Стереоскопическое наблюдение снимков
Стереоскопический эффект. Восприятие пространственного положения предметов и их формы возможно и по паре перекрывающихся фотоснимков, полученных с разных точек фотографирования, на которых изобразились эти предметы.
Допустим, что плоскости Р1 и Р2 (рис.1.1.2) – рис.1.1.2
рис.1.1.2
фотоснимки, на которых изобразились предметы пространства А и В в соответственных точках a’1, b’1, a’2, b’2. Если теперь удалить предметы А и В и одновременно рассматривать левым глазом фотоснимок Р1, а правым – Р2, то получим мнимое объемное изображение этих же предметов. Это ощущение пространственного расположения объектов при рассматривании стереопары снимков называют стереоскопическим эффектом (стереоэффектом). Причина возникновения стереоэффекта – наличие разности продольных параллаксов одноименных точек, которые при рассматривании фотоснимков преобразуются в физиологические параллаксы, т.е. дуга a1b1 не равна дуге a2b2.
Видимое пространственное изображение сфотографирован-ных объектов или местности при рассматривании пары фото-снимков называют стереоскопической моделью.
Бинокулярное зрение с непосредственным ощущением расположения предметов в пространстве или их объемной формы называют стереоскопическим. Характерной особенностью бинокулярного и стереоскопического зрения является слияние двух изображений, фиксируемых раздельно каждым глазом, в одно изображение, осуществляемое в зрительных центрах головного мозга.
Для получения устойчивого стереоэффекта, как следует из особенностей бинокулярного зрения, необходимо выполнить ряд условий. Во-первых, фотоснимки одного и того же предмета или участка местности должны быть получены из различных точек пространства, причем их разномасштабность не должна превышать 16%. Во-вторых, фотоснимки необходимо расположить так, чтобы каждым глазом наблюдался один снимок, и соответственные зрительные лучи лежали примерно в одной базисной плоскости. В-третьих, каждому значению параллактических углов (они не должны превышать 160) должна обеспечиваться соответствующая аккомодация глаз.
В зависимости от расположения фотоснимков стереопары друг относительно друга можно получить прямой (рис.1.1.3 а), обратный (рис.1.1.3 б) или нулевой (рис.1.1.3 в) стереоэффект. На рисунках заштрихованы перекрывающиеся части фотоснимков стереопары.
рис.1.1.3 а рис.1.1.3 б рис.1.1.3 в
1.3 Способы измерения стереопар снимков
Способы измерения снимков основаны на свойствах монокулярного или стереоскопического зрения и подразделяются на две группы:
- монокулярные способы измерения;
- стереоскопические способы.
Независимо от способа измерения и применяемых приборов в поле зрения необходимо ввести измерительную марку, с помощью которой осуществлялось бы визирование на выбранные точки снимков
Кроме того, измерительная марка либо снимки должны иметь необходимые движения, связанные с каким-либо мерным устройством.
Наиболее распространенные виды измерительных марок, применяемых в фотограмметрических приборах, показаны на рис.1.1.4. Чтобы отчетливо видеть марку на фоне снимков различной плотности, используют светящиеся марки разных цветов.
рис.1.1.4
Монокулярные способы применяются в основном для измерений координат точек одиночных снимков и выполняются, как правило, монокулярно1 с использованием монокомпараторов или универсальных измерительных микроскопов.
На рис.1.1.6 показана схема монокомпаратора МК-I Керна (Швейцария). В этом приборе на стеклянной пластине 1 нанесены координатные оси X и Y. Шкалы x и y также награвированы на стеклянных пластинах 2 и связаны с измерительной маркой 3. Измерительная марка может быть наведена на любую точку снимка Р и по шкалам 2 отсчитываются координаты этой точки.
рис.1.1.6
Стереоскопические способы применяются для измерения координат точек пары снимков.
