1.4. Создание цифрового ортофототрансформированного снимка

В результате цифрового ортофототрансформирования исходный снимок преобразуется в цифровое изображение местности, представляющее собой ортогональную проекцию местности на горизонтальную плоскость.

Принципиальная схема цифрового ортофототрансформированния снимков представлена на рис.1.8.

Рис.1.8

Исходными материалами при цифровом ортофототрансформиро- вании снимков служат:

• цифровое изображение исходного фотоснимка;

• цифровая модель рельефа (в большинстве случаев используется регулярная сетка ЦМР в виде сетки квадратов на местности);

• значение элементов внутреннего и внешнего ориентирования снимков;

• значение параметров внутреннего ориентирования снимка в системе координат цифрового изображения.

Создание цифрового ортофотоснимка выполняется следующим образом.

Сначала формируется прямоугольная матрица цифрового ортофотоснимка, строки и столбцы которой параллельны осям X и Y

геодезической системы координат, а координаты одного из углов матрицы заданы в этой же системе координат. Размер элементов (пикселов) матрицы обычно выбирают приблизительно равными величине ×m, в которой:

-  - размер пиксела цифрового изображения исходного снимка;

- m - знаменатель среднего масштаба снимка.

Значения координат угла создаваемой матрицы выбирают кратными величине элементов матрицы.

Для формирования цифрового ортофотоснимка, каждому элементу цифрового изображения a_ij необходимо присвоить оптическую плотность изображения соответствующего участка местности на исходном цифровом снимке. Эта операция выполняется следующим образом. По значениям индексов i и j элементов матрицы a_ij определяются координаты X, Y центра соответствующего пиксела цифрового ортофотоснимка в

геодезической системе координат.

По координатам X_i, Y_i точки местности, соответствующей центру пиксела, по цифровой модели рельефа определяется геодезическая высота этой точки Z_i.

Определение значения Z_i выполняется методом билинейного интерполирования (рис.1.9).

Рис.1.9

На рис.1.9  X = X_i - X₁, а Y= Y_i - Y₁, где X₁ и Y₁ - координаты узла 1 цифровой модели рельефа.

Высота точки Z_i вычисляется по формуле:

, (1.21)

в которой:

.

По координатам X_i, Y_i, Z_i и значениям элементов внутреннего и внешнего ориентирования снимка вычисляются координаты х,у соответствующей точки на исходном цифровом снимке в системе координат снимка Sхуz.

Вычисления производятся по формулам:

, (1.22)

в которых

.

По координатам х,у и значениям параметров внутреннего ориентирования цифрового изображения определяют координаты точки снимка в системе координат цифрового изображения о_сх_су_с.

В случае использования аффинных преобразований при выполнении внутреннего ориентирования, определение координат выполняется по формулам:

Затем по координатам х_С и у_С вычисляются пиксельные координаты точки

.

По значениям пиксельных координат x_p,y_p точки цифрового изображения снимка, являющимся проекцией центра пиксела матрицы цифрового ортофотоснимка, находят ближайшие к этой точке четыре пиксела цифрового изображения снимка и методом билинейной интерполяции, изложенном в разделе 1.1, по формулам (1.7) определяют значение оптической плотности D_i или цвета, присваемого соответствующему пикселу матрицы цифрового ортофотоснимка. При этом значение величин х_p,y_p определяют по формулам:

.

Таким же образом определяются оптические плотности и цвет всех остальных пикселов цифрового ортофотоснимка.

Помимо метода билинейной интерполяции для формирования цифрового ортофотоснимка применяют метод “ближайшего соседа”, в котором по пиксельным координатам x_p,y_p находят пиксел

цифрового изображения снимка, на который проектируется точка, соответствующая центру пиксела цифрового ортофотоснимка, и значение его оптической плотности или цвета присваивается пикселу цифрового ортофотоснимка.

Метод “ближайшего соседа” позволяет сократить время формирования цифрового ортофотоснимка по сравнением с методом билинейной интерполяции, однако изобразительные свойства формируемого цифрового ортофотоснимка при этом ухудшаются.