Контрольная работа по дисциплине «Фотограмметрия и дистанционное зондирование территорий»

Если реальные точки А и D заменить парой позитивных изображений Р₁и Р₂ так, чтобы левый глаз наблюдателя видел только левый снимок, а правый глаз-только правый снимок, на сетчатке глаз возникнет ситуация, существовавшая при непосредственном наблюдении этих точек. Наблюдатель воспримет пару плоских изображений пространственно. Такое восприятие называют прямым стереоэффектом, а мнимое пространственное изображение снятого объекта, воспринимаемое наблюдателем, — стереоскопической моделью (стереомоделью). Разумеется, стереомодель будет наблюдаться только в пределах перекрытия снимков.

Два смежных частично перекрывающихся снимка, полученных с концов некоторого базиса, называют стереопарой, или парой снимков. Теперь, очевидно, стало более понятным требование обеспечения определенного продольного перекрытия снимков (примерно 60% при съемке равнины). Сокращение перекрытия может привести к риску образования разрывов между стереомоделями и соответственно к усложнению или невозможности процесса получения трехмерной метрической информации со снимков. Увеличение перекрытий уменьшит углы засечки наблюдаемых точек, что приведет к снижению точности в определении разностей их отстояний (превышений).

Если снимки перед глазами поменять местами, то наблюдатель также увидит стереомодель, но с обратным стереоэффектом — удаленные элементы ландшафта будут восприниматься близкими, и наоборот, близкие

элементы покажутся удаленными. Этот вариант стереоскопического наблюдения снимков используют при анализе отрицательных микроформ рельефа (промоин, канав, кюветов и др.). Может быть еще вариант наблюдения пары снимков, при котором оба снимка развертываются в своей плоскости на 90°. Наблюдатель при этом вне зависимости от рельефа увидит плоское пластичное изображение местности. Стереоэффект, получаемый при этом, называют нулевым.

Точность (детальность) стереоскопического восприятия по снимкам элементов пространственных объектов зависит, как уже отмечалось, от угла

 

засечки этих элементов. Значение угла определяется размерами базиса В и высотой съемки Н. Точность восприятия стереомодели зависит также от условий наблюдения снимков.

Точность восприятия превышений при наблюдении космических снимков можно повышать, увеличивая базис съемки. Сделать это можно за счет увеличения угла поля изображения съемочной системы или использования конвергентной съемки.

 

48.Стереоскопы

 

Стереоскопически можно рассматривать снимки (негативы и позитивы), непосредственно полученные при съемке с помощью кадровых фотографических систем; визуализированные и отпечатанные на твердой основе снимки, полученные с помощью кадровых нефотографических съемочных систем; любые перекрывающиеся снимки, записанные в цифровой форме и выведенные на экран монитора.

В любом варианте разномасштабность наблюдаемой пары изображений не должна превышать 16% .Используемые при наблюдении устройства должны обеспечить возможность раздельного наблюдения каждого снимка из пары левым и правым глазом.

Простейший и наиболее распространенный прибор для стереоскопического наблюдения снимков — стереоскоп.

На планке основы прибора укреплены две пары зеркал — внешние и 3₂ и внутренние З₃ и 3₄, а также линзы и Л₂. Эту конструкцию на ножках устанавливают на стол. Точками S\ и S₂ на рисунке обозначены

 

передние узловые точки глаз наблюдателя. Снимки Р_{ и Р₂ располагают под зеркалами 3[ и 3₂ так, чтобы в центре поля зрения каждого глаза оказались соответственные участки снимков. Линейными перемещениями и вращением снимков в их плоскостях добиваются слияния изображений. В результате этого наблюдатель увидит стереоскопическую модель — в частности, точки а_} и а₂, а также d_x и d₂ будут восприниматься пространственно точками А и D. Ход лучей на рисунке показан так, как если бы линз не было. Установив линзы, можно укрупнить масштаб стереомодели

Рис. Ход лучей при наблюдении снимков с помощью стереоскопа

Расстояние от глаз наблюдателя по ходу центрального луча до снимка называют фокусным расстоянием стереоскопа f_c. Если в стереоскопе установлены линзы, то измеряют от центра линзы по ходу центрального луча до снимка.

Если фокусные расстояния стереоскопа и съемочной камеры равны между собой, то вертикальный и горизонтальный масштабы стереомодели будут одинаковыми. В противном случае модель будет казаться деформированной. Знаменатель вертикального масштаба модели т_в связан со знаменателем горизонтального масштаба т_Т зависимостью.

Очевидно, что сокращение фокусного расстояния съемочной камеры приведет к укрупнению вертикального масштаба модели и соответственно к улучшению условий визуального анализа рельефа вообше и элементов

 

микрорельефа в частности, а также к повышению точности измерения и отображения рельефа.

Стереоскопы используют при наблюдении пары снимков на твердой основе, а также раздельно визуализированных на экране монитора изображений.

При компьютерной стереофогограм метрической обработке снимков широко применяют способы анаглифический и поляроидов.

В первом из указанных способов левое и правое изображения окрашивают в дополнительные цвета, например в красный и сине-зеленый. Эти изображения могут накладываться одно на другое. Для их наблюдения используют анаглифические очки, фильтры которых обеспечивают дифференцированное восприятие изображений левым и правым глазом. При хорошо сбалансированных цветах изображений и фильтров очков, а также световых потоков для обоих каналов стереомодель будет восприниматься ахроматической. Этим способом можно пользоваться для наблюдений анаглифических изображений как на экране монитора, так и на твердой основе.

Во втором способе левое и правое изображения поляризуются во взаимно перпендикулярных плоскостях при проецировании их на экран монитора с наложением одного на другое. Для наблюдения используют очки с фильтрами-поляризаторами.

В обоих способах можно получить обратный стереоэффект, поменяв местами фильтры в очках.

Применяют также способ поочередной смены наблюдения левым и правым глазом соответственных изображений.

В компьютерных системах этот способ реализуется следующим образом. Левое изображение формируется на четных строках экрана монитора, правое — на нечетных строках. Оператор наблюдает экран через затворные очки на жидких кристаллах. Смена восприятия левым и правым глазом синхронизирована со сменой на экране соответственных изображений. Каналы восприятия сменяют входящим в комплект системы драйвером.

 

Синхронизирующий сигнал на очки может передаваться по проводу или по световому инфракрасному каналу. Частота смены каналов должна обеспечивать непрерывность восприятия стерео- модели аналогично тому, как это делается в кинематографе. Увеличение частоты (до 120... 150 Гц) создает более благоприятные условия для работы. Обратный стереоэффект получают, изменяя фазы работы очков.

 

58. Две системы взаимного ориентирования.

 

При обработке результатов фотограмметрических измерений применяют две системы элементов взаимного ориентирования, различающихся выбором координатной системы и способом ориентирования снимков: наклонами и вращением обоих снимков при неподвижном базисе или наклонами и вращением одного снимка и базиса фотографирования при неподвижном положении другого снимка.

В базисной системе неподвижным (условно горизонтальным) считается базис фотографирования. Начало базисной координатной системы S₁Xꞌ₁Yꞌ₁Zꞌ₁ совмещают с центром проекции левого снимка S₁, ось Xꞌ₁ – с базисом фотографирования S₁S₂, а плоскость S₁Xꞌ₁Zꞌ₁ – с главной базисной плоскостью левого снимка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. Базисная система элементов взаимного ориентирования

 

 

Элементами взаимного ориентирования в этой системе являются:

αꞌ₁ – угол в плоскости S₁Xꞌ₁Zꞌ₁ между осью S₁Zꞌ₁ и главным оптическим лучом So;

χꞌ₁ – угол в плоскости левого снимка Р₁ между осью о₁у₁ и следом сечения снимка плоскостью S₁o₁Yꞌ₁;

αꞌ₂ – угол в плоскости S₁Xꞌ₁Zꞌ₁ между осью S₁Zꞌ₁ (S₂Zꞌ₂) проекцией правого главного оптического луча S₂o₂ на плоскость S₁Xꞌ₁Zꞌ₁;

ωꞌ₂ – угол в плоскости S₂Yꞌ₂o₂ между главным оптическим лучом правой связки S₂o₂ и его проекцией на плоскость S₁Xꞌ₁Zꞌ_1;

χꞌ₂ – угол в плоскости правого снимка Р₂ между осью о₂у₂ и следом сечения снимка плоскостью S₂o₂Yꞌ₂.

Углы αꞌ₁ и αꞌ₂ называют продольными углами наклона соответственно левого и правого снимков относительно базиса фотографирования, ωꞌ₂ – взаимным поперечным углом наклона, а углы χꞌ₁ и χꞌ₂ – углами поворота.

 

В линейно – угловой системе  неподвижным считается левый снимок. Начало используемой для отсчета углов системы координат S₁Xꞌ₁Yꞌ₁Zꞌ₁ совмещено с центром проекции левого снимка S₁, координатные оси Хꞌ₁ и Уꞌ₁ параллельны осям координат х₁ и у₁ левого снимка, а ось Zꞌ₁ является продолжением оптического луча левой связки; система координат S₂Xꞌ₂Yꞌ₂Zꞌ₂ параллельна S₁Xꞌ₁Yꞌ₁Zꞌ_1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. Линейно – угловая система элементов взаимного ориентирования

 

 

Элементами взаимного ориентирования являются:

τꞌ - угол в плоскости левого снимка Р₁ между осью х₁ и следом сечения главной базисной плоскостью левого снимка;

υꞌ - угол наклона базиса фотографирования в плоскости S₁S₂o₁ между перпендикуляром к базису и осью S₁Zꞌ₁;

∆α – взаимный продольный угол наклона, отсчитываемый в плоскости S₂Xꞌ₂Zꞌ₂ между осью S₂Zꞌ₂ и проекцией главного луча правой связки на плоскость Xꞌ₂Zꞌ₂;

∆ω – взаимный поперечный угол наклона, отсчитываемый в плоскости S₂Yꞌ₂o₂ между главным оптическим лучом правой связки S₂o₂ и его проекцией на плоскость Хꞌ₂Zꞌ₂;

∆ χ – взаимный угол поворота в плоскости правого снимка Р₂ между осью у₂ и следом плоскости S₂o₂Y₂.

Коэффициенты при элементах взаимного ориентирования зависят от элементов внутреннего ориентирования и измеренных координат соответственных точек на левом и правом снимках стереопары.

Уравнения и нестрогие, и их используют лишь для плановых снимков, углы наклона которых не превышают 3°.

Для каждой точки местности, изобразившейся в зоне двойного перекрытия, т. е. на левом и правом снимках, можно составить одно уравнение взаимного ориентирования вида  или с пятью неизвестными элементами.

Чтобы определить пять элементов взаимного ориентирования пары снимков, необходимо объединить в систему не менее пяти уравнений взаимного ориентирования, составленных для пяти точек из зоны перекрытия. Это должны быть надежно идентифицированные точки местности на левом и правом снимках. Обычно для взаимного ориентирования используют шесть стандартно расположенных точек: две вблизи главных точек левого и правого снимков и четыре по углам зоны перекрытия. У этих точек измеряют координаты на левом и правом снимках и составляют систему из шести уравнений вида или. При использовании шести точек систему полученных уравнений решают с контролем.

 

 

Решают систему уравнений взаимного ориентирования по способу наименьших квадратов до тех пор, пока значение свободного члена (остаточного поперечного параллакса) не будет меньше заранее заданного значения. Значение остаточного поперечного параллакса устанавливают, исходя из требуемой точности конечной продукции.

Найденные элементы взаимного ориентирования пары снимков позволяют получить фотограмметрическую модель местности, являющуюся совокупностью фотограмметрических координат ее точек.

 

68. Ортофотоплан. Принципы ортофототрансформирования.

 

Ортофотоплан — фотографическое изображение местности в ортогональной проекции. Первоначально по экономическим соображениям ортофотопланы изготавливали преимущественно на горные территории. В настоящее время ортофотопланы получают на различные районы местности с любыми превышениями и формами рельефа.

Снимки для монтажа фотопланов можно получить также путём ортофототрансформирования.  Перед ортофототрансформированием объект делят на участки с одинаковой крутизной скатов. При выборе аэроснимков для ортофототрансформирования руководствуются следующим: 
1. Ортофотопроектирование должно вестись со снимка, на котором преобладающие скаты приводят к двоению контуров (а не к исчезновению); 
2. При крутых склонах для увеличения длины щели стереопара должна обрабатываться дважды, т.е. первый раз для ортофотопроектирования берётся правый снимок, а второй раз левый.

Ортофототрансформирование включает:

1. Взаимное ориентирование  снимков и определение углов  наклона модели; 
2. Дифференциальное трансформирование при профилировании модели.

 

Взаимное ориентирование выполняется известными приёмами. После получения ортофотооригиналов из них изготавливают отпечатки с одновременным приведение изображения к заданному масштабу. Приведение к масштабу осуществляется на увеличителе или фототрансформаторе (при нулевых установках углов наклона и децентрации) по опорным точкам или установочным данным. В случае приведения ортофотоснимков к заданному масштабу по опорным точкам (наколотым на ортофотооригинале) несовмещение их изображения с точками основы не должно превышать 0,4мм в случае приведения к масштабу не менее чем по трём точкам и 0,2мм – по двум точкам.