Стереоскопическая пара снимков реферат

Обновлено: 05.07.2024

Если реальные точки А и Д заменить парой позитивных изображений и 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).

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.

29.

Способы стереоскопического наблюдения снимков

Стереоскопически можно рассматривать снимки (негативы и позитивы), полученные при съемке с помощью кадровых фотографических систем; кадровых нефотографических съемочных систем, любые перекрывающиеся снимки, в цифровой форме.

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. Рассмотрим принцип его устройства на примере отечественного линзо-зеркального стереоскопа (ЛЗ).

На планке основы прибора укреплены две пары зеркал — внешние 3₁ и 3₂ и внутренние 3₃ и 3₄, а также линзы Л₁ и Л₂ (рис. 2). Эту конструкцию на ножках устанавливают на стол. Точками S₁ и S₂ на рисунке обозначены передние узловые точки глаз наблюдателя. Снимки Р₁ и Р₂ располагают под зеркалами 3₁ и 3₂ так, чтобы в центре поля зрения каждого глаза оказались соответственные участки снимков. Линейное перемещение изображения в плоскостях добиваются слияния изображения. В результате этого наблюдатель увидит стереоскопическую модел.

Стереоскопические измерения по аэрофотоснимкам.

Зависимость между высотой и разностью продольных параллаксов. При лесном дешифрировании аэрофотоснимков часто возникает необходимость в определении высоты объекта. Для этого применяют способы, основанные на измерении разности продольных параллаксов. Для объяснения геометрической сущности этого способа возьмем два смежных аэрофотоснимка, составляющих стереопару и полученных при идеальном случае аэрофотосъемки, когда аэрофотоснимки и базис фотографирования горизонтальны. На каждом снимке за начало координат примем главные точки (О_л и О_п), а за ось абсцисс – линию, представляющую базис фотографирования в масштабе снимка. Оси абсцисс совпадают с начальным направлением, которое на каждом снимке проходит через собственную главную точку и изображение главной точки на смежном снимке. Каждая пара одноименных проектирующих лучей расположена в одной базисной плоскости. Следовательно, ординаты идентичных точек аэрофотоснимка независимо от рельефа местности всегда одинаковы (у_л=у_п). Это равенство нарушается лишь при наличии углов наклона аэрофотоснимка или базиса. Разность ординат идентичных точек называют поперечным параллаксом q =yл-у_п.

Зависимость между превышением местности (высотой дерева) и разностью продольных параллаксов

Схема наведения измерительных марок стереоприбора

Разность продольных параллаксов (разница в отсчетах по шкалам для верхней и нижней точек местности) определяет превышение одной точки над другой. На этом принципе основаны конструкции всех стереофотограмметрических приборов, предназначенных для определения по аэрофотоснимкам высотных отметок местности, в том числе высоты деревьев и древостоев.

Техника измерения продольных параллаксов. Для измерения продольных параллаксов применяют приборы со специальными приспособлениями в виде визирных марок (нитевидных, точечных, крестообразных и др.). Приборы Традиционные приборы и инструменты условно можно разделить на увелич, измерит, стереоскоп и стереофотограмметрические. Увеличительные приборы.-для увеличения размеров изображения объектов на аэрокосм снимках. Это различные монокулярные и бинокулярные лупы с увеличением от2х до 10х и более, в том числе со шкалами для измерения линейных размеров дешифрир объектов и подсветкой Измерительные приборы и инструменты. Это циркуль-измеритель, масштабная и измерительная линейки, пропорциональный циркуль, измерительная лупа, измерител пластины, клинья, палетки, различные шкалы тонов и цветов и пр Стереоскопические приборыстереоскопы разных конструкций: линзовые, линзово-зеркальные, сканирующие стереоскопы, стереофотограмметрические приборы Стереофотограметрические приборы-стереометры, стереопантометры, интерпретоскопы, стереокорды и некоторые другие также находят определен применение в лесоустроит практике при дешифрировании материалов аэрокосм съемок и в научных исследованиях.

32.

Два снимка с изображениями одного и того же участка местности, полученные с двух точек пространства, называются стереоскопической парой снимков (стереопарой). Снимок, полученный с точки фотографирования S₁, называется левым, а с S₂ – правым.

На рис. 37 изображена пара снимков в положении, которое она занимала в момент фотографирования. А – точка местности, изобразившаяся на снимках в точках а₁ и а₂. Они называются соответственными или одноимёнными точками. Проектирующие лучи S₁A и S₂A, проходящие через эти точки называются соответственными или одноимёнными проектирующими лучами.

Расстояние В между точками фотографирования S₁ и S₂ – базис фотографирования.

Плоскость W_A, проходящая через базис и точку А местности есть базисная плоскость.

Плоскости, проходящие через базис фотографирования и главные лучи являются главными базисными плоскостями (W₁ - левого W_{2 -} правого снимков).

Любая пара соответственных лучей пересекается, если снимки занимают положение, которое было в момент фотографирования. Совокупность их точек пересечения образует поверхность. Ее называют стереомоделью или просто моделью местности. При выше названных условиях она совпадает с земной поверхностью, значит масштаб такой модели 1:1.

Представим теперь, что одна из связок (например, правая) поступательно перемещается вдоль базиса из положения S₂ в S₂ ¢ . Модель при этом не разрушится, но изменится ее масштаб. Расстояние b_п между центрами проекций двух связок, по которым построена модель, называется базисом проектирования, и ее масштаб вычисляется по формуле:

Существует понятие элементы ориентирования стереопары. К ним относят рассмотренные ранее элементы ориентирования (внутреннего x₀, y₀, f и внешнего X_S, Y_S, Z_S_, α, ω, и κ) каждого из образующих ее снимков, таким образом, общее их число 18. Если фотографирование местности с точек S₁ и S₂ выполнено одним и тем же АФА, то стереопара имеет 15 элементов ориентирования. Другую тройку угловых элементов внешнего ориентирования снимков на практике также используют, но значительно реже. В системах координат снимков положение точек a₁ и a₂ (изображений точки А местности) определяется координатами x₁, y₁ и x₂, y₂ соответственно.

4.1 Стереоскопическая пара снимков и элементы ее ориентирования

Р асстояние В между точками фотографирования S₁ и S₂ – базис фотографирования.

Плоскость W_A, проходящая через базис и точку А местности есть базисная плоскость.

Представим теперь, что одна из связок (например, правая) поступательно перемещается вдоль базиса из положения S₂в S₂  . Модель при этом не разрушится, но изменится ее масштаб. Расстояние b_п между центрами проекций двух связок, по которым построена модель, называется базисом проектирования, и ее масштаб вычисляется по формуле:

Существует понятие элементы ориентирования стереопары. К ним относят рассмотренные ранее элементы ориентирования (внутреннего x₀, y₀, f и внешнего X_S, Y_S, Z_S_, α, ω, и κ) каждого из образующих ее снимков, таким образом, общее их число 18. Если фотографирование местности с точек S₁ и S₂ выполнено одним и тем же АФА, то стереопара имеет 15 элементов ориентирования. Другую тройку угловых элементов внешнего ориентирования снимков на практике также используют, но значительно реже. В системах координат снимков положение точек a₁ и a₂ (изображений точки А местности) определяется координатами x₁, y₁ и x₂, y₂ соответственно.

4.2 Зависимость между координитами точки местности и координатами ее изображения на паре снимков

Получим уравнения связи между координатами точки A местности и координатами ее изображений на паре снимков, исходя из предположения, что элементы ориентирования стереопары известны.

Для решения этой задачи используем в качестве исходной систему координат XYZ с началом в точке фотографирования S₁ левого снимка (рис. 38). Вектор определяет в этой системе положение точки фотографирования S₂ правого снимка, а вектора и - положение точек А и ее изображения а₁ на левом снимке соответственно. Точки а₂ правого снимка и А местности определяют вектора в системе координат S₂XYZ. Ее начало находится в точке S_2, а оси параллельны соответствующим осям системы координат S₁XYZ. Векторы известны, поскольку принято, что элементы ориентирования снимков даны. Искомым является вектор .

В силу коллинеарности векторов имеем:

где N – скалярный множитель.

Векторы также коллинеарны, поэтому

Согласно рис. 38 или, с учётом уравнения коллинеарности (63), Поэтому можно записать:

Решая это равенство относительно N, получим

Или, с учетом соотношения (63):

У равнение (65) - векторное Выразим искомую зависимость в координатной форме.

Векторные произведения векторов можно представить в виде определителей третьего порядка:

где - единичные векторы координатных осей X, Y, Z;

B_X, B_Y, B_Z – координаты вектора , определяющие положение точки фотографирования S₂ в системе координат S₁XYZ;

X₁', Y₁', Z₁' и X₂', Y₂', Z₂' – пространственные координаты соответственных точек а₁ (вектора ) и а₂ (вектора ) на первом и втором снимках.

Разложив определители по элементам первых строк, получим:

Векторные произведения векторов , а также есть вектора и , направленные перпендикулярно к базисной плоскости W_A. По этой причине они коллинеарны.

На основании их коллинеарности формулу (64) можно записать в виде следующих пропорций:

Пространственные координаты X',Y',Z', входящие в уравнения (72), вычисляются по формулам (14-18). Составляющие базиса фотографирования определяются через линейные элементы ориентирования пары снимков:

Спроектируем векторы на координатные оси X, Y, Z. Тогда в соответствии с равенством (63) будем иметь:

Рассмотренная задача определения пространственных координат точки местности по её изображению на снимках стереопары называется прямой пространственной фотограмметрической засечкой. Ее решение значительно проще для идеальной пары снимков. Случай съемки называется идеальным, если снимки получены с одной и той же высоты фотографирования, а их углы При указанных условиях справедливо:

Примем, что ось X совпадает с направлением базиса фотографирования, а ось Y параллельна плоскости снимков. Тогда B_Z = B_Y = 0, B_X = B, и из второго отношения пропорции (66) имеем:

Разность абсцисс p соответственных точек, измеренных на паре снимков, называется продольным параллаксом, т.е.:

p = x₁ – x₂, или на идеальной паре

Подставив выражение N из (72) в (68), с учётом (69) получим:

В соотношениях (73) и (74) – (высоте фотографирования над точкой местности). Поэтому, согласно формуле (74), параллакс p 0 можно определить из соотношения:

Оно показывает, что продольный параллакс соответственных точек идеальной пары снимков равен базису фотографирования в масштабе снимков.

Формулы (69-75) справедливы и для нормального случая съемки (главные луч перпендикулярны к наклонному базису и взаимно параллельны, а угловые элементы внешнего ориентирования относительно фотограмметрической системы координат равны нулю). При этом предполагается, что ось X совпадает с базисом, а ось Z - с главным лучом левого снимка.

По паре горизонтальных снимков сравнительно просто решается задача определения превышений точек местности. Примем, что высота точки А местности известна. Тогда превышение точки М над точкой А:

Подставив в (76) для каждой из точек выражение из (74), получим:

Разность продольных параллаксов обычно обозначают через , поэтому, опуская индексы, можно записать:

Углы наклона снимков не превышающие 3°, практически не влияют на точность определения превышений между близко расположенными точками. Поэтому формула (77) широко используется для определения высот отдельных объектов и по плановым снимкам (например, деревьев, домов, заводских труб, глубин оврагов и т.д.).

Иногда удовлетворительный результат получается при использовании приближенной формулы:

где b – базис фотографирования в масштабе снимка.

Для оценки точности определени превышения продифференцируем функцию (78) по входящим в неё переменным b, Δp, H и перейдём к средним квадратическим ошибкам. В результате получим

где m_h – средняя квадратическая ошибка определения превышений;

m_b, m_Δp, m_H – средние квадратические ошибки определения базиса фотографирования, разности продольных параллаксов и высоты фотографирования соответственно.

На практике влиянием m_b и m_H пренебрегают, и для оценки используют приближённое соотношение:

Оно показывает, что величина ошибки m_h прямо пропорциональна высоте фотографирования (или фокусному расстоянию АФА, при заданном масштабе аэрофотосъемки) и обратно пропорциональна базису фотографирования.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

На рис.1 показана стереопара снимков Р 1 и Р 2, на которых точка местности М изобразилась соответственно в точках m 1 и m 2 . Будем считать, что элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимков известны.

Выведем формулы связи координат точек местности и координат их изображений на стереопаре снимков.

Из рис.1 следует, что векторы определяют соответственно положение точки местности М и центра проекции S 1 снимка Р 1 относительно начала системы координат объекта OXYZ . Вектор определяет положение центра проекции S 2 снимка Р 2 относительно центра проекции S 1 .

Векторы определяют положение точек m 1 и М относительно центра проекции S 1 . Векторы определяют положение точек m 2 и М относительно центра проекции S 2 .

Из рис.1 следует, что

Так как векторы коллинеарны, то

С учетом ( 2) выражение (1.8.1) будет иметь вид

В координатной форме выражение (1.7.3) будет иметь вид

где X 1 ’, Y 1 ’, Z 1 ’ –координаты вектора в системе координат объекта OXYZ .

Найдем значение N , входящее в выражение ( 4). Из рис.1 следует, что

Так как векторы коллинеарны, то их векторное произведение

С учетом (5) выражение ( 6) можно представить в виде

В координатной форме выражение (7) имеет вид

- орты, совпадающие с осями координат X , Y , Z системы координат объекта OXYZ ;

B X , B Y , B Z , X 1 ’, Y 1 ’, Z 1 ’, X 1 ’, Y 1 ’, Z 1 ’ – координаты векторов в системе координат объекта OXYZ .

где i – номер снимка, а

Так как векторы коллинеарны ( так как векторы компланарны), значение N можно найти как отношение их модулей, то есть

В координатной форме выражение (10) с учетом (8) имеет вид

У коллинеарных векторов отношение их координат равно отношению их модулей, поэтому можно записать, что:

Таким образом, если известны элементы внутреннего и внешнего ориентирования стереопары снимков и измерены на этих снимках координаты соответственных точек x 1, y 1 и x 2, y 2, то сначала надо определить по одной из формул ( 12)-( 14) значение скаляра N , а затем по формуле ( 4) вычислить координаты точки местности X , Y , Z .

2. Формулы связи координат точек местности и координат их изображений на стереопаре снимков идеального случая съемки

В идеальном случае съемки угловые элементы ориентирования снимков стереопары  1 = 1 = 1 = 2 = 2 = 2 =0, а базис фотографирования параллелен оси Х системы координат объекта OXYZ .

В этом случае координаты базиса будут равны B X = B , B Y = B Z = O ( B -модуль ).

Примем, что , то есть начало системы координат объекта OXYZ совмещено с точкой S 1 ), f 1 = f 2 = f , a x 0 i = y 0 i =0.

Читайте также: