Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Декабря 2014 в 20:42, реферат
Стереофотограмметрическая съемка, способ съёмки земной поверхности или других объектов, основанный на измерениях стереопар фотоснимков этих объектов. Наиболее широкое распространение получила при топографической съёмке (аэрофототопографической и наземной фототопографической съёмке). Применяется также для определения деформаций сооружений, изучения памятников архитектуры, дорожных происшествий, размыва берегов, оврагообразований, движения ледников и др. Основные процессы аэрофототопографической съёмки: аэрофотосъёмка местности, геодезические определения координат опорных точек, фотограмметрическое сгущение этой сети точек до необходимой плотности, стереоскопическая съёмка рельефа и контуров по аэрофотоснимкам и составление топографической карты или плана.
Стереофотограмметрическая съемка, способ съёмки земной поверхности или других объектов, основанный на измерениях стереопар фотоснимков этих объектов. Наиболее широкое распространение получила при топографической съёмке (аэрофототопографической и наземной фототопографической съёмке). Применяется также для определения деформаций сооружений, изучения памятников архитектуры, дорожных происшествий, размыва берегов, оврагообразований, движения ледников и др. Основные процессы аэрофототопографической съёмки: аэрофотосъёмка местности, геодезические определения координат опорных точек, фотограмметрическое сгущение этой сети точек до необходимой плотности, стереоскопическая съёмка рельефа и контуров по аэрофотоснимкам и составление топографической карты или плана. Измерения по снимкам для целей сгущения и съемки могут выполняться на стереофотограмметрических приборах пространственного типа, воссоздающих геометрическую модель местности (аналоговый способ) или на приборах плоскостного типа (стереокомпараторах), в последнем случае пространственные координаты точек вычисляют на ЭВМ (аналитический способ обработки) и наносят на план с помощью координатографов или хранят в цифровом виде (цифровые модели).
При наземной фототопографической съёмке и различных применениях С. с. фотоснимки объекта получают с неподвижного базиса на местности или постоянного подвижного базиса (например, с судна). Обработка наземных фотоснимков выполняется теми же аналитическим или аналоговым методами.
Наземную стереофотограмметрическую съемку применяют при изысканиях новых и реконструкции существующих железных и автомобильных дорог, главным образом в горных районах на стадии составления технического проекта и рабочих чертежей.
При изысканиях трасс и сооружениях на них стереофотосъемку производят на отдельных наиболее сложных участках изучаемой местности, а именно:
Стереофотограмметрические приборы, приборы, позволяющие выполнять стереоскопические измерения по стереопаре фотоснимков с целью определения размеров, формы и пространственного положения сфотографированных объектов. Основные части каждого С. п. независимо от его принципиальной схемы и конструктивного оформления: координатно-измерительная система; снимкодержатели (обычно два), на которых располагаются фотоснимки; наблюдательная система, с помощью которой наблюдают стереомодель, измерительные марки, располагаемые в каждой ветви наблюдательной системы или в пространстве геометрической модели объекта, воссоздаваемой при проектировании двух его изображений. При измерениях на С. п. оператор осуществляет последовательное стереоскопическое наведение на различные точки изображений объекта и фиксирует их положение графически или отсчитывает их координаты по специальным счётчикам в координатной системе снимка или отдельной модели (в зависимости от типа С. п.).
По назначению С. п. делятся на универсальные и дифференцированного метода. Конструкция первых обеспечивает возможность выполнения на одном приборе всего комплекса технологических процессов, необходимого для получения геометрических характеристик изучаемого объекта. Каждый прибор дифференцирированного метода призван обслуживать какой-либо один технологический процесс. Наиболее распространённым прибором дифференцированного метода является стереокомпаратор.
Универсальные С. п. делятся на аналоговые и аналитические. Аналоговые приборы воссоздают и измеряют геометрическую модель объекта. По способу построения модели они могут быть оптическими, механическими и оптико-механическими.
Оптический прибор имеет две (или более) проектирующие камеры, с помощью которых по фотоснимкам воспроизводят связки проектирующих лучей и их взаимное ориентирование в пространстве, соответственно положению, существовавшему в моменты фотографирования; в результате пересечения проектирующих лучей от одноимённых точек фотоснимков строится геометрическая модель объекта. Масштаб модели определяется отношением базиса проектирования (расстояния между узловыми точками объективов двух проектирующих камер) к базису фотографирования. Пример С. п. данной группы — стереопланиграф. В универсальном С. п. механического типа связки лучей и модель воспроизводят с помощью прецизионных рычагов или линеек, перемещающихся в плоскости или пространстве. На принципе механического проектирования созданы такие С. п., как стереограф, стереопроектор, стереоавтограф и др. В оптико-механическом С. п. связки проектирующих лучей восстанавливаются оптически, а модель строится при помощи механических устройств.
Восстанавливаемые в аналоговых С. п. связки проектирующих лучей могут быть подобны связкам, существовавшим в момент фотографирования, или преобразованными; соответственно модель получается подобной местности или преобразованной. Преобразования связок возникают в тех случаях, когда в С. п. расстояние от снимка до центра проекции не равно фокусному расстоянию фотоаппарата, которым получены обрабатываемые снимки. Т. о., на С. п. с преобразованными связками можно обрабатывать снимки, полученные фотоаппаратом с любым фокусным расстоянием.
Стереофотограмметрический прибор оптического проектирования (схема)
Простейшим прибором оптического проектирования является двойной проектор, схема которого показана на рис. Для установки элементов ориентирования камеры 1—2 могут наклоняться на углы a, w, камера 2 может перемещаться на величины Ьх, by, Ьг (базисные компоненты); снимки 3—4 могут поворачиваться в своей плоскости на углы и. Потоки лучей, идущие через объективы 5—6, от снимков восстанавливают пучки проектирующих лучей, которые пересекаются в пространстве прибора. Одноимённые проектирующие лучи (на рис. показаны два луча, идущие от точки М), взаимно пересекаясь, восстанавливают геометрическую модель, которую можно измерять с помощью столика 7, имеющего марку 8, свободно перемещающегося в плоскости экрана 9. Марка нанесена на диске 10 и вместе с ним может перемещаться в направлении оси 2. Совместно с маркой расположен карандаш 11, с помощью которого можно получить графический план сфотографированного объекта.
Аналитические универсальные С. п. состоят из стереокомпаратора, ЭВМ и координатографа, они обладают большими возможностями, чем аналоговые универсальные С. п. Переход от координат точек фотоизображения к координатам точек объекта осуществляется с помощью ЭВМ. Для расширения сферы применения С. п. их дополняют особыми приставками, позволяющими изготавливать не только графические планы, но и ортофотопланы на любые районы. Ведутся также исследования по полной автоматизации процесса стереоизмерений.
Цифровая фотограмметрическая
Для проведения полноценной автоматизированной обработки аэрокосмических снимков, как правило, создаются специализированные цифровые фотограмметрические станции (ЦФС). Под цифровой фотограмметрической системой (или станцией) понимается совокупность программных и технических средств, связанных общей функцией и обеспечивающих выполнение комплекса технологических процессов и операций, необходимых для получения аэрофототопографической съемки в цифровом виде по цифровым изображениям. Под продукцией, получаемой непосредственно от цифровой фотограмметрической системы, будем понимать цифровой ортофотоплан и векторную модель контуров снятых объектов.
Обработка цифровых растровых снимков обычно производится в стереоскопическом режиме с использованием специальных средств: 3D-мониторов, обычных мониторов со стереоскопической насадкой или обычных мониторов со стереоскопическими очками. Последний способ наиболее часто применяется в реальных производственных системах, так как меньше ограничивает движения оператора в пространстве и, при этом, дает хороший стереоэффект в большом диапазоне точек пространства перед монитором. Для демонстрационных целей и на уровне полупрофессионального использования также применяется анаглифический метод стерео с цветовым разделением стереоизображений.
Автоматизированные процессы геометрических преобразований и дешифрирования образуют костяк ПО цифровых фотограмметрических станций. В частности, при установлении связи координат точек изображения с пространственными объектами используются проективные преобразования. Это ускоряет решение, но часто не соответствует реальному процессу, поскольку требует геометрически идеальной модели формирования изображения, чего практически не встречается на практике. Поэтому в фотограмметрии проективные преобразования в настоящее время, как правило, находят применение лишь на этапе определения начального приближения при решении задачи.
Кроме того, как и в машинной графике, часто возникают задачи восполнения данных, когда через несколько точек следует провести кривую или поверхность - это классическая задача интерполяции и частый случай аппроксимации. Для решения таких задач используются интерполяция В-сплайнами, аппроксимация кривыми Безье и ряд других методов. В фотограмметрии аналогичными способами решаются такие специфические задачи, как укладка горизонталей, построение границ однотипных областей, показываемых на картах, и т. д.
В связи с формированием видеомоделей объектов для построения перспективных снимков по этим моделям в фотограмметрии благодаря вычислительной геометрии возник и новый процесс - триангуляция Делоне. Теперь появилась возможность строить перспективные снимки, наблюдаемые из заданных точек пространства и под заданным ракурсом. Задача по устранению "мертвых пространств" успешно решена с привлечением усилий геометров и специалистов по машинной графике. Также решена и задача удаления невидимых поверхностей, то есть нахождения преобразования, отображающего множество трехмерных объектов на множество их видимых частей в двумерном пространстве.
Проблема автоматизации обнаружения и дешифрирования объектов оказалась гораздо сложнее задачи автоматизации процесса геометрических преобразований. Поэтому успехов здесь меньше. Большой вклад здесь внесло компьютерное зрение. В современной цифровой фотограмметрии используются различные способы выделения однородных областей, отрезков и их атрибутов (по которым, например, дешифрируются отдельные здания прямоугольной формы, дороги и др.), сглаживание кривых, выделение окружностей, построение карт линеаментов, маркированных объектов, выделение краев и углов, границы теней и т. д. Цветные и многоспектральные снимки позволяют выделять растительность, водоемы, искусственные объекты и др. Геометрическими процессами здесь являются интерполяция и аппроксимация кривых и поверхностей.