Принцип измерений координат точек пары снимков заключается в следующем. Пусть с плоскостями снимков Р1 и Р2 (рис.1.1.7) совмещены 2 марки: m1 – c фотоснимком Р1, m2 – c фотоснимком Р2. При стереоскопическом рассматривании фотоснимков и марок наблюдатель будет одновременно видеть мнимую пространственную модель и одну мнимую марку М вместо двух действительных.
рис.1.1.7
Перемещение марок в плоскости фотоснимков параллельно глазному базису вызовет изменение положения мнимой марки М по глубине и в плане. Благодаря этому мнимую марку можно совместить с любой точкой видимой модели. Очевидно, что при совмещении мнимой марки с точкой модели, действительные марки m1, m2 будут находиться в соответственных точках стереопары. Учет величин перемещения действительных марок позволяет измерить координаты и параллаксы точек пары снимков.
Чтобы наблюдатель мог видеть модель, необходимо выполнить одно из основных условий получения устойчивого стереоэффекта – каждый глаз должен видеть изображение только одного фотоснимка.
Точность измерений как монокулярными, так и стереоскопическими способами зависит от многих причин. К основным факторам, определяющим точность измерений координат точек фотоснимков, относятся:
инструментальные погрешности прибора, с помощью которого выполняются измерения;
ошибки фотоснимков и их разрешающая способность;
погрешности отождествления одноименных точек;
точность визирования на контурные точки фотоснимков.
В свою очередь точность монокулярного и стереоскопического визирования зависит от: остроты зрения наблюдателя, увеличения оптической системы прибора, качества и размера измерительных марок, их контраста относительно наблюдаемого изображения, освещенности снимков и модели и т.п.
Точность монокулярного визирования. При рассматривании невооруженным глазом точки а снимка (рис.1.1.11) и измерительной марки m, наблюдатель заметит их несовмещение, если оно рассматривается под углом, превышающим остроту монокулярного зрения . Ошибку несовмещения можно посчитать по формуле:
= (1.1.1)
где D – расстояние наилучшего зрения.
рис.1.1.11 рис.1.1.12
Если D = 250 мм, = +-45” и 20”, то точность совмещения марки и точки снимка будет характеризоваться величиной ml1 = 55 мкм и ml2 = 24 мкм, соответственно для монокулярного зрения первого и второго рода.
Стереоскопические наведения марки выполняются с большей точностью. Наблюдатель заметит несовмещения марки m и точки модели а (рис.1.1.12) по глубине, если разность параллактических углов (m -a) будет больше остроты стереоскопического зрения .
Из рассмотрения подобных треугольников OOa и mba, получим:
=
= D
тогда = (1.1.2)
Ошибку в плановом положении для точки, расположенной в центре стереомодели, можно посчитать по формуле:
= или (1.1.3)
= (1.1.4)
Подставим в эти выражения D = 250 мм, bГ = 65 мм, = +-30” и +-10”, получим D1 = +- 140 мкм, D2 = +- 47 мкм и в плане ml1 = +-18 мкм, ml2 = +-6мкм. Величины D1,D2, ml1 и ml2 характеризуют точность стереоскопического наведения марки по глубине и в плане соответственно для бинокулярного зрения первого и второго рода.
В практике фотограмметрических работ измерения координат точек фотоснимков и модели выполняются, как правило, несколькими приемами, что позволяет повысить точность измерений.
Увеличение наблюдательной системы приборов так же обеспечивает повышение точности измерений. Для фотоснимков с высокой разрешающей способностью и контрольных сеток принято считать, что ошибка визирования обратно пропорциональна увеличению наблюдательной системы. Учитывая это формулы (1.1.1), (1.1.2), (1.1.4) примут вид:
=
D= (1.1.5)
ml mp
где V – коэффициент увеличения наблюдательной системы прибора.
Но увеличение наблюдательной системы прибора не может быть беспредельным, так как точность визирования повышается с возрастанием, тем медленнее, чем меньше разрешающая способность фотоснимков. Это можно объяснить тем, что с возрастанием увеличения, во-первых, число контуров, попадающих на желтое пятно глаза наблюдателя, уменьшается, так как уменьшается поле зрения; во-вторых, снижается контраст изображения.