Конспект лекций по дисциплине «Прикладная фотограмметрия» Общие сведения о прикладной фотограмметрии

24 

 

Известно,  что  точность  калибровки  зависит  от  точности  решения 

фотограмметрической  задачи,  т.е.  точности  определения  элементов 

взаимного  ориентирования.  Точность  определения  элементов  взаимного 

ориентирования  связана  с  величиной  базиса  фотографирования,  т.е. 

перекрытием  снимков.  Следовательно,  величина  перекрытия  влияет  на 

точность калибровки.  

В способе по снимкам, полученным с условно горизонтального базиса, 

используются  не  все  фотограмметрические  связи.  Однако  такой  случай 

съемки весьма легко может быть реализован.  

Стремление  сохранить  достоинства  обоих  способов  и  исключить 

присущие  им  недостатки  привело  к  варианту  калибровки  по  снимкам, 

полученным с условно вертикального базиса.  

В 

этом 

случае 

обеспечивается 

полное 

использование 

фотограмметрических  связей,  при  этом  существенно  облегчается  получение 

стереопар  с  большими  взаимными  углами  наклона.  На  рисунке  14 

представлена  пара  наклонных  снимков  Р1  и  Р2,  полученных  с  базиса, 

расположенного в пространстве приблизительно вертикально. 

Калибровку 

снимков 

можно 

производить 

и 

построением 

фотограмметрической  сети  способами,  основанными  на  уравнивании 

непосредственно измеренных величин. 

 

25 

 

Рисунок 14. Пара снимков с условно вертикальным базисом 

фотографирования 

 

Способы  калибровки  без  использования  твердых  опорных  данных 

позволяют  определить  вероятнейшее  значение  параметров  центральной 

проекции снимков практически любого вида воздушной и наземной съемок.  

Главное  достоинство  способов  этой  группы  состоит  в  том,  что 

параметры  центральной  проекции  фотоснимков  могут  быть  получены  без 

определения  в  пространстве  объектов  твердых  опорных  данных.  Это 

позволяет  калибровать  снимки,  полученные  любыми  фотокамерами  в 

условиях, когда другие способы калибровки не могут быть применены. 

 

 

Использование элементов внутреннего ориентирования и параметров 

дисторсии 

При  выполнении  фотограмметрических  измерений  по  изображениям, 

полученным  цифровыми  камерами,  возникает  проблема  перехода  от 

внутренней  системы  координат  снимка  (пикселей)  к  системе  координат, 

основанной на положении главной точки снимка.  

Чтобы  пояснить  сущность  проблемы,  покажем  последовательность 

перехода  от  одной системы  координат к  другой  в  традиционной  аналоговой 

фотограмметрии:  

–  измеряем  координаты  точек  снимка  в  системе  координат  прибора 

(стереокомпаратора).  Эта  система  координат  не  является  самостоятельной, 

что проявляется в изменении координат той же точки на том же снимке при 

изменении  положения  снимка  в  снимкодержателе.  Поэтому  практически 

сразу осуществляется переход от системы координат прибора к …  

– системе координат снимка, которая определяется (как правило) с помощью 

координатных  меток  прибора.  Система  координат  снимка  может  задаваться 

двумя способами: через расстояние между метками и координатами главной 

26 

 

точки,  либо  непосредственно  координатами  координатных  меток.  Затем 

выполняется переход к системе координат снимка с учётом систематических 

ошибок (дисторсии).  

Фактически данная последовательность является строго определенной, её 

нельзя произвольно изменить или поменять местами её этапы (рисунок X.1). 

 

 

 

Рисунок X.1. Последовательность перехода между системами координат при 

обработке аналоговых снимков 

В  принципе,  при  обработке  аналоговых  снимков  на  ЦФС,  когда 

выполняется  их  преобразование  в  цифровой  вид  путём  сканирования, 

процесс  можно  организовать  и  по-  другому,  но  традиционно  он  просто 

повторяет ту же самую последовательность действий.  

Обработка  же  снимков,  полученных  цифровыми  камерами,  имеет 

несколько особенностей.  

Во-первых,  система  координат  прибора  (цифровой  камеры,  цифрового 

изображения)  не  является  временной,  она  вполне  самостоятельна,  и 

измерения могут храниться и с использованием данной системы.  

Во-вторых,  до  сих  пор  нет  общепринятого  стандарта  относительно 

системы  координат  цифрового  изображения.  Отличия  выражаются  в 

направлении оси y (вверх или вниз), в положении начала системы координат 

(левый  нижний,  левый  верхний  углы,  центр  снимка),  в  привязке  начала 

системы  координат  к  краю  пикселя  или  его  центру.  Наиболее  часто 

употребляемые варианты систем координат цифровых снимков представлены 

на рисунке X.2. 

27 

 

 

 

 

Рисунок X.2. Варианты систем координат цифрового изображения: 

а) начало СК – левый нижний угол, ось y – вверх, привязка к краю пикселя 

(MonoSDS, Calibrator); 

б) начало СК – левый нижний угол, ось y – вверх, привязка к центру пикселя 

(PhotoMod); 

в) начало СК – левый верхний угол, ось y – вниз, привязка к краю пикселя 

(MapInfo); 

г) начало СК – левый верхний угол, ось y – вниз, привязка к центру пикселя 

(WorldFile: ArсView, ArcGIS, MapInfo и т.д.); 

д) начало СК – левый верхний угол, ось y – вверх, привязка к центру пикселя 

(Erdas Imagine). 

В-третьих, для цифровых камер линейные размеры в микрометрах (как 

и  фокусное  расстояние  в  миллиметрах)  не  имеют  никакого  смысла,  так  как 

реальные размеры матрицы и фокусного расстояния невозможно измерить с 

нужной  точностью  (минимум  4  значащих  цифры),  а  использовать  грубо 

приближённые 

значения 

для 

фотограмметрических 

измерений 

нецелесообразно.  

Кроме  того,  единицы  измерения  фокусного  расстояния  должны 

соответствовать  единицам  измерения  по  осям  x  и  y.  Однако,  на  практике 

28 

 

«родным»  фокусным  расстояниям  пользуются  редко,  предпочитая  так 

называемое «эквивалентное», т.е. соответствующее снимку, имеющему такой 

же угол обзора, но полученному плёночной камерой с размером кадра 24*36 

мм. Это ещё больше запутывает дело.  

В-четвёртых, пиксель матрицы не обязательно является квадратным. 

В  результате  получаем  ряд  проблем,  которые  каждый  разработчик 

программного обеспечения решает по-разному.  

Проведённый  анализ  показал,  что  для  описания  последовательности  любых 

преобразований достаточно использовать функции нескольких видов:  

–  преобразование  между  различными  видами  систем  координат  цифрового 

изображения;  

– перенос системы координат в заданную точку;  

– масштабирование осей координат; 

– изменение направления осей координат (как минимум оси y);  

– устранение искажений (для учёта дисторсии).  

Тогда  любую  систему  устранения  систематических  искажений  и 

перехода  к  системе  координат,  основанной  на  положении  главной  точки, 

можно  представить  в  виде  некоторой  последовательности  перечисленных 

функций.  Каждая  из  этих  функций  в  соответствии  со  своими  параметрами 

осуществляет  преобразование  результатов,  полученных  от  предыдущей 

функции.  Причём  параметры  преобразований  не  зависят от  других  функций 

и их параметров.  

Исключение  из  данного  правила  составляют  преобразования  между 

различными  видами  систем  координат  цифрового  изображения  (они 

естественным  образом  зависят  от  исходной  системы  координат  цифрового 

изображения)  и  перенос  системы  координат  в  заданную  точку,  так  как 

положение  точки  может  быть  задано  не  на  предыдущем  этапе 

преобразования,  а  на  каком-либо  ином  (в  другой,  преобразованной  системе 

координат).  

29 

 

Рассмотрим несколько вариантов обработки измерений на цифровых 

снимках.  

Вариант 1 (Программы MonoSDS, «Калибратор»)  

–  начало  система  координат  цифрового  изображения  –  левый  нижний  угол, 

ось x – вправо, ось y – вверх, привязка к краю пикселя;  

–  выполняется  переход  к  системе  координат,  основанной  на  центре 

радиальных искажений;  

– затем выполняется коррекция измерений с учётом дисторсии;  

– затем осуществляется переход к системе координат снимка, основанной на 

положении главной точки.  

Перехода  к  миллиметрам не  осуществляется,  следовательно,  фокусное 

расстояние определяется в пикселях 

 

 

Рисунок X.3. Схема обработки данных в Calibrator 

Вариант 2 (Photomod)  

– начало системы координат цифрового изображения – левый нижний угол, 

ось x – вправо, ось y – вверх, привязка к центру пикселя;  

– осуществляется переход к миллиметрам путём умножения на константу;  

– осуществляется переход к системе координат снимка, основанной на 

положении главной точки;  

– выполняется учёт дисторсии. 

 

30 

 

Рисунок X.4. Схема обработки данных в Photomod 

 

Составление проекта наземной фотограмметрической съёмки 

Правила выполнения наземной фотограмметрической съёмки:  

1. Базис фотографирования должен быть близок расстоянию до объекта.  

2. Оптические оси соседних снимков должны пересекаться под углом, 

близким к 90°.  

3. Каждый снимок должен иметь возможно больший сектор обзора.  

4. Каждая точка должна изображаться на снимках несколько раз.  

5. Каждая стереопара снимков должна иметь несколько общих точек с 

соседними стереопарами.  

Точность построения трёхмерной модели местности можно оценить по 

формуле: 

 

 

где  

жүктеу 0,75 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: