Универсальный стереофотограмметрический

 

О П И С А Н И Е 3829I9

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскил

Социалистические

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23.Ч1.1971 (М 1674662/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.Ч.1973. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 28Х11.1973

М. Кл. G 01с 11,/26

Квинтет по лепажа изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 528.722.6(088.8) Автор изобретения

Заявитель

Л. Н. Васильев

Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъе и картографии

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТЕРЕОФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИЙ

ПРИБОР

Y= у, f,„30

Изобретение относится к области фотограмметрии, в частности к фотограмметрическому приборостроению.

Известны универсальные стереофотограмметрические приборы, содержащие проекционные камеры, наблюдательную оптическую систему, механическую систему проектирования с расположенными по разным концам проектирующих рычагов координатными каретками модели и трансформированных снимков. Недостатками известных приборов являются невозможность обработки фотоснимков, выполненных съемочными камерами, со шторко-щелевыