29. Принцип трехмерного лазерного сканирования. Область применения наземных лазерных сканеров.

Сканер предназначен для съемки различных объектов (зданий, сооружений, местности и т.д.). Результатом является совокупность точек объекта, для каждой из которых определены пространственные координаты X,Y,Z соответствующая плотность изображения d.

Сканер представляет собой устройство, объединяющее в себе теодолит, лазерный дальномер и цифровую камеру. Таким образом, для любой точки объекта, регистрируются горизонтальный  и вертикальный  углы с помощью теодолита, расстояние D с помощью лазерного дальномера и плотность изображения d с помощью цифровой камеры (сенсора) (рис.1).

Задавая диапазон (_min,_min и _max,_max) и шаг (,) изменения горизонтальных и вертикальных углов сканер автоматически с помощью моторов последовательно устанавливает луч лазера и регистрирует параметры ,, D и d для каждой точки объекта в заданных пределах. Точность установки , с помощью моторов ниже точности измерения углов ,, поэтому для каждой точки сканирования регистрируются значения ,.

Соответствующие координаты точек объекта вычисляются по известным формулам:

(1)

К оординаты точек объекта X’,Y’,Z’ получаются в пространственной системе координат сканера SX’Y’Z’ (рис.1). Эта система координат связана с системой отсчетов горизонтальных и вертикальных углов в сканере и в общем случае произвольно ориентирована в пространстве.

Для получения плотности изображения d для каждой точки объекта могут применяться два подхода. В первом случае используется камера, состоящая из одноэлементного приемника излучения (сенсора), который фиксирует яркость объекта в виде плотности изображения в точке визирования лазерного дальномера. Лазер работает в зоне невидимого спектра, поэтому получаются реальные плотности. Во втором случае применяется цифровая камера, основанная на матрице ПЗС. С помощью этой камеры сначала получают серию изображений, покрывающих весь объект в пределах предполагаемого сканирования. Затем объект сканируется, а соответствующие плотности берутся с этих снимков. Такой подход предпочтительнее, т.к позволяет в последующей обработке оперировать не только с облаком точек лазерного сканирования, но и с цифровыми изображениями объекта, что существенно повышает информативность полученной информации об объекте.

30. Принцип формирования изображения с помощью оптико-электронной сканерной съемочной системы..

Оптико-электронные сканеры, основаны на применении линеек ПЗС, формирующие в один момент времени строку изображения. На рис.1 показан принцип сканирования с помощью оптико-электронной сканерной съемочной системы. Линейка ПЗС располагается в фокальной плоскости объектива. Изображение формируется за счет перемещения носителя камеры.

Рис.1

З

∆

десь Δ размер пикселя линейки ПЗС, а Δм – его размер на местности в метрах.

В результате получают непрерывное изображение снимаемого участка местности, состоящее из множества строк. В пределах одной строки изображение соответствует центральной проекции со своими элементами внешнего ориентирования, которые фиксируются во время съемки. Знание элементов внешнего ориентирования каждой строки изображения необходимо для корректной фотограмметрической обработки таких изображений.