Способ определения линии равной высоты по снимкам стереопары

Способ определения линии равной высоты по снимкам стереопары

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к фотограмметрии, в частности к способам автоматической рисовки рельефа. Целью изобретения является повышение точности определения линии равной высоты по снимкам стереопары. Для этого в способе снимки стереопары взаимно ориентируют, определяют значение продольного параллакса линии равной высоты, смещают один из снимков вдоль направления базиса съемки на величину продольного параллакса, измеряют оптические плотности снимков и определяют разность оптических плотностей идентичных точек стереопары, смещенных относительно друг друга на величину продольного параллакса, определяют абсолютные значения разности оптических плотностей, вводят первое пороговое ограничение путем низкочастотной фильтрации, сглаживают результат первого порогового ограничения, вводят второе пороговое ограничение, результатом которого маскируют разности оптических плотностей снимков, определяют точки с минимальными значениями оптических плотностей и используют их при фиксировании положения участков линии. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 592 А1 (51) 4 G 01 С 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР

К ABTOPCHOM JJ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4159794/24-10 (22) 15.12.86 (46) 23.09.89, Бюл.¹ 35 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) и Лаборатория аэрометодов Производственного геологического объединения

"Аэрогеология" (72) В.В.Кудрявцев, В.Б.Смолов, Н.В.Титовская, А.А.Чегирев и В.КЛмидт (53) 528.771.537.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 462077, кл. G Ol С 11/00, 18.06.73.

Авторское свидетельство СССР № 366355, кл. G 01 С ll/00, 31.05.71.

Патент США № 3749492, кл.350-3,5, 11.06.71. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНИИ РАВНОЙ

ВЫСОТЫ ПО СНИМКАМ СТЕРЕОПАРЫ (57) Изобретение относится к фотограмметрии, в частности к способам автоматической рисовки рельефа. Целью изобретения является повышение точности

Изобретение относится к фотограмметрии, в частности к способам автоматической рисовки рельефа.

Цель изобретения — повышение точности определения линии равной высоты по снимкам стереопары.

На фиг.l приведена модель стереосъемки рельефа для двумерного случая; на фиг.2 и 3 — схема влияния угла наклона рельефа на величину параллакса.

2 определения линии райной высоты по снимкам стереопары. Для этого в способе снимки стереопары взаимно ориентируют, определяют значение продольного параллакса линии равной высоты, смещают один из снимков вдоль направления базиса съемки на величину продольного параллакса,измеряют оптичес- кие плотности снимков и определяют разность оптических плотностей идентичных точек стереопары» смещенных относительно друг друга на величину продольного параллакса, определяют абсолютные значения разности оптических плотностей, вводят первое пороговое ограничение путем низкочастотной фильтрации, сглаживают результат первого порогового ограничения, вводят второе пороговое ограничение, результатом которого маскируют разности оптических плотностей снимков, определяют точки с минимальными значениями оптических плотностей и используют их при фиксировании положения участков линии. 3 ил.

Для изложения предлагаем . .способа Я рассмотрим двумерную геометрическую модель, полученную сечением рельефа

Z(X» Y) плоскостью, проходящей через (° )Г, и (° )F — центры проекций сте- е реопары (фиг.l). Для простоты изложения рассмотрим модель, когда внутренние системы координат 0, Х„7 Z < и

0еХ Р2Л » связанные с регистрирующей системой, могут быть получены одна из другой параллельным переносом в направлении продольной оси внешней

1509592 х ааВ

Х

Д Р э

20 (>) f Â

Y = H + — — — °

А р Э

4 где х „и х — измеренные координаты проекции а, и а точки А на снимках, 25 а P(i = х»а — x < — ее параллакс.

Рассмотрим сущность предлагаемого способа, который основан на известном в стереообработке соотношении: точки рельефа с равными высотами имеют одинаковые параллаксы.

Пусть Е(»х), Ч(Х), Ч„(х ), Ч,(х )непрерывные случайные функции непрерывных аргументов, а на рельефе отсутствуют участки отрицательной кру- 35 тизны относительно любого луча; проходящего через фокусы 1 » и Р

Зададимся произвольным значением

Е и проведем сечение рельефа горизонтальной плоскостью Е = Zo. Bce

TOMKH HCKOMOH H3OJIHHHH Е = L(Z ) имеют параллакс

В

Р -f

О К - Z и тогда для любой (° )6ЕО справедливо 45

40

Ч»е = ч е

После преобразования систем координат получаем равносильное тождество

V»e (x i } Vke (х РО } °

Определяем разностную функцию для левого и сдвинутого на величину параллакса Рд правого изображений

Ч(х!»Е (х i) — Ч Е (х2 о)

Тогда построение изолинии L(Z ) в системе координат левого изображения сводится к определению такого системы координат OXYZ. Модель характеризуется следующими геометрическими параметрами: базисом В = F Ã, высотой Н = ОГ„ и фокусным расстоянием

f =О(Р„ = О Р . Рельеф $ для двумерной модели описывается искомой функцией высоты Z = Z(x) и отражательной способностью V = V(x), которую для любой точки V = V(x) полагают равной в направлениях S F» и S F . Левый и правый снимки описываются случайными функциями оптических плотностей

V » = V»(x») и Ч = Ч2(х2), которые при отсутствии фотометрических иска- 15 жений линейно связаны с V(x). Для произвольной (.)А Б ее координаты с определяются из выражений множества (» (Е,l} нтоЧх е(х,(2 )}

* выполняется условие V(x ) = О.

При рассмотренных ограничениях и допущениях отсутствует методическая погрешность в определении изолинии

L(Z,), однако ее ширина h, = О.

Поэтому при дискретизации изображения по координатам (х,у) на устройстве отображения или при использовании оптических систем визуализация изолинии L(Z,) становится невозможной. 1(роме того(в силу случайного совпадения равенства значений функции Ч(А ) и V(A ) функции V(X) в ((( точках А и А, удовлетворяющих условию

ХА

Н о

Хд — В

Н вЂ” Z о (11 х = х а, () х = х аг (3) (4) Введем системы координат а,, и а t2, сдвинутые относительно о»х и

02х2 на хо = о„а, и xq = 02a2j и

1 а2 рассмотрим точки Ь,и Ь, отстоящие от а, и а на дифференциал аргумента

ta, — tb, = а, — Ь, = dt,.

Точки Ъ» и Ь2 на рельефе соответствуют () В, и (° ) В, тогда при Р»

P — 1

V(dt} = V,(dt) - V (dt)

= 7(Хв ) — Ч(Х ) .

Определим координаты Хв, и Х

Пусть в (° )В рельеф имеет параметры — высоту Е» и угол съемки)(, Соотношение между dt и с1Т, получим из фиг.2

М» dt = (1 + }» l(g )dT где dT, = Хв ХА, V(õ,)=Ч(х((— Р), возможно ложное принятие решения о принадлежности этих точек искомой изолинии L .

Пусть искомой высоте Z на рельефе (фиг.1) для двумерной модели соответствует (° )А с координатами (ХА,4А = Z,) в геодезической системе координат. Проекцией точки А на снимках будут (° )а, и ()а с абсциссами во внутренних системах координат о»х» и о<х<

509592

6 ним дисперсию 7(С) в ()Ъ, » для которой tb(= ta, + dt. Третий член в вы(( ражении (5) обращается в ноль. Так 5 как приращения некоррелированных значений случайной функции не коррелироВань(то

И (1), 1 — — 2 Q „32 — К, (й Т () — к„(ат",)), (11)

Для сравнения с1(Э„) и й(Э„) необходимо оценить (9) и (11) по случайному периметру k и так как (° )В.„и

15 (а)В принадлежит одной и той же окрестности рельефа S то справедливо (2Т() (ЙТ ЙТ2(»

ding» l d, — (Тг/ »

Н вЂ” Еа () k„(а о} 20 аг

Определим дифференциал дисперсии

d(Q ) функции V(t) вблизи ()А а(к,) = E(v (66)J = к((v — »,) ) =

= E(dV,) + E(dV J — 2E(dVg 6»2 (5) 2»

В выражении (5) Е " символ математического ожидания, а 7(= Ч(В,() и

Ч = 7(Ы ). Оценим составляющие дис-. персии (1(Ц, ) ,-; =.б, (1-,- ):

F(dV j = 2(-)„ f1 — кч(2)3»

F,(dV, dV,)= F((V<-Ч„)(Ч,-Ч ) =

РЧ Ч Е 7,7,1 Е(7,Ч,Д- Е(Ч,Ч,Д+ З5 .(, „ ) = 2 (к„(ат, — ат,) — к,(ат )— ((1Т ) + 1, (8) где б = 1 ч °

40 суммируя (6) (/)» (8), попУ « ао2 ) = 2Q, (1 — К(ат,-ат,)), (К) (I/ рассмотрим на рельеф (° }А. такие, что их координаты в системе я

a

Последнее*допущение равносильно неравенству

/ХА — X / » 6„

/ где 6((— интервал корреляции функции ."ч

Если случайным образом выполняется условие 55

7(х„ ) = 7(х"), то получим ложное решение при поиске

I изолинии Ь, так как V(ta) О. Оцеи

1, при 7„(7;

П(7 )

О, при V - V л где порог V в соответствии с доказанным свойством (выражение (12) ) выбирается равным половине диапазона оптических плотностей изображений.

Последним этапом является маскирование V ôóíêöèåé V„

V,ì = 1.1(7 » Чп) = ЧгЧп и определение экстремума 7, совпадающего с нулевым значением V(t).

Н-4

М = -у в — масштаб съемки для (° )В; ха + ((= tgМ .1- - ° а

-1

Иэ выражений (3) и (4)» учитывая, что Z„= Zо + dZ = Zo + dT< kg ) следует Н вЂ” Z< — dT,kL, = (fa+ (ха, +

+ dt)k() dTE» откуда

dT = де Н Zoo

< = " +K,х„+akÄ dt

Н вЂ” Z

dt

lh Xa, Аналогично для правого снимка (фиг.3) тогда

d(u„) > 2d(D }, (12) причем неравенство (12) справедливо независимо от нида автокорреляционной фунции (АКФ} Е, (,) .

Таким образом, доказано существенно важное свойство V(t) положенное в основу предлагаемого способа, а именно дисперсия оценочной функции V(t) вблизи изолинии 1, как минимум в два о» раза меньше дисперсии в точке, где

V(t) случайно приняла нулевое значение.

Нестационарность по дисперсии и существенная разница многозвенных спектров функции V(t) в указанных !! 11 точках позволяет устранить ложные решения с помощью процедуры низкочастотной фильтрации V = F (7() ., Выделение зоны, в которой находится искомая Е(Е,)» достаточно просто осуществляется путем нелинейного амплитудного преобразования, например, порогового ограничения

1509592

И1

Предлагаемый способ позволяет выделять изолинии с точностью до единицы дискретности поля изображения, что соответствует в разрешающей способности 2-5 мкм. Таким образом, достигается повышение точности в 20- .

50 раз.

Формула из обретения )p

Способ определения линии равной высоты по снимкам стереопары, включающий взаимное ориентирование снимков, определение значения продольного па- 15 раллакса линии равной высоты, смещение одного из снимков вдоль направления базиса съемки на величину лродольного параллакса, определение оптичес-. ких плотностей снимков и фиксирование положения участков линии равной высоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, после

C определения оптических плотностей находят их разность, определяют ее абсолютное значение, вводят первое пороговое ограничение, путем низкочастотной фильтрации сглаживают ре--„ зультат первого порогового ограничения, вводят второе пороговое ограничение, результатом которого маскируют разность оптических плотностей снимков, определяют точки с минимальным значением оптических плотностей и используют их при фиксировании положения участков линии равной высоты.

1509592

Составитель Г.Бакланова

Техред И.Верес Корректор Т. Палий

Редактор С.Иатрушева

Заказ 5789/31 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 (1роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101