Анисимов Б.В., Курганов В.Д., Злобин В.К. - Распознование и цифровая обработка изображений (1033973), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Поэтому необходимо знать элементы ориентирования съемочной аппаратуры относительно каждой из плоскостей, составляющих пространственные формы обьекта. Фотограмметрические съемочные камеры в отличие от обычных фотоаппаратов сохраняют неизменным расстояние между фокальной плоскостью и обьективом (рис. 5.1). В корпусе 2 укреплены объектив 1 и фокальная рамка 3, в которой имеется фоточувствительный слой. Задняя узловая точка объектива Б соответствует центру проекции. Плоскость фокальной рамки выдерживается перпендикулярной глав- 176 ой оптической оси объектива.
Основание перпендикуляра, опущеного из центра проекции на фокальную плоскость, дает главную точу О. Фокусное расстояние камеры 50 постоянно. Положение главной ' чки фиксируется на снимках особыми координатными метками в иде точек, рисок, крестов и т. д. Пересечение линий, соединяющих г оординатные метки, должно совпадать у главной точкой о и задавать систему плоских координат для измерения коор- гч г инат точек изображения объекта. л' Для обработки одиночных плоских г изображений и получения пространст- гс нных координат точек объекта по одиночному снимку примем систему коор- Ю 1 наг, изображенную на рис.
5.2. За л начало координат возьмем точку проецирования 3. Координаты точек нзображения на плоскости проецирования кой съемочной камерй измеряются в системе координат хог. Рис. 5.1. Схема фотометркчесНачало координат этой системы помеще;но в главную точку снимка (точку о). Для пространственных координат точек объекта (в случае стерео- !парных снимков) примем аналогичную систему координат с началом '.в левом центре проецирования Б, а ось х направим в правый центр е х у/ у! 7 л l д у Рис. 52.
Системы координат при об- Рис. 5,5, Системы координат при обработке одиночных плоских иаобра- работке стереопарных снимков жеиий и получение пространствен- ных координат точек объектов .".Ф',, проецирования 3' (рис. 5.3). Координаты левого изображения р и ',Ф.'' :...' правого р' изменяются соответственно в прямоугольных системах ко- '7;,.16 кординат хог и х'о'г'. ,",К Из общей схемы решения фотограмметрической задачи известно, ,Ф ",, что измерение координат точек изображений связано с их ориентированием относительно объектива (см.
122, 23)). Для определения пространственного описания объекта необходимо иметь элементы внутреннего и внешнего ориентирования. Под алиментами внутреннего ориентирования понимают координаты главной точ- 177 Ф' ки о (х„г,) и фокусное расстояние системы г'= о5, которые определяют положение центра проецирования 5 относительно изображения (см.
рис. 5.!). Элементы внешнего ориентирования определяют пространственные координаты относительно некоторой системы координат 5ХУ в (рнс. 5.3). В неподвижной системе координат ОХ)в центр проецирования будет иметь координаты 5 (Хв, )'в, Хз). Если при решении задачи требуются только абсолютные или относительные размеры объекта, то достаточно воспользоваться системой координат 5ХУг,. В этом случае Хв = у'з = гз = О. Для получения пространственных описаний объектов надо провести промежуточные преобразования исходной плоскости р снимка и воображаемой у раасн которой параллельны осям х системы 5Х!'в' (рис. 5.4).
Направление 50, совпадает г гл с направлением главного луча и у 50, которое в этом случае опл" ределится углами:а — продольный угол наклона плоскости снимка, составленный осью )' и ху р проекцией главного луча 50 на плоскость Ху' (дирекционный Рис. 5.4. Системы координат исходной угол); в — поперечный угол плоскости снимка р и воображаемой рг: наклона плоскости снимка, об- а — продольный угол наклона плоскости разонаннЫй ГЛаВнЫм лучом и снимка; ы — поиврачный угол наклона илосности снимка; и — угол поворота в плоскости Ега ПрОЕКцИЕй На ПЛОСКОСТЬ ХУ; х — угол поворота в плоскости снимка.
Величины Хв, )'в, Лз, а, в, х однозначно определяют положение изображения относительно системы координат охуг. Для нахождения элементов внутреннего ориентирования изображения принята подвижная система координат хог. Элементы внешнего ориентирования определяют ее положение относительно неподвижной системы координат охуг. Поворачивая плоскость р последовательно на углы а, в, х, можно оси системы координат хог ориентировать параллельно соответствующим осям системы координат х,о гв воображаелюй плоскости р,. Таким свойством обладают углы Эйлера, служащие для ориентирования одной системы координат относительно другой. Для всех видов съемки элементы внешнего ориентирования обычно неизвестны и подлежат определению.
Учитывая принятые обозначения элементов ориентирования для одиночного снимка, пару стереоскопических изображений с центрами в точках 5 и 5' можно охарактеризовать следующими величинами: Хз, Гз, Яв, а, в, х, и Хз, Уз, Ез, а', в', х'. Так как величины ЬХ =- Хз — Хз, Ь)г = уз — 'у'в, Ьв = = 3з — Еэ соответствуют проекциям базиса В съемки на соответствующие оси, а величины Ьа =- а' — а, Ьв = в' — в, Ьх = х' — х 178 пределяют ориентирование правого снимка р' относительно левого то элементы внешнего ориентирования можно записать в виде х, Ву, Вю Ьа, Ьв, Ьх.
