Способ автоматического создания цифровой модели местности по стереоснимкам

 

Использование: в фотограмметрии для цифровой обработки стереоизображений помощи сканирующих устройств с испо|льзованием вычислительных средств. Сущность изобретения: задают минимально и максимально .возможные значения еысот точек,местности. Последовательно задают плановые координаты точек местности и для каждой из них получают проекции на плоскость каждого из снимков стереопары двух вспомогательных точек с теми же плановыми координатами и высотами, равными соответственно минимально и максимально возможным значениям высот точек местности . Сканируют изображения каждого из . снимков стереопары по соответственным базисным линиям с пересечениями отрезков , ограниченных вспомогательными точками . Измеряют уровни электрических сигналов и обрабатывают результаты измерений , при этом сравнивают уровни электрических сигналов, полученные в точках пересечений базисных линий с отрезками, ограниченными вспомогательными точка1 ми, и с учетом плановых координат точки местности определяют ее высоту по положению на этих отрезках. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 С 11/18

ГфсУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

<гЬспАтент СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4937732/10 (22) 02.04.91 (46) 07.02.93. Бюл. ¹ 5 (72) В.Г.Дмитриев, М.И.Рыбенков и В.В,Буданов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1509592, кл, G 01 С 11/00, 1989.

1 Авторское свидетельство СССР

N 979854, кл, G 01 С 11/26, 1982.

I Авторское свидетельство СССР

N 684305, кл, G 01 С 11/18, 1979.

Пособие по фотограмметрии/Под ред кцией В,И.Кораблева. M.; Недра, 1971, с,47 — 48. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО СОЗДАН Я ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ МЕСТНОСТИ

П СТЕРЕОСНИМКАМ (5 ) Использование: в фотограмметрии для цифровой обработкй стереоизображений при помощи сканирующих устройств с использованием вычислительных средств.

С )щность изобретения: задают минимально

Изобретение относится к фотограмметрии, в частности к способам цифровой обработки изображений при помощи сканиру1ощих устройств с использованием вычисли тельных средств.

В фотограмметрии известны способы автоматического определения высот точек модели местности по снимкам стереопары, предусматривающие взаимное ориентирование снимков, отождествление соответстве н н ы х (иден тич н ы х) точек пу тем сканирования снимков по базисным линиям, определение значений продольного параллакса линии равной высоты.,,!Ж,, 1793226 А1 и максимально возможные значения высот точек местности. Последовательно задают плановые координаты точек местности и для каждой из них получают проекции на плоскость каждого из снимков стереопары двух вспомогательных точек с теми же плановыми координатами и высотами, равными соответственно минимально и максимально возможным значениям высот точек местности, Сканируют изображения каждого из снимков стереопары по соответственным базисным линиям с пересечениями отрезков, ограниченных вспомогательными точками. Измеряют уровни электрических сигналов и обрабатывают результаты измерений, при этом сравнивают уровни электрических сигналов, полученные в точках 3 пересечений базисных линий с отрезками, ограниченными вспомогатвльными точками, и с учетом плановых координат точки местности определяют ее высоту по положе- нию на этих отрезках. 2 ил.

Известен стереометрический способ определения координат поверхности объекта, включающий измерение линейного параллакса каждой точки в плоскости. проходящей через линию базиса, и вычисление пространственных координат точки.

Известен способ автоматической рисовки рельефа по стереопаре снимков, включающий сканирование и преобразование в электрические сигналы изображений снимков стереопары и определение коорди-. нат соответственных точек по электрическим сигналам.

1793226

Названный способ имеет следующие недостатки. Он не позволяет осуществлять автоматическое определение высот непосредственно в точках модели местности, задаваемых плановыми или геодезическими координатами, Кроме того., при отождествлении соответственных точек снимков стереопары и определении высот точек модели местности поиск соответственных точек . производится только вдоль линий базисного сканирования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ автоматического создания цифровой модели местности по стереоснимкам, включающий сканирование по соответственным базисным линиям изобрэ>кений каждого из снимков стереопары, измерение уровней электрических сигналов и обработку результатов измерений, при которой сравнивают уровни электрических сигналов и находят высоты точек местности с учетом их плановых координат. Основным недостатком указанного технического решения является его невысокая точность.

Цель изобретейия — повышение точности.

Цель достигается тем, что по способу автоматического создайия цифровой модели местности по его стереоснимкам перед сканированием изображений задают минимально и максимально возможные значения высот точек местности, последовательно задают плановые координаты точек местности и для каждой из них получают проекции на плоскость каждого из снимков стереопары двух вспомогательных точек с теми же плановыми координатами и высотами, равными соответственно минимально и максимально возмо>кным значениям высот точек местности, при этом сканирование осуществляют с пересечением базисными линиями отрезков, ограниченнь1х вспомогательными точками, при сравнении уровней электрических сигналов выбирают сигналы, полученные в точках пересечений базисных линий с отрезками, ограниченными вспомогательными точками, а высоту точки местности . определяют по ее положению нэ этих отрезках.

На фиг,1 показан принцип задания в системе координат OXY с началом в главной гочке О снимка Р положения изображения r отвесной линии R, проходящей через точку модели местности Ао, заданную плановыми (X, Y) или геодезическими (В, L) координатами. Положение отвесной лини P задают в системе координат ОХУЕдвумя граничными точками Ав и Ан, соответствующими возможным максимальному 7 и минимальному

Ун значениям определяемой точки А, Проекции ав, ан точек Ав и Ан нэ снимке находят, применяя известные зависимости

Xj= а1 Xi — Хи +bi Yi — Я+С (2 -Z,}, дз (XI — Уз) + b3 (YI — Уз) + Сз (Zj — Z )

YI= 2 Х Х Ь2 Y Y + С2 Z;

33 (Xj — x.) + b3 (Yj — Yg) + C3 (Zj Zg) где Хз,Уз,7э — координаты центра проекции

$ в системе координат OXYZ:

Хь YI,ZI — координаты точки Ai (i=B, Н) модели местности; аьi>j,j:I — компоненты матрицы ориентирования координатной системы снимка относительно системы координат OXYZ;

xj,ó — координаты изображения точки Aj модели местности на снимке;

f — фокусное расстояние снимка.

Используя значения координат точек ав, ан — задают уравнение прямой r, проходящей через эти точки в плоскости снимка, Уравнение имеет вид (х — хн)(ув — ун)-(у — ун)(хв — хн) = О, (2) где х, у — текущие координаты точки изображения отвесной линии r íà снимке; хн,у,хв,ув — координаты точек ан и ав на

З0 снимке.

Автоматическое отождествление соответственных точек снимков стереопары, кэк показано на фиг.2, осуществляется путем сравнения электрических сигналов С1 и С1

I полученных в результате сканирования снимков Р1 и Р стереопары по соответственным базисным линиям Ь1 и b> в окрестI ности изображений r> и rz отвесной линии, ограниченных точками ан,ав и ан,ав . От1 сутствие смещения d является критерием определения положения соответственных точек а и а снимков стереопары.

Предлагаемый способ экспериментально проверен для автоматического определения высот точек модели местности, заданных плановыми (х,у) или геодезическими (В, L) координатами. При проведении эксперимента использовались топографические стереофотоснимки мелкого масшта50 ба, полученные при дистанционном: зондировании земной поверхности.

Рельефные цифровые изображения 30 участков местности размером 80х80 элементов каждый были получены в результате аналогово-цифрового преобразования(АЦП) стереопары мелкомасштабных снимков, АЦП выполнялось на сканирующем стереокомпараторе. Параметры АЦП следующие: шаг дискретизации 0,02 мм, расстояние меж1793226

ФИГ. 1 ду строками 0,02 мм, размер апертуры 0,05 мм, число уровней квантования 256.

Алгоритмы задания изображений отвесной линии, поиска соответственных точек в окрестностях пересечений соответственных базисных линий и изображений отвесной лини на снимках стереопары, а такж вычисления высоты точки модели местности реализованы с использованием программ на языке "Фортран-IV с помощью ЭВМ СМ 1420.

Формула изобретения

Способ автоматического создания цифровой модели местности по стереоснимкам, включающий сканирование по соответственным базисным линиям иэображений каждого из снимков стереопары, измерение уровней электрических сигналов и обработку результатов измерений, при которой сравнивают уровни электрических сигналов и находят высоты точек местности с учетом их плановых координат, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, перед сканированием изображений задают м нимально и максимально возможные значения высот точек местности, последовагельно задают плановые координаты то1

Высоты в точках модели местности с заданными координатами, полученные при автоматическом определении, сравнивались с их высотами, вычисленными при по5 строении фотограмметрической сети.

Средняя квадратическая ошибка высот точек фотограмметрической сети (ФСГ) не превышала 0,1% Н. Отклонения высот точек модели местности, определенных заявляе10 мым способом, от высот соответственных точек ФГС составили 0,1 — 0 2% Н. чек местности и для каждой из них получают проекции на плоскость каждого из снимков стереопары двух вспомогательных точек с теми же плановыми координатами и высотами, равными, соответственно минимально и максимально возможным значениям высот точек местности, при этом сканирование осуществляют с пересечением базисными линиями отрезков, ограниченных вспомогательными точками, при сравнении уровней электрических сигналов выбирают сигналы, полученные в точках пересечений базисных линий с отрезками, ограниченными вспомогательными точками, а высоту точки местности определяют по ее пбложению на этих отрезках.

1793226

Составитель А.Трушин

Техред М,Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор

Заказ 494 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при.ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101