Способ создания цифрового топографического фотодокумента и комплексное средство для осуществления этого способа

Способ создания цифрового топографического фотодокумента включает размещение на подвижной платформе цифровой фотоаппаратуры, формирование на линейной структуре дискретных светочувствительных элементов, изображений объектов местности, получение цифрового синтезированного кадра и его трансформирование в проекцию топографического фотодокумента. При этом разделяют электромагнитное излучение от объектов местности на две части для получения матричного кадра, а синтезированный кадр предварительно трансформируют в проекцию матричного кадра. При этом комплексное средство для реализации способа содержит однообъективную оптическую систему, регулярную линейную структуру дискретных светочувствительных элементов и электронно-вычислительные средства априорной и постобработки изображений местности. Оно дополнительно содержит узел светоделения, кадровую матричную структуру, блоки управления, интерфейсы связи и средства трансформирования синтезированного кадра в проекцию топографического фотодокумента. Технический результат заключается в получении топографического документа с высоким пространственным разрешением. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области топографии и, в частности, к приборостроению, фотограмметрии и дистанционному зондированию Земли. Оно может быть использовано в картографии и в кадастре при решении задач, связанных с применением цифровых топографических фотодокументов, максимально точно отображающих пространственное положение объектов местности.

Известны способы создания фотодокументов с высоким пространственным разрешением по цифровым снимкам местности, получаемым оптическими системами, содержащими регулярные матричные структуры дискретных светочувствительных элементов-оптико-электронной камерой.

Размеры дискретных светочувствительных элементов регулярных кадровых матричных структур (матриц) существенно превышают размеры зерен пленочных фотоматериалов, поэтому пиксельная размерность таких матричных структур существенно хуже, чем у традиционных фотоматериалов.

Кроме того, на пиксельную размерность матричных структур дополнительные ограничения накладываются и из-за сравнительно низкой скорости считывания накопленных зарядов, считываемых с дискретных светочувствительных элементов. При увеличении пиксельной размерности цифровых регулярных матричных структур, превосходящей 100 мегапикселей, затруднительно осуществлять формирование матричных кадров в приемлемые промежутки времени.

«Компенсировать перечисленные физические и технологические недостатки в системе с одним объективом стараются, применяя гибридные матричные сенсорные структуры на базе нескольких фотоприемников с выводами, расположенными на трех, двух или даже на одной стороне кристалла (корпуса прибора). Известны достаточно емкие гибридные фотоприемники состоящие из 8 матриц с односторонними выводами: фирмы Loral Fairchild (США) или состоящие из 4 матриц с двухсторонними выводами фирмы Fortune Aerospace (США). Однако их применение ограничено технологической сложностью изготовления «мозаичных» гибридных матриц с минимальным зазором между элементами мозаики, сопоставимой со сложностью технологического процесса производства самих матриц; невозможностью получения результирующей емкости гибридной матрицы, превышающей емкость исходных матриц более чем в 4-5 раз; необходимость применения исходных матриц максимальной доступной емкости, отличающихся (при заданном темпе чтения) большим временем считывания полного изображения, низкий темп съемки и вытекающие из него существенные ограничения на скорость носителя).

С целью повышения эффективного пиксельного количества дискретных светочувствительных элементов используют многообъективные оптические системы.

При реализации процессов формировании цифрового топографического фотодокумента изображения, полученные, по крайней мере, несколькими камерами, трансформируют и объединяют в единое целое. В результате такого объединения получается мозаика фотоизображений отличающихся, как геометрией построения, изображений, так и фотометрическими характеристиками, что обусловлено существенно отличающимися (уникальными) элементами фотограмметрического ориентирования камер, их светотехническими свойствами и аберрационными характеристиками.

Известны способы создания фотодокументов с высоким пространственным разрешением по цифровым снимкам объектов местности получаемых посредством периодического фиксирования яркости объектов местности малоразмерными светочувствительными элементами, объединенными в линейные структуры (линейки).

Плавное перемещение съемочных камер, с такими линейками, обеспечивает фиксирование непрерывных полос плановых или панорамных (сканерных) отображений объектов местности (синтезированных сканерных кадров).

Определять пространственное местоположение объектов местности с заданной точностью по таким изображениям затруднительно из-за флуктуаций скорости подвижных средств - носителей цифровых фотокамер и их случайных угловых смещений (разворотов и наклонов). В совокупности, все это приводят к недопустимым погрешностям отображения взаимного положения объектов местности на топографических фотодокументах.

С целью достижения максимально точного отображения пространственного положения объектов местности на фотодокументах цифровые изображения объектов местности, полученные сканерной системой дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), трансформируют, используя в качестве трансформационной основы матричные цифровые изображения объектов местности. На таких цифровых матричных изображениях объектов местности однозначно зафиксировано взаимное положение этих объектов, но при низком пространственном разрешении изображений местности.

Основными недостатками этих способов создания цифровых топографических фотодокументов (ТФД) и средств для его осуществления является то, что при трансформировании синтезированного кадра, полученного с помощью первой системы ДЗЗ, в качестве промежуточной основы используется матричный кадр, полученный с помощью другой системы ДЗЗ.

Эти две системы, заведомо отличаются друг от друга аберрационным, и светотехническим характеристикам и геометрией построения изображений не только по краям поля зрения их объективов, но и в центральных зонах построения изображений.

Элементы ориентирования, второй системы ДЗЗ. отличаются от элементов ориентирования первой системы ДЗЗ, что приводит к дополнительным погрешностям взаимного отображения пространственного положения объектов местности на топографических фотодокументах и затрудняет координатную привязку синтезированных кадров к соответствующим матричным кадрам.

Наличие двух независимых систем ДЗЗ, в комплекте съемочного оборудования, осложняет их размещение на подвижных платформах и увеличивает их стоимость. Кроме того, это приводит снижению прочности контейнеров и летательных аппаратов из-за дополнительных люков в их конструкции и даже увеличению габаритов этих средств.

Таким образом, известные способы и технические средства, используемые при формировании цифровых топографического фотодокумента, не в полной мере удовлетворяют действующим требованиям к ним. Кроме того они не обеспечивают оперативность создания топографических фотодокументов, а также их точность и все это при низких эксплуатационных характеристиках аппаратуры ДЗЗ с несколькими объективами.

Предложенные технические решения, направлены на устранение выявленных недостатков известных способов создания цифровых топографических фотодокументов и технических средств для осуществления этих способов.

Сущность предложенных технических решений заключается в том, что в дополнение к известным производственным операциям создания цифрового топографического фотодокумента, включающим:

размещение на подвижной платформе цифровой фотоаппаратуры, снабженной единственным объективом,

априорное определение путем измерений характеристик и параметров цифровой фотоаппаратуры и ее метрологическую калибровку,

запись их в память накопителей цифровой информации электронно-вычислительных средств,

формирование во время перемещения подвижной платформы посредством объектива изображений объектов местности на дискретных светочувствительных элементах, образующих, по крайней мере, одну регулярную линейную структуру, размещаемую в плоскости наилучшего качества изображений объектов местности,

периодическое считывание информации об этих изображениях с дискретных светочувствительных элементов, образующих, по крайней мере, одну регулярную линейную структуру и построчное фиксирование этой цифровой информации в памяти накопителей цифровой информации, в виде последовательно зафиксированных цифровых строк,

формирование посредством электронно-вычислительных средств и их программного обеспечения, по крайней мере, одного цифрового синтезированного кадра из зафиксированных строк цифровых изображений местности,

цифровое трансформирование, по крайней мере, одной части, цифрового синтезированного кадра в проекцию, по крайней мере, одной части топографического фотодокумента с использованием элементов внутреннего и внешнего ориентирования снимков местности,

введены операции:

по разделению излучаемого объектами местности светового потока не менее чем на две части, после его прохождения через объектив цифровой фотоаппаратуры,

считывания информации об изображениях объектов местности не только с дискретных светочувствительных элементов, образующих, по крайней мере, одну регулярную линейную структуру, расположенную в плоскости наилучшего качества изображений, сформированной в пределах одной из частей светового потока, проходящего через объектив цифровой фотоаппаратуры, но и с дискретных светочувствительных элементов регулярной матричной структуры, расположенной в плоскости наилучшего качества изображений объектов местности, которая сформирована в пределах другой части светового потока, фиксирования в запоминающих устройствах электронно-вычислительных средств цифровой информации об изображениях объектов местности, считанной с дискретных светочувствительных элементов регулярной матричной структуры в накопителях цифровой информации в виде отдельных цифровых матричных кадров, и цифрового трансформирования, по крайней мере, одной части цифрового синтезированного кадра в проекцию матричного кадра перед окончательным цифровым трансформированием цифрового синтезированного кадра в проекцию топографического фотодокумента.

Для осуществления способа создания цифрового топографического фотодокумента может быть использовано комплексное средство, содержащее оптическую систему, размещенную на подвижной платформе и снабженную объективом для формирования изображений объектов местности,

причем, эта оптическая система включает не только объектив, но и регулярную линейную структуру дискретных светочувствительных элементов, совмещенную с плоскостью наилучшего качества изображений объектива, формирующего изображения объектов местности на этих дискретных светочувствительных элементах, накопители цифровой информации, блок управления считыванием информации с дискретных светочувствительных элементов, образующих регулярную линейную структуру и фиксированием этой информации в памяти накопителей цифровой информации в виде последовательно зафиксированных цифровых строк, электронно-вычислительные средства постобработки зафиксированной в памяти накопителей цифровой информации с целью формирования цифрового синтезированного кадра из зафиксированных строк цифровых изображений объектов местности и последующего цифрового трансформирования, по крайней мере, одной части цифрового синтезированного кадра в проекцию, по крайней мере, одной части топографического фотодокумента.

Такое трансформирование выполняется по данным априорной метрологической калибровки оптико-электронной аппаратуры и элементам ориентирования цифровых синтезированных кадров. Эти элементы могут определяться как в процессе получения цифровых изображений местности и дальнейшей их обработки, так и по координатам опорных точек местности или по контурным изображениям объектов местности, отображенным на ранее созданных топографических документах.

Новым в описанном выше комплексном средстве для осуществления способа создания цифрового топографического фотодокумента является то, что оно дополнительно содержит: узел светоделения электромагнитного излучения, поступающего от объектов местности, причем этот узел светоделения размещен после объектива оптической системы и предназначен для направления части этого излучения не только в первое, но и во второе пространство изображений, формируемых объективом оптической системы, за узлом светоделения, регулярную кадровую матричную структуру дискретных светочувствительных элементов, размещенную в плоскости наибольшего качества отображения объектов местности в пределах второго пространства изображений объектива оптической системы и снабженную электронным затвором, блок управления процессами считывания информации с дискретных светочувствительных элементов кадровой матричной структуры и фиксированием ее в памяти накопителей цифровой информации в виде матричного цифрового кадра, интерфейс передачи информации об изображениях объектов местности с накопителей цифровой информации об изображениях объектов местности, зафиксированных в виде одного или нескольких матричных цифровых кадров для последующего использования при цифровом трансформировании, по крайней мере, одной части цифрового синтезированного кадра в проекцию, по крайней мере, одной части топографического фотодокумента.

Преимуществами предложенных технических решений, по сравнению с известными аналогичными средствами, является:

максимально полная синхронизация получения изображений местности, облегчающая идентификации ее изображений,

повышение точности отображения объектов местности на цифровых оригиналах топографических фотодокументов, поскольку в процессе трансформирования используются только изображения, полученные с помощью одного и того же объектива,

использование единственной однообъективной системы ДЗЗ, позволяющей исключить из состава аппаратуры дополнительные аэрофотосъемочные камеры.

Предложенный способ может быть реализован при формировании цифровых ТФД по материалам аэрофотосъемки. Рисунки, представленные на фиг. 1-5, иллюстрируют конкретную реализацию этого способа и состав технических средств, предназначенных для его осуществления.

На фиг. 1 представлен состав комплексного средства, реализующего способ создания цифрового топографического фотодокумента.

На фиг. 2 представлена обобщенная схема получения изображений объектов местности.

На фиг. 3 представлен оптико-электронный компонент комплексного средства для осуществления способа создания цифрового топографического фотодокумента

На фиг. 4 отображены совмещенные поля зрения оптико-электронного компонента комплексного средства для осуществления способа создания цифрового топографического фотодокумента.

На фиг. 5 представлен вариант реализации технологии создания цифрового топографического фотодокумента.

Комплексное средство, реализующее способ создания цифрового топографического фотодокумента, фиг. 1 содержит:

аэрофотосъемочную систему 1 и наземный комплект 2 устройств обеспечения процесса создания цифрового ТФД.

Наземный комплект 2 устройств обеспечения процесса создания цифрового ТФД содержит, по крайней мере, одно электронно-вычислительное средство 3, например ЭВМ, с терминалом 4 и с переносным накопителем 5 данных о характеристиках аэросъемочной системы и местности, например данных о координатах опрных точек. Кроме того, этот наземный комплект 2 включен стенд 6 калибровки, аппаратной части аэрофотосъемочной системы 1 снабженный терминалом 7. Переносной накопитель 8 цифровой информации позволяет хранить результаты калибровки гиростабилизированного оптико-электронного компонента 9 аэрофотосъемочной системы 1 которая, кроме того, содержит блок 10 аппаратного контроля гиростабилизированного оптико-электронного компонента и подсистему И управления процессом аэрофотосъемки. Гиростабилизированный оптико-электронный компонент 9 системы 1 содержит: монтажную гиростабилизированную платформу 12, объектив 13, узел светоделения 14, регулярную линейную структуру 15 дискретных светочувствительных элементов, например, линейку приборов с зарядовой связью (линейку), оптико-электронный обтюратор 16, регулярную кадровую матричную структуру 17 дискретных светочувствительных элементов, например, матрицу приборов с зарядовой связью (матрицу), средство 18 оперативных навигационных определений, блок 10 управления устройствами гиростабилизированного оптико-электронного компонента 9 содержит электронную схему 19 управления оптико-электронным обтюратором 16 и регулярной кадровой матричной структурой 17 дискретных светочувствительных элементов, устройство 20 накопления цифровых кадров, электронную схему 21 управления регулярной линейной структурой 15 дискретных светочувствительных элементов, устройство 22 накопления цифровых строк считанных с дискретных светочувствительных элементов линейной структурой 15, электронную схему 23 управления средством 28 оперативных навигационных определений, устройство 24 накопления результатов навигационных определений, электронное средство 25 синхронизации работы электронных устройств аэрофотосъемочной системы с устройством 26 накопления информации о характеристиках аэросъемочной системы и сведениях о ее работе, априорно полученных данных о местности и калибровке оптико-электронного компонента 9. Эти априорно полученные данные поступают через подсистему 11 контроля и управления аппаратной частью аэрофотосъемочной системы с наземного комплекта.

Подсистема 11 содержит: бортовой пульт 27 (оперативного управления процессом аэрофотосъемки) с терминалом 28, интерфейс беспроводной линии 29 обеспечения связи с наземным дистанционным пультом 30 (управления процессом аэрофотосъемки), снабженного терминалом 31, и интерфейс 32 связи со стендом 6.

Все компоненты аэросъемочной системы 1, за исключением дистанционного пульта 30 с терминалом 31 размещены внутри подвесного контейнера или фюзеляжа 33 (фиг. 1) летательного аппарата 34 (фиг. 2).

Благодаря максимально эффективному использованию поля зрения объектива 13, участок полосы 35 местности, охваченной сканерной съемкой, заведомо включает и всю площадь 36 отображения местности 38 на матричной структуре 17 дискретных светочувствительных элементов (фиг. 3).

На этом рисунке показан вариант исполнения узла 14 светоделения, выполненного в конкретном случае из 2-х склеенных прямоугольных призм 37 с полупрозрачным напылением на одной из них.

Такая конструкция узла светоделения позволяет иметь изображения местности 38 в совмещенном виртуальном поле 39 зрения объектива 15 как регулярную линейную структуру 15 дискретных светочувствительных элементов, так и регулярную матричную структуру 17 дискретных светочувствительных элементов (фиг. 4).

На этапе окончательного создания ТФД (фиг. 5) реализуются технологические процессы накопления информации, ее систематизации, трансформирования изображений местности и их фотометрической коррекции с применением программных средств ЭВМ 25 в рамках перечисленных ниже основных технологических модулей: технологического модуля 40 коррекции навигационных определений, технологического модуля 41 аберрационной коррекции цифровых кадров, технологического модуля 42 аберрационной коррекции цифровых строк, технологического модуля 43 геодезического ориентирования матричного кадра, технологического модуля 44 геодезического ориентирования сканерных строк и формирования сканерного кадра, технологического модуля 45 трансформирования сканерного кадра в проекцию геодезически ориентированного матричного кадра, технологического модуля 46 фотограмметрического трансформирования сканерного кадра в проекцию ТФД, технологического модуля 47 фотометрической коррекции ТФД, технологического модуля 48 окончательного оформления ТФД.

При реализации предложенного способа изображения местности получают с помощью аэрофотосъемочной системы 1, а сам цифровой ТФД формируют на технологическом оборудовании наземного комплекта 2 устройств обеспечения этого процесса. Входящие в этот комплект 2 электронно-вычислительные средства 3 с терминалами 4, накопителями 5 информации предназначены для управления процессами создания ТФД и, в том числе, процессами метрологической калибровки аэрофотосъемочной системы 1 с помощью специализированного стенда 6, снабженного терминалом 7. Целью такой калибровки является выявление систематических искажений изображений местности и погрешностей навигационных определений аэрофотосъемочной системы 1.

Стенд 6 позволяет последовательно имитировать условия аэрофотосъемки с помощью оптических, радиотехнических и механических калибровочных устройств, предназначенных для определения, измерения и фиксирования конкретных характеристик аэрофотосъемочной системы 1. Эти характеристики сохраняют в накопителе 8 информации наземного комплекта 2 технологических устройств обеспечения процесса формировании ТФД.

В целом формирование ТФД осуществляется по материалам, полученным с помощью гиростабилизированного оптико-электронного компонента 9, блока 10 аппаратного контроля работы этого компонента и подсистемы 11 управления процессом аэрофотосъемки.

Во время аэрофотосъемки, гиростабилизированная платформа 12 гасит нежелательные вибрации аэрофотосъемочного компонента 9. Объектив 13 этого компонента 9 через узел 14 светоделения формирует изображения местности на линейке 15 дискретных светочувствительных элементов.

В те моменты времени, когда оптико-электронный обтюратор 16 пропускает световые потоки, проходящие через узел 14 светоделения, объектив 13 формирует изображения местности и на дискретных светочувствительных элементах регулярной матричной структуры 17. Средство 18 навигационных определений принимает радиосигналы, поступающие от КРНС, и считывает показания датчиков БИМС с целью нахождения текущих определений пространственного положения аэрофотосъемочного гиростабилизированного оптико-электронного компонента 9 и его угловых смещений. Они используются как при управлении гиростабилизированной платформой 12, так и при окончательном формировании ТФД на устройствах наземного комплекта 2 обеспечения этого процесса.

Электронная схема 19 управления оптико-электронным обтюратором 16 и регулярной кадровой матричной структурой 17 разрешает считывание с нее изображений местности и фиксирование их в устройстве 20 накопления цифровых кадров.

Электронная схема 21 управления регулярной линейной структурой 15 разрешает считывание с нее изображений местности и фиксирование их в устройстве 22 накопления цифровых строк.

Во время аэрофотосъемки электронная схема 23 управления средством 18 оперативных навигационных определений осуществляет считывание с него текущих угловых координат аэрофотосъемочного гиростабилизированного оптико-электронного компонента 9 и пространственных координат точки его привязки и далее фиксирует их в устройстве 26 накопления результатов навигационных определений. Кроме того, угловые координаты гиростабилизированного оптико-электронного сегмента 9 передаются в электронное средство 25 синхронизации работы электронных устройств аэрофотосъемочной системы 1 и используются для управления гиростабилизированной платформой 12, которая обеспечивает получение плановых изображений местности. Средство 25 синхронизации работы электронных устройств аэрофотосъемочной системы 1, позволяет сохранять общие сведения о ее работе в том числе и полученные в результате калибровки структур получения изображений местности и навигационных определений.

Подсистема 11 позволяет операторам управлять процессом аэрофотосъемки с целью его оптимизации. Такое управление осуществляют через бортовой пульт 27 с терминалом 28 или через интерфейс беспроводной линии 29 связи с наземным дистанционным пультом 30 снабженным терминалом 31.

При предполетной калибровке аэрофотосъемочной аппаратуры подсистема 11 через интерфейс линии 32 связи со стендом 6 позволяет операторам осуществлять калибровку такого вида и сохранять ее результаты как в накопителях 8 и 26. В этих же накопителях 8 и 26 целесообразно хранить и априорно полученные сведения о местности (координатах опорных точек) и характеристиках аэросъемочной системы 1. Процедура хранения такой информации осуществляется посредством аппаратуры стендом 6 и использования переносного накопителя 5 ЭВМ 3.

Аэрофотосъемочная аппаратура, находящаяся внутри контейнера или фюзеляжа 33 (фиг. 1) летательного аппарата 34 (фиг. 2), обеспечивает построчное фиксирование изображений местности, охваченной полосой 35 сканерной съемки и кадровых изображений местности в пределах площади 36, отображенной и на рисунке (фиг. 3).

Во время аэрофотосъемки через прямоугольные призмы 37 узла 14 светоделения изображения местности 37 направляются как на дискретные светочувствительные элементы регулярной линейной структуры 15, так и через обтюратор 16 на дискретные светочувствительные элементы регулярной матричной структуры 17, что отображает рисунок (фиг. 4).

На этом рисунке строка 15 сканерного изображения местности виртуально уже ориентирована относительно строк матричного кадра 17. Указанное ориентирование выполняется по результатам калибровки аэрофотосъемочной аппаратуры и навигационных определений на оборудовании наземного комплекта 2 устройств обеспечения процесса создания цифрового ТФД, а вся совокупность строк сканерного кадра ориентируется по строкам матричного кадра, содержащего изображения местности.

На окончательном этапе создания ТФД в ЭВМ 3 (фиг. 1) интегрируется вся информация, относящаяся к процессу получения изображений местности. Она включает как изображения местности, так и данные навигационных определений, как координаты опорных точек, так и общие сведения о районе выполнения аэрофотосъемки, время ее проведения и данные калибровки аэрофотосъемочной аппаратуры.

Такую калибровку осуществляют с помощью механических, оптических и радиотехнических устройств стенда 6, позволяющих имитировать условия аэрофотосъемки. Частично такая имитация осуществляется через подсистему 11 контроля и управления аэрофотосъемкой, а частично путем внешних воздействий на аэрофотосъемочную аппаратуру. В совокупности это необходимо для контроля уровня стабилизации оптико-электронного компонента 9, априорной оценки изобразительных и метрических свойств фотографических изображений и определения характеристик навигационной аппаратуры.

Калибровка аэросъемочной аппаратуры позволяет корректировать как аберрационные искажения изображений, так и нарушения регулярности позиционирования дискретных светочувствительных элементов и программно устранять относительные развороты строк сканирования по отношению к строкам матричного кадра, возникающих из-за механических аппаратных погрешностей их взаимного ориентирования. Такое устранение систематических погрешностей производится с использованием данных о калибровке гиростабилизированного оптико-электронного компонента 9, первоначально сохраняемых в накопителях информации 8 и 26.

Корректировку навигационных определений выполняют программными средствами технологического модуля 40 по данным априорной калибровки навигационной системы, сохраненным в накопителе 8 информации (фиг. 5).

Коррекцию строк матричного кадра и строк сканерного изображения, считанных с дискретных светочувствительных элементов линейной структуры 15 и матричной структуры 17 и первоначально сохраняемых в устройствах 20 и 22 накопления цифровых кадров и цифровых строк, выполняют с помощью программных средств технологических модулей 41 и 42 аберрационной коррекции цифровых кадров и строк изображений местности. Такая коррекция выполняется по данным калибровки оптико-электронного блока, которые хранятся в накопителе 8 информации.

В целом учет линейных и фотометрических характеристик цифровых фотографических изображений и характеристик средства 18 оперативных навигационных определений необходим при формировании ТФД и при их паспортизации.

Технологические модули 41 и 42 позволяют максимально полно устранить аберрационные искажения изображений (дисторсию), дефекты позиционирования дискретных светочувствительных элементов, формирующих строки изображений местности, и относительные развороты строк сканирования по отношению к строкам матричного кадра, вызванные аппаратными погрешностями их взаимного ориентирования.

