Способ определения формы поверхности
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СО@4АЛИ.СТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (13) Щ)5 G 01 С 11/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ П(НТ СССР (21) ч618980/10 (22) 21. 10 ° 88 (ч6) 30.04.91. Бюл. К 16 (71) Московский »»ститут инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) Ю.Л, Бирюков, Л.A. Сайкова и И.Г. Журкин (эЗ) >28.711(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 686001, кл. С 01 С 1!/02, 1978.
Лобанов A.È. Аналитическая фотограмметрия. 1.: 11сдра, 1972, с.224. (54) СПОС )Б ОПРБЦЕ!1БИИ)1 <1»)Р)111 ПОВЕРХ-!!ОСТИ
Иэооретение относится к фотографической, телевиз< н»ой и фототелевиэионнои съемкам поверхности и может быть испольэовало в тех случаях, когда необходимо беско»тактным спосо(н..м исследовать рельеф поверхности и когда имеется воэможность получения трех снимков одного и того же участка поверхности при различных положениях близкого к точечному источника света и сьемочного аппарата и при наличии неперекрывающих друг друга теней на снимках.
Цель изобретения — новьш(ение точности путем обеспечения возможности использования сколь угодно малого базиса съемки. (1а фиг, 1 представлено положение источника света и съемо(ной ка еры от2 (з7) Изобретение относится к фотогра<ьической, телевизионной и фототелевизионнои с»,емко поверхности ° Цель изооретения — повыщение точности. При различных несовпадающих положениях источника света и съемочной системы получают не менее трех снимков поверхности, »а котороп расположены отдельные
< т<)расывающие тень объекты, измеряют дл»пу этих тепе»»а снимках» по определенным элементал(ориентирования съемочной системы и и<.точника света пз ооработкп находя" параметры, характеризуя<щие форм : поверхности, в виде како»-JU 2 пл. нос»тельно ооъекта, <.оответствующие моменту получения одного с»имка; на григ, 2 — иллюстра ьня ситуации, когда (( съем»»»ыл! аппарат неподвижен, а источ- (Дь ник света перемещается. (.и Сущность способа заключается в ле- Q() дующе((° ЬР Положение источника света, съемочного аппарата и объекта изображено на фиг. 1, где 7 — плоскость фотографирования, в которой введены оси координат ОХ и (1Y, а ось «Z направлена перпендикулярно плоскости ц . («. — касательная плоскость к исследуел(ой поверхности, . с точкоп касания, расположеннои в основании объекта, отбрасываю;;его тень. Будем считать, что в некоторой окрестности этого объекта »сследуемая поверхность Q достаточно 1645821 х — хн Уй Ун z-гн "5 хи z гн z> — z t< 15 где ш = - -.-- — знаменател. масштаба 1 снимка, и< д»;не тени 1, »амере»ной на c!
8(х,,у,г ?. Координаты то!I!I конца 25 нормали, равны (хн, у „, гН . Дл!! определения вектора Т Я»еобходимо»аит<< коор <<::; ть! тачх<» 1! (х, у„, г . о о ->! o Из иодобия т;.еугольникоь, образоВанных св я 3 КО(! луче!! с центром A (3) Координаты точки К: 30 (1) (4) l l= 1-(: о га) К< Ф га лц z = z а К ординаты точки (находятся как (AN): zo гн га пересечение прямо» У: Уп Ун Уа x — хо хн ха с плоскостью и равны 7 = Z о,? 40 х 1 1 1 1 1 1 Уа ð У<х га гр гн хохр хн ггрН 45 (6) (z-г) 2 5 и A +Ö -L(z z ) 5 Й где 1 1 х х.х„ ; z4 г;, 7Н(1 1 1 (га гч) 1о 1 Уо У5 УЦ za "-5 ги хорошо приближается касательной плоскостноо g . No снимку будет определяться дпи»а тени 1„, соответствующая проекции отрезка NP на плоскость, параллельную плоскости фотографирования » проходящую через точку N. Начал<м тени будем считать точку N, получаемую как точку касания поверхности объекта лучом, выходящим из источника света S. Точка P пересечения этого луча с плоскостью 1<о считае!! концом тени объекта, Иа основании соотношения L = ш1 -о га x = х+ ------ (х — х ) Q а z z Н а а У = v + -- ---- (v — у ), G Q z ха и УО н .а г г л г = z + -"----- (г -z ) = z я a-;. z N а о "н -а, t;IB зь<чи<<ле<<ия х<оорди»ат точки К, как персce÷åû»! прямой (ЛР) с плоскостью z=za, надо сначала найти коор/2 . 2 г (x!< хд) +(уt<-.У"о.) +(гя (x ) (x „)+(ун у ) (y> y„)+(g zo) динаты точки Р, являющейся пересеченисм прямой (NS): с касательной плоскостью (x -х )(x-х )+(у -у )(у-у ) + +(z -z )(z-z ) = О. М о о Координаты точки Р равны соответственно: IM,N((х -хн) 2 н (Ю, ИN) t Ио11l (чз -чн) У=У р н (ИЪ, t И) 2 MoN! (zg z«) гр гч Р (ИЯ, .N) го . za х х +- — — — (х-х)! < а г — г р а р а Теперь можно »нити длину отрезка К
Сопоставив выражение (5) с Bblpaxeнием (1) и подставив координаты точки Р из (3), получим соотношение 27 6 В K.:jecTIIe аппр ксимируюл;еи функции J»зл Tb попс.рхность второго г|орядка " oo ) где с> <|o та|и|в >ти выра тора норма.lii, женил длл координат Вскнолучим <.Оотн<лоения: 5 <><< ->Ь Соотношение (6) янляетсл уран|,< п|1е><, свлзывающим координаты то IKII М вЂ” Itil о чала вектора нормали М г7, След.>лат си|в о ИО р чтобы нанти эти Koop)IHII1ты lieon" ходимы три таких уравнения, т.е. IieОбходимь| Tpll cIIIIJIK;I одного Объс.к t 1 с различным положением теней, !!о снимку определл|отся две каор |и:наты точки <7 = (х „, у ) . 7(осрдпнаты тОчки А (хс|, Ус|, вс|) и источ|пlка свс га Б(х,у5, z ) известны, 71еизвестными являются F17 и М (х,у, я ), Если рельеф поверхности аппрокси— мируется функцией z= ° < > 1 где л; — параметры, тогда z =фа" х, э <)l > у, ) и неизвестн|п»и в (t>) остаютсп z t„, х,, у . 7!o, |роме того, не<и>хо)п<мо определить парамстры а; ! (аК ИЗВЕСтпо, ВЕКТОР ПОРМа|П» к П>верхности 13 -о ке с коор;1:<натами (х о , 3(р 3(р, у ): И =1(---) ; (-.--),; -1 O = а ), З o М тя : ic lк c npyrulj стороны 0 — х ) 71 .о > нуо . 1| — — 1, то сопос— 1| о 2 2 :.--,1 х +2», xy+n у +2а х Д <(> (г-) =-2а K +2а х +2а у 7i,Ч 21 о 11 о О| д> л опреде.-|ен>|л шести коэф<1>ициентов t3KAjt JI!!tjt> В вырлжеliH<1 функции > задаю щей рельеф, 1|еобходимо иметь снимки грех об;,сктов. I огдп получитсл сист< м», состоящая из пятнадцати уравнеш,!,H которук оудут вхсдит| шесть нсit »«ec Tiii1х, к< э<7><7>и»1иен.г< в а, и 9 коОргп|пат z g, х, l (1 = 1, Л, 3) трех н< рмпльн1,1х нект,, с в, I!pit более сложном выборе поверх»1< "ти будет не опходимо большее число <: jjIjJIKoI», P jIjeш1е получаемой системы осул|естнляется с помощью ЭВ7!. Вид <7>vIIK J1иl I 2= g (а, х y ) л и прОкси "lи рующей рель 1 t:.eT 6IITI получен рази 1»н11»д< м<»тематически» п1 методами. 34 (---) с1 х "о,<До хIIKo > я zo (7) 3(p (---) Зу Хо, о QHgo Ч о Таким образ эм, пя г1, уравнени>1 (1») и (7) образу|от сист ему ypnvlieli»i длл определе|п|я Koot>pt«ta T вектора нор|я;И1 z 1t, х, уо и параметро|3 аппроксимиру- 40 ющеи функции а; . И случае, когда аппроксимирующая поверхность не является плоскостшо, число параметров а, больше двух, и шести уравнений для решения зада п| недостаточно. 71оэтому неооходимо использовать сш|мки (по три по-.oæåJIIIJI тени) других объс к гов, Если числс па— раметров а, равно 7(, то для решения задачи нужно иметь снимки не менее К+1 объектов. Так, если, например, Ф.р мул а lt зîtрстения t,1»особ оппс.»елен||я J»Tn7»nl <3 cItItIIK, »змереillte длин теней на этих снимках и <л>работку результатов >13 tepcни>1, о т л и ч а ю щ и и с я т ем, что, с целью повышения точIjости, изменения взаимного расположепия осущсствля|от перемещенисм исто»пик» света, после получе|в|я второго снимка вновь не менее одного раза изменяют расположение источника света с определештем его положения, получают дополнительньс<1 снимок и измеряют на нем длину теней, значение которых используют при обработке результатов измерешш. 1645821 S, Составитель Ь . Викрев -.:p д Л.Сердюкова Корректор Л. Король Редактор (;, . !исииа Заказ 1344 Т;:паж 313 Подписное В1!И1!П1! Государстве. <ного комитета ло изобретениям и открытиям лри ГКНТ СССР 113035, Иосква, Я-35, Раушская наб., д. 4/5 в ll ! 1роиаволственно-издатель< ки,я « ипат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 у /9 / / / ! Ф//г. / I Б, l