Положение базиса можно задать углами его ориентации в системе координат 5Х)гв (см. рис. 5.3), т. е. гвк = агс(я (Ву/Вх) и гв = = агс(д (Вг/Вх). Тогда окончательно элементы внешнего ориентирования можно охарактеризовать такой последовательностью параметров: Хз, !'в, 'л.з, а, в, х, В, (ву, (в, Ьа, Ьв, Ьх, Первые шесть элементов являются элементами внешнего ориентирования левого изображения .(плоскости р). Первые два элемента из последних пяти определяют направление базиса относительно системы координат 5Х)'Я, а три по'следние элемента — угловое ориентирование правого изображения (плоскости р') относительна левого. Все элементы конечной пятерки называют элементами взаимного оаиентированил двух изображений стереолары.
Элементы внутренне,"го и внешнего ориентирования позволяют восстановить положение .объекта в пространстве, которое ано занимало в момент съемки. Сле( довательно, с их помощью можно восстановить пространственное :описание объекта. ; й З.з. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СТЕРЕОПАРНЫХ СНИМКОВ В ЗАДАЧЕ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБЪЕКТОВ Стереофотограмметрия изучает способы, позволяющие получить '; полное геометрическое описание заснятого объекта по фотоснимкам, 'гт. е. определить его пространственное положение, форму и размеры.
', Задачи стереофотограмметрии как теоретической дисциплины сводятся „к установлению геометрических зависчмостей, возникающих между ' фотоизображениями и заснятыми объектами, с одной стороны, и иден! тичными изображениями, полученными на различных снимках,— '::с другой. На базе установленных геометрических закономерностей строится метод пространственных измерений заснятых объектов (см. (24!). В стереафотографировании различают два случая съемки: иор- ~: мальный и общий (конвергентные оси). Нормальный случай съемки.
Нормальный случай съемки — наиболее простой с геометрической точки зрения и характеризуется перпен'т "' дикулярностью оптических осей съемочных камер к базису (рис. 5.5). . й ';„'':Объекты и съемочные камеры в момент фотографирования не изменяют '(й",;' взаимного расположения. На рисунке приведены два стереопарных ';а';:, снимка некоторой точки й4 объекта в пространстве и ее изображения т ',ыг, н т' на левом и правом снимках. 'ь''и)1 Получение пространственных координат точек объекта поясним на ", примере нахождения трех координат точки М. Пусть начало координат находится в левом центре проецирования 5, ось !' совпадает с направлением оптической оси левой фотокамеры, ось Х направлена вдоль базиса В, а ось Е перпендикулярна плоскости рисунка. 179 Обозначим координаты точек и и т' в плоскости снимков соответственно черех (х, г) и (х', г'), а пространственные координаты точки Если из правого центра проецирования 5' провести прям Р у 5, до пересечения в точке и„лежащей в плоскости ую, паснимка р', то получим подобные треугольники Лтг5'т'о:Л5М5'.
Из подобия этих треугольников следует, что У/В =/'/(х — «') =1/(х — х'), (5, 1) где р = х — х' — горизонтальный параллакс. //г/««'/ /г/ л/г/"' "/ Рис, 5.5. Нормальный случай съемки Рис. 5.6. Общий случай съемки Из (5.1) находим, что У =/В/р. (5. 2) П и ассм ри рассмотрении другой пары подобных треугольников (/ь5ММг счо сч Л50т) получаем, что Х/х = У//, откуда с учетом (5.1) имеем Х = хВ/р. (5.3) Из подобия третьей пары треугольников (Л5ММ, ж Л5тгпа) находим последнюю пространственную координату Ъг = У//, откуда Я = г г// = Вг/р.
(5,4) Точки М, (У, Е) и М (Х, У) являются проекциями точки М (Х, У, Е) соответственно на плоскости (У, 2) и (Х, У), а точка и, (х, г)— проекцией точки М, в плоскости (х, г) левого снимка. Уравнения (5.2) — (5. ( . ) †(5А) позволяют для нормального случая съемки найти пространственные координаты через координаты точек в плоПрактически реализовать нормальный случай съемки можно, например, установив две фотокамеры с одинаковыми параметрами иа жестком базисе. Об ий ай какие-либо опол щ случ й съемки. При общем случае съемки не наклады ваются дополнительные условия к режиму съемки (рис. 5.6).
Стереоскопическая ес ая съемка в этом случае позволяет получить пару 160 рекрывающихся снимков объекта. Основными трудностями этой ' емки при вычислении пространственных координат являются: 1. Определение элементов взаимного ориентирования изображеий. 2. Отождествление одноименных точек на стереопарах. Общее решение фотограмметрической задачи распадается на два апа: 1, Преобразование координат точек, измеренных на реальных нимках, и приведение их к воображаемому случаю нормальной съем- ' и (взаимное ориентирование).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