Далее в технологическом модуле 43 матричный кадр, у которого максимально полно устранены систематические координатные дефекты изображения, ориентируют в геодезических координатах КРНС по скорректированным навигационным определениям.

В технологическом модуле 44 ориентируют в геодезических координатах КРНС цифровые строки сканирования, с максимально полно устраненными систематическими координатными дефектами изображения и правильно развернутыми относительно строк матричного кадра, и синтезируют сканерный кадр.

В технологическом модуле 45 синтезированный кадр трансформируют в проекцию матричного кадра по идентифицированным точкам местности или по контурным изображениям объектов местности, отображенным на ранее созданных топографических документах.

После того, как сформирован синтезированный кадр в проекции матричного кадра его трансформируют в проекцию фотодокумента как с использованием опорных точек, так и по элементам ориентирования, полученным с использованием навигационных систем различных типов в технологическом модуле 46.

В технологическом модуле 47 выполняется фотометрическая коррекция ТФД, например, позволяющая выровнять оптические плотности изображений его различных частей, а программные средства технологического модуля 50 служат окончательного оформления его ТФД, например, нанесения координатной сетки.

При аэрофотосъемке ДПЛА может быть реализован вариант полностью автоматизированного управления аэрофотосъемкой или через наземное средство управления процессом аэрофотосъемки.

При заданном перекрытии более 50 процентов смежных матричных кадров в пределах полосы аэрофотосъемки фотографирования возможно более точное определение элементов ориентирования сканерных синтезированных кадров при использовании данных о высотах опорных точек с целью уменьшения влияния рельефа местности на плановое положение ее объектов на ТФД.

При необходимости цифровой топографический документ формируют из нескольких синтезированных и трансформированных кадров, причем изображения матричных кадров на этом фотодокументе не отображаются й служат лишь трансформационной основой низкого пространственного разрешения.

Полученный ТФД отличается своими гораздо лучшими изобразительными свойствами, характерными для сканерных цифровых изображений по отношению к изображениям, полученным с помощью цифровых кадровых матричных структур и повышенной координатной точностью, характерной для цифровых кадровых АФА.

Поскольку к настоящему времени уже имеются кадровые цифровые фотоаппараты низкого разрешения, у которых чувствительность измеряется миллионами единиц ISO, то основной поток световой энергии может быть направлен на линейку и, таким образом, может быть подобран оптимальный режим экспонирования ее светочувствительных элементов. Технологии накопления пространственных зарядов позволяют в несколько раз повысить чувствительность линейных структур их пространственное разрешение.

Экономическая целесообразность применения предложенных технических решений обуславливается повышением производительности аэрофотосъемок за счет более широкой полосы фотографирования, и удешевления используемой аэрофотосъемочной аппаратуры поскольку используются цифровая камера с единственным объективом и с одной кадровой матрицей, к которой не предъявляются высокие требования по пространственному разрешению.

Источники информации

DE 102011120718 A1 12.12.2011,

CN 102829767 A 13.07.2012,

CN 102944225 A 23.11.2012,

RU 2518365 C1 22.11.2012

US 20020149674 А1 15.03.2002,

US 5138444 B2 11.06.1992,

US 8018489 B2 13.09.2011,

US 9470515 B2 18.10.2016,

US 9488492 B2 08.11.2016,

US 9509894 B1 29.11.2016,

US 20120062730 A1 15.03.2012 (Прототип).

1. Способ создания цифрового топографического фотодокумента, включающий: размещение на подвижной платформе цифровой фотоаппаратуры с оптической системой, содержащей единственный объектив, априорное определение путем измерений характеристик и параметров цифровой фотоаппаратуры с ее метрологической калибровкой, запись измерений в память накопителей цифровой информации электронно-вычислительных средств, формирование во время перемещения подвижной платформы посредством объектива изображений объектов местности на дискретных светочувствительных элементах, образующих, по крайней мере, одну регулярную линейную структуру, размещенную в плоскости наилучшего качества изображений объектов местности, периодическое считывание информации об этих изображениях с дискретных светочувствительных элементов, образующих по крайней мере одну регулярную линейную структуру, размещенную в плоскости наибольшей резкости объектива, построчное фиксирование цифровой информации об изображениях объектов местности, считанной с дискретных светочувствительных элементов, образующих по крайней мере одну регулярную линейную структуру в памяти накопителей цифровой информации, в виде последовательно зафиксированных цифровых строк, формирование посредством электронно-вычислительных средств и их программного обеспечения, как минимум, одного цифрового синтезированного кадра из зафиксированных строк цифровых изображений местности, цифровое трансформирование, по меньшей мере одной части цифрового синтезированного кадра в проекцию, как минимум, одной части цифрового топографического фотодокумента с использованием элементов внутреннего и внешнего ориентирования снимков местности, отличающийся тем, что при выполнении этого способа разделяют электромагнитное излучение, поступающее от объектов местности, после его прохождения через объектив, не менее чем на две части, считывают информацию об изображениях объектов местности не только с дискретных светочувствительных элементов, образующих, как минимум, одну регулярную линейную структуру, расположенную в плоскости наилучшего качества изображений, но и с дискретных светочувствительных элементов регулярной матричной структуры, расположенной в плоскости наилучшего качества изображений объектов местности, которая сформирована в пределах другой части светового потока, фиксируют цифровую информацию об изображениях объектов местности, считанную с дискретных светочувствительных элементов, в накопителях цифровой информации в виде отдельных цифровых матричных кадров, выполняют цифровое трансформирование, как минимум, одной части цифрового синтезированного кадра в проекцию матричного кадра, которое производят перед окончательным цифровым трансформированием цифрового синтезированного кадра в проекцию топографического фотодокумента.

2. Комплексное средство для осуществления способа создания цифрового топографического фотодокумента, содержащее оптическую систему, размещенную на подвижной платформе и снабженную единственным объективом для формирования изображений объектов местности, регулярную линейную структуру дискретных светочувствительных элементов, совмещенную с плоскостью наилучшего качества изображений объектива оптической системы, накопители цифровой информации, блок управления считыванием информации с дискретных светочувствительных элементов, образующих регулярную линейную структуру, и фиксированием этой информации в памяти накопителей цифровой информации, в виде последовательно зафиксированных цифровых строк, электронно-вычислительные средства постобработки, зафиксированной в памяти накопителей цифровой информации, с целью формирования цифрового синтезированного кадра из зафиксированных строк цифровых изображений объектов местности и последующего цифрового трансформирования по крайней мере одной части цифрового синтезированного кадра в проекцию по крайней мере одной части топографического фотодокумента, отличающееся тем, что содержит: узел светоделения электромагнитного излучения, поступающего от объектов местности, причем этот узел светоделения размещен после объектива оптической системы и предназначен для направления части этого излучения не только в первое, но и во второе пространство изображений, формируемых объективом оптической системы, за узлом светоделения, регулярную кадровую матричную структуру дискретных светочувствительных элементов, размещенную в плоскости наибольшего качества отображения объектов местности в пределах второго пространства изображений объектива оптической системы, блок управления процессами считывания информации с дискретных светочувствительных элементов кадровой матричной структуры и фиксирования этой информации в памяти накопителей цифровой информации в виде матричного цифрового кадра, интерфейс передачи информации об изображениях объектов местности с накопителей цифровой информации об изображениях объектов местности, зафиксированных в виде одного или нескольких матричных цифровых кадров для последующего использования при цифровом трансформировании по крайней мере одной части цифрового синтезированного кадра в проекцию по крайней мере одной части топографического фотодокумента.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам ультразвуковой визуализации. Система ультразвуковой визуализации содержит процессор обработки изображений, выполненный с возможностью принимать по меньшей мере один набор объемных данных, полученных в результате трехмерного ультразвукового сканирования тела, и выдавать соответствующие данные отображения, детектор анатомии, выполненный с возможностью обнаружения положения и ориентации интересующего анатомического объекта в этом по меньшей мере одном наборе объемных данных, генератор срезов для формирования множества двумерных срезов из по меньшей мере одного набора объемных данных, причем генератор срезов выполнен с возможностью определения соответствующих местоположений срезов, основываясь на результатах детектора анатомии для интересующего анатомического объекта, чтобы получить набор двумерных стандартных проекций интересующего анатомического объекта, и с возможностью определять для каждой двумерной стандартной проекции, какие анатомические признаки интересующего анатомического объекта, как ожидается, должны в ней содержаться, блок оценки коэффициента качества каждого из сформированного множества двумерных срезов путем сравнения каждого из срезов с анатомическими признаками, ожидаемыми для соответствующей двумерной стандартной проекции, память для хранения множества наборов объемных данных, полученных в результате множества различных трехмерных сканирований тела и для хранения множества двумерных срезов, формируемых из множества наборов объемных данных, и их коэффициентов качества, и переключатель для выбора для каждой двумерной стандартной проекции двумерного среза, имеющего наивысший коэффициент качества, путем сравнения оцененных коэффициентов качества соответствующих двумерных срезов, сформированных из каждого из множества наборов объемных данных.

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений. Технический результат – обеспечение обнаружения и оценка толщины прямолинейных протяженных объектов на изображении.

Изобретение относится к области обработки изображений, а именно к распознаванию категории объекта изображения. Технический результат – повышение скорости и точности распознавания категории объекта изображения.

Изобретение относится к области обработки изображений. Технический результат – определение реального расстояния на основе изображения без сравнения с эталонным объектом, имеющимся в изображении.

Изобретение относится к способам и системам симплификации кривой. Технический результат заключается в повышении скорости симплификации кривой.

Изобретение относится к медицине и предназначено для наглядного представления результатов флюорографического обследования и может быть использовано во врачебной практике с целью повышения качества оказываемых медицинских услуг.

Изобретение относится к способам и системам создания симплифицированных границ графических объектов. Технический результат заключается в уменьшении требуемых вычислительных ресурсов компьютера при обработке графических объектов.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в экономии компьютерных ресурсов, идущих на отрисовку симплифицированных графических объектов на экране.

Изобретение относится к области обработки данных. Технический результат – обеспечение распознавания фигур среди элементов геометрической модели.

Способ регистрации малоконтрастных точечных объектов используют оптико-электронный прибор, объектив которого формирует оптические изображения точечных объектов на матричном приемнике излучения.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства и дистанционного зондирования земли. Способ измерения индекса плотности растительности реализуется с помощью устройства фиксации изображения, расположенного на летательном аппарате, причем устройство фиксации изображения содержит систему спектральных фильтров и заключается в том, что получают данные изображения объекта съемки в RGB-диапазоне, проводят обработку полученных данных с помощью системы фильтрации, при которой в красном канале (R) полученных изображений оцифровывают ближний инфракрасный диапазон (NIR), а данные изображения в зеленом (G) и синим каналах (B) оставляют неизменным или удаляют изображение в G канале.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ фотометрической диагностики азотного питания растений с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для усредненного по полю внесения азотных удобрений с предварительной калибровкой фотометрических N-тестеров на делянках эталонных полевых опытов с возрастающими дозами азота отличается тем, что диагностика проводится в камеральных условиях по фотографическим снимкам полей с беспилотных летательных аппаратов, оснащенных обычными цифровыми видео- или фотокамерами, с последующей оценкой обеспеченности растений азотным питанием портативными N-тестерами типа «Yara» путем определения интенсивности зеленой окраски отдельных частей снимка на бумажной основе для определения средней по полю дозы азота и выдачей рекомендаций по дозам внесения азотных удобрений в соответствии с уровнем обеспеченности растений азотным питанием и принятой агротехнологией.

Группа изобретений относится к технологиям отрисовки карт на электронных устройствах. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств, направленных на отрисовку карт.

Изобретение относится к технике промышленных уровнемеров, использующих принцип излучения в волновод частотно-модулированного по симметричному треугольному закону сигнала, получение сигнала разностной частоты путем смешивания отраженного и излучаемого сигналов.
Изобретение относится к способам дистанционного геотехнического мониторинга линейных сооружений и площадных объектов. Сущность: проводят воздушное лазерное сканирование местности.

Изобретение относится к области геоморфологии и инженерной геологии и может быть использовано для дешифрирования экзогенных геологических процессов и инженерно-геологических условий.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для определения временной привязки снимков земной поверхности с космического аппарата (КА). В способе определения временной привязки производимых с КА снимков земной поверхности осуществляют генерацию на борту значения времени и передачу его с производимыми снимками в массиве телеметрических данных на наземный приемный пункт, поддерживают на борту КА постоянную температуру для стабильной работы аппаратуры генерации значений времени в процессе съемки, выполняют ортотрансформирование выбранного снимка, определяют по ортотрансформированному снимку положение в пространстве точки, из которой выполнялась съемка.

Сканирующее устройство для дистанционного получения изображений, формирующее N информационных каналов (от 1 до N), включает оптически связанные между собой плоское зеркало, совершающее возвратно-поступательное угловое перемещение и N оптико-электронных блоков, содержащих линзовый объектив, фильтр, матричный КМОП-фотоприемник излучения и блок обработки сигналов.

Изобретение относится к способу и устройству для синтезирования фотографий. Технический результат заключается в расширении арсенала средств.
Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, может быть использовано для панорамной стереоскопической фото- и видеосъемки, получения стереоизображений полостей труб, колодцев, шахт и т.п., по которым методами фотограмметрии могут осуществляться координатные измерения.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ фотометрической диагностики азотного питания растений с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для усредненного по полю внесения азотных удобрений с предварительной калибровкой фотометрических N-тестеров на делянках эталонных полевых опытов с возрастающими дозами азота отличается тем, что диагностика проводится в камеральных условиях по фотографическим снимкам полей с беспилотных летательных аппаратов, оснащенных обычными цифровыми видео- или фотокамерами, с последующей оценкой обеспеченности растений азотным питанием портативными N-тестерами типа «Yara» путем определения интенсивности зеленой окраски отдельных частей снимка на бумажной основе для определения средней по полю дозы азота и выдачей рекомендаций по дозам внесения азотных удобрений в соответствии с уровнем обеспеченности растений азотным питанием и принятой агротехнологией.

Способ создания цифрового топографического фотодокумента включает размещение на подвижной платформе цифровой фотоаппаратуры, формирование на линейной структуре дискретных светочувствительных элементов, изображений объектов местности, получение цифрового синтезированного кадра и его трансформирование в проекцию топографического фотодокумента. При этом разделяют электромагнитное излучение от объектов местности на две части для получения матричного кадра, а синтезированный кадр предварительно трансформируют в проекцию матричного кадра. При этом комплексное средство для реализации способа содержит однообъективную оптическую систему, регулярную линейную структуру дискретных светочувствительных элементов и электронно-вычислительные средства априорной и постобработки изображений местности. Оно дополнительно содержит узел светоделения, кадровую матричную структуру, блоки управления, интерфейсы связи и средства трансформирования синтезированного кадра в проекцию топографического фотодокумента. Технический результат заключается в получении топографического документа с высоким пространственным разрешением. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх