1. Фотограмметрия: определение, назначение, краткие исторические сведе­ния

Фотограмметрия – техническая наука изучающая методы определения размеров формы и положения объектов на плоскости или в пространстве по их фотографическому или нефотографическому изображению.

Фотограм. получило наибольшее развитие при картографировании территории, при решении маниторинга территории, при изысканиях проектирования, неконструкции и содержании объектов, при решении дорожной планировки территории, проведении обмерительных работ сущ. арх. объектов.

Широкое использование фотограмметрии в народном хозяйстве

и обороне страны обусловлено следующими ее достоинствами :

1) высокой точностью измерений и информации об объекте

2) большой производительностью труда, достигаемой благодаря

тому, что измеряют не сами объекты, а их изображения;

3) полной объективностью и достоверностью результатов измерений,

4) возможностью получения в короткий срок информации о

состоянии всего объекта и отдельных его частей.

5) возможностью изучения неподвижных и быстро или медленно

движущихся объектов, а также скоротечных или медленно проходящих

процессов

6) исследованием объектов дистанционным (бесконтактным) методом.

Краткие исторические сведе­ния

Фотограмметрия появилась в середине XIX века, практически одновременно с появлением самой фотографии. Применять фотографии для создания топографических карт впервые предложил французский геодезист Доминик Ф. Араго примерно в 1840 г.

Начальный период развития фотограмметрий, продолжавшийся до 1900 г., характеризуется возникновением, разработкой ее основ и эпизодическим применением для решения локальных задач в

интересах военной разведки и картографирования.

В России методы фотограмметрии начали применять в последние десятилетия XIX в. Первые воздушные снимки в России были получены 18 мая 1886 г. командиром военно-воздухоплавательнои части поручиком (впоследствии - генерал-леи-тснантом) А. М. Кованько

Второй этап развития фотограмметрии, продолжавшийся с начала и до 60-х гг. XX в., характеризуется становлением, развитием и массовым применением методов аэрофототопографической съемки на базе специальных фотограмметрических приборов.

Третий этап развития фотограмметрии, продолжавшийся с на чала 1960-х до середины 1980-х гг., характеризуется развитием и мае совым использованием аналитических методов.

Современное состояние фотограмметрии характеризуется массовым применением цифровых методов обработки материалов аэ-ро- и космической съемки, базирующихся на достижениях аналитической фотограмметрии и теории компьютерного зрения, машинной графики и распознавания образов, теории сигналов и теории информаций, вычислительной геометрии и многих других отраслей знаний.

2. Фотоаппарат: назначение и устройство и основные характеристики.

Фотоаппара́т— устройство для получения и фиксации неподвижных изображений материальных объектов при помощи света.

Фотоаппарат состоит из: Корпус, к которому крепится объектив, кассета и элементы работы фотоаппрата.

Объектив – главная часть фотоаппарата, с его помощью строится изображение, снимаемого объекта.

Кассета – предназначена для светочувствительного слоя , для его размещения.

Затвор и диафрагма – С помощью затвора регулируется вытяжка, т.е. втемя в течении которого свет проходит через объектив и попадает на светочувствительный слой.

Диафрагма – предназначена для регулирования интенсивности свет. потока, проход. через объектив.

Идеальная оптич система:

F и F`- передний и задний фокусы, линии, проход. через фокусы – оптическая ось объектива.

AB=L и ab=l – объект съемки и его изображение.

D – расстояние до объекта съемки.

d – расстояние до изображ объекта.

f и f`- перед и задн фокусные расстоя-ния.

S₁ и S₂ – перед (центр фотографирования) и задн ( центр проектирования) главные точки объектива

Х – расстояние от объекта до перед фокуса F

X` - расст от изображ до задн фокуса F`

PP– фокальная плоскость

H₁ H₁ и H₂ H₂ – главные плоскости объектива

Плоскости проход через F и F`наз – главные фокальные плоскости

Из рис следует, что линейное поперечное увеличение β опред. Масштаб изображения.

β = d/D =l/L=f/x=x`/f => 1/f=1/d+1/D => Гл. Формула оптики.

3. Фотообъектив. Его основные характеристики.

Фотограф объектив – ценрированная оптическая система, строящая обратное действит изображение.

Объектив – представ собой сложную оптическую систему, состоящую из комбинации собирательных и рассеивающих линз и предназначенную для получения действительного обратного изображения фотографируемого объекта. Все линзы объектива ограничены шаровыми поверхностями различных радиусов и центрированы относительно прямой, проходящей через центры кривизны всех линз. Эта прямая называется главной оптической осью, а совпадающий с ней луч - главным оптическим лучом.

Хроматич операция – явл следствием дисперсии света при прохождении им линз объектива. Чем больше длина волны, тем меньше показат приломления и больше фокусное расстояние.

Уменьшение хром опер осущ путем сочет + и – линз с разн коэф приломления.

Сферическая операция – возник из-за несовпад фокусов крайн и центр лучей.

Дисторсия объектива – вызыв искаж подобия изображения.Она явл следствием искрив прямолин хода луча при прохожд им объектива.

Если нет дисперсии α=α

tgα`/tgα >1, то дисторсия полодит.

Дисторсия привод к искривл, особ на краю снимка прямых линий.

Ее необходимо учитывать при провед съемки в целях получ данных об объекте с высок точностью.Поэтому для фотоаппарата должна быть выполн калибровка объектива.

Характеристики объектива:1. Фокусное расстояние 2. Угол поля изображения 3. Ртносит отверстия 4. Разреш сила объектива

Фокусное расстояние – с его помощью можно менять масштаб изображения. Можно предвычислить ожид масштаб и расст-е до объекта съемки. 1/m=f/H

Угол поля изображения – опред центр яасть угла поля зрения, в котор изображ, снимаемого объекта будет получ четко и ясно.

l=2f*tgβ – опред формата кадра

Относит отверстия – выраж отношением диамеьра действ отверстия объектива i к фокусн расстоянию. 1/(f/i)=1/K K- число стоящ на объективе

Относит отверстия позволяют опред: светосилу объектива и глубину резкозти изображ.

Светосила объектива – отношение освещ. Созд объективом на освещ слое к яркости объекта J=E/B Чем больше светосила, тем мегьше необход при съемке выдежка.

Глубина резкости изображ – опр отрек сним пространства, получ на снимке резко.D

Гиперфакальное расстояние – расстояние от объектива фотоап до ближ границы снимаем объекта, где изображ будет всегда резким. Она ывелич при уменьш действит отверстия объектива. F=f²/ϭK

4. Основная формула оптики, масштаб изображения, разрешающая сила объектива.

1/f=1/d+1/D => Гл. Формула оптики

Разрешающая способность снимка зависит от разрешающей

силы объектива фотокамеры и разрешающей способности эмульсионного

слоя и характеризует их свойство раздельно изображать

мелкие детали объекта.

Разрешающая сила реального объектива ограничена дифракцией

света. Дифракция, в основе которой лежит волновая природа

света, нарушает прямолинейное распространение лучей и создает сложное распределение освещенности в плоскости изображения. В результате этого точка изображается в виде круглого пятна, окруженного большим числом темных и светлых дифракционных колец с постепенно убывающей яркостью. В идеальном объективе 84 % световой энергии сконцентрировано

Разрешающая сила объектива выражается наименьшим углом между лучами, изображающими две точки раздельно, или числом различимых линий на 1 мм изображения. В угловой мере разрешающая

сила объектива Ф" = 140"/d, (2.9) где d — диаметр отверстия объектива, выраженный в миллиметрах,

а в линейной мере R = 16904 /fоб- (2.10) Если d : fo6 = 1 : 6, то R = 282 лин/мм.

Формулы (2.9) и (2.10) позволяют определить теоретическую разрешающую силу объектива. Фактическая разрешающая сила объектива значительно меньше теоретической. Это объясняется

наличием в каждом объективе различных искажений. Для определения фактической разрешающей силы объектива рассматривают под большим увеличением изображение миры, полученное в фокальной плоскости при помощи коллиматора.

R=1/1d d-толщина отдельно взят линии

Разрешающую способность можно определить различными способами:

1/R_c=1/R_{объектива}+1/R_{фотоаппарата}

По радиальным миррам, расположенным на фотоснимке, определяется по формуле:

R=N/d

Где N – число черно-белых сегментов

П – 3.14

D – диаметр круга, расположенного на пересечении радиальных мирр

(кружка нерезкости).

Масштаб – отношение отрезка на плане к реальному расстоянию.

M=L/l=L_0*m/ l l/m=f/H

5. Светочувствительные материалы: назначение и основные характеристики.

Светочувстви́тельные материа́лы— химические соединения, вещества, биологические светочувствительные материалы, электронные устройства произвольной сложности, которые под действием электромагнитного излучения (в том числе — видимого света) меняют свои структурные или физико-химические свойства.

Светочувствит слои

Действ света на светочувствит слой вызыв хим реакцию по превращ в-ва из одного сост в другое.

Такое хим превращ поглощающего в-ва из-за действ света наз – Фотохимической реакцией.

Хим превращ зависит от кол-ва света поглощ данным в-вом при освещ.

Кол-во света опред произв освещ светочувств слоя на время его освещ.

H=Et  Экспозиция ( правильно подобрать выдержку и диафрагму)

В результате действ света на светочувствит материвл в нем возник скрытое изображение.

В фотограф процессе наиб широкое прим при изготов фоточувствит слоев нашли галойдные соли серебра.

Наиб чувств из таких галойдов – бромистое серебро AgBr

Чувтв слой состоит из:светочувтвит слой и подложка(бумага,стекло)

Основной хар-кой светочувст слоя явл его светочувствительность (обратная экспозиция).

Основные свойства: светочувствительность, контрастность, спектральная чувствительность, фотографическая широта, фотографическая вуаль, разрешающая способность.

Светочувствительность- способность светочуаств слоя созд после экспониров и проявления, фотоизображение. Чем меньше чувствительность, тем больше света нужно для создания одинаковых почернений фотослоя.

Фотографическая широта - способность фотоматериала правильно воспроизводить интервал яркостей объекта съемки.

Коэффициент контрастности - показатель, обратный фотографической широте - показывает способность фотоматериала тем или иным различием почернений передавать различие яркостей объектов съемки.

Спектральная чувствительность - определяет степень реагирования эмульсионного слоя на различные цвета спектра. Чтобы негативные фотоматериалы были чувствительны к различным лучам спектра, в эмульсионный слой вводят оптические сенсибилизаторы. (несенсибилизир. ортохром, изохром, панхром, изопанхром.)

Фотографическая вуаль - способность фотоматериала к почернению под воздействием проявителя даже в тех местах, на которые свет не действовал.

Разрешающая способность - характеризуется количеством линий, раздельно передаваемых на 1 мм эмульсионного слоя.

6. Светофильтры и светочувствительный материал: назначение и основные характеристики.

Светофильтры кот меняют состав того потока свет энергии.

Светофильтры – оптич системы изм спектральный состав и велич проход через них потока лучист энергии в диапазоне от 0,1 – 30мкм 100-3000 км.

Видимый спектр 0.4 – 0.75 мкм

Светофильтры бывают:

• Монохроматические (пропуск лучи одной очень узкой зоны спектра)

• Субтрактивные (поглощ лучи олной узкой зоны спектра)

• Селективные (пропуск лучи одной, но довольно широкой зоны спектра)

• Компенсационные (служ для приближ цветочувств системы (светофильтр + фотослой) к зрит восприятию человеч глаза.

Использ худ фотограф

Одной из хар-тик – явл его кратность.

Кратность показ во сколько надо увеличить выдержку при фотограф при использ данного светофильтра.

Светочувстви́тельные материа́лы— химические соединения, вещества, биологические светочувствительные материалы, электронные устройства произвольной сложности, которые под действием электромагнитного излучения (в том числе — видимого света) меняют свои структурные или физико-химические свойства.

Светочувствит слои

Действ света на светочувствит слой вызыв хим реакцию по превращ в-ва из одного сост в другое.

Такое хим превращ поглощающего в-ва из-за действ света наз – Фотохимической ревкцией.

Хим превращ зависит от кол-ва света поглощ данным в-вом при освещ.

Кол-во света опред произв освещ светочувств слоя на время его освещ.

H=Et  Экспозиция ( правильно подобрать выдержку и диафрагму)

В результате действ света на светочувствит материвл в нем возник скрытое изображение.

В фотограф процессе наиб широкое прим при изготов фоточувствит слоев нашли галойдные соли серебра.

Наиб чувств из таких галойдов – бромистое серебро AgBr

Чувтв слой состоит из:светочувтвит слой и подложка(бумага,стекло)

Основной хар-кой светочувст слоя явл его светочувствительность (обратная экспозиция).

Основные свойства: светочувствительность, контрастность, спектральная чувствительность, фотографическая широта, фотографическая вуаль, разрешающая способность.

Светочувствительность- способность светочуаств слоя созд после экспониров и проявления, фотоизображение. Чем меньше чувствительность, тем больше света нужно для создания одинаковых почернений фотослоя.

Фотографическая широта - способность фотоматериала правильно воспроизводить интервал яркостей объекта съемки.

Коэффициент контрастности - показатель, обратный фотографической широте - показывает способность фотоматериала тем или иным различием почернений передавать различие яркостей объектов съемки.

7. Фотографическая съемочная система: назначение и характеристика ее составных частей.

Фотограф съемочная система – совокуп технич средствр регистрирующ электромаг излуч, поступ от объекта (0.4 – 0.76 мкм)

Фотограф метод позвол зафиксир предмет или явление в опр момент времени с послед его изучением по получ фотограф изображению.

ФСС состоит из: Фотоаппарата и Светочувств материала.

Фотоаппара́т— устройство для получения и фиксации неподвижных изображений материальных объектов при помощи света.

Фотоаппарат состоит из: Корпус, к которому крепится объектив, кассета и элементы работы фотоаппрата.

Объектив – главная часть фотоаппарата, с его помощью строится изображение, снимаемого объекта.

Кассета – предназначена для светочувствительного слоя , для его размещения.

Затвор и диафрагма – С помощью затвора регулируется вытяжка, т.е. втемя в течении которого свет проходит через объектив и попадает на светочувствительный слой.

Диафрагма – предназначена для регулирования интенсивности свет. потока, проход. через объектив.

Светочувстви́тельные материа́лы— химические соединения, вещества, биологические светочувствительные материалы, электронные устройства произвольной сложности, которые под действием электромагнитного излучения (в том числе — видимого света) меняют свои структурные или физико-химические свойства.

Светочувствит слои

Действ света на светочувствит слой вызыв хим реакцию по превращ в-ва из одного сост в другое.

Такое хим превращ поглощающего в-ва из-за действ света наз – Фотохимической ревкцией.

Хим превращ зависит от кол-ва света поглощ данным в-вом при освещ.

Кол-во света опред произв освещ светочувств слоя на время его освещ.

H=Et  Экспозиция ( правильно подобрать выдержку и диафрагму)

В результате действ света на светочувствит материвл в нем возник скрытое изображение.

В фотограф процессе наиб широкое прим при изготов фоточувствит слоев нашли галойдные соли серебра.

Наиб чувств из таких галойдов – бромистое серебро AgBr

Чувтв слой состоит из:светочувтвит слой и подложка(бумага,стекло)

Основной хар-кой светочувст слоя явл его светочувствительность (обратная экспозиция).

Светочувствительность- способность светочуаств слоя созд после экспониров и проявления, фотоизображение.

8.Разрешающая способность фотографических съемочных систем.

Разрешающая способность снимка зависит от разрешающей силы объектива фотокамеры и разрешающей способности эмульсионного слоя и характеризует их свойство раздельно изображать мелкие детали объекта.

Разрешающая сила объектива выражается наименьшим углом между лучами, изображающими две точки раздельно, или числом различимых линий на 1 мм изображения.

Разрешающую способность можно определить различными способами:

1/R_c=1/R_{объектива}+1/R_{фотоаппарата}

По радиальным миррам, расположенным на фотоснимке, определяется по формуле:

R=N/d

Где N – число черно-белых сегментов

П – 3.14

D – диаметр круга, расположенного на пересечении радиальных мирр

(кружка нерезкости).

Разрешающая способность эмульсионного слоя выражается числом различимых линий на 1 мм фотоизображения и определяется путем фотографирования миры высококачественным объективом.

Разрешающую способность снимка, т. е. системы объектив + эмульсионный слой, находят в результате фотографирования данным фотоаппаратом миры в лабораторных или полевых условиях.

Экспериментальные исследования показали, что между разрешающей силой R объектива, разрешающей способностью N эмульсионного слоя и разрешающей способностью R 0 системы объектив + эмульсионный слой существует связь

1/R₀ = l /R + l/N

Разрешающая способность наземных снимков около 100 лин/мм,

аэрофотоснимков — 50 лин/мм в центре и 20 лин/мм на краях. Величина R₀ существенно изменяется в зависимости от контраста миры, условий фотографирования и способов обработки фотоматериала. Кроме того, визуальная оценка качества изображения миры носит субъективный характер. Поэтому разрешающая способность определяется с невысокой точностью.

На разрешающую способность снимка существенно влияет сдвиг

изображения в плоскости прикладной рамки, вызванный поступательным

движением самолета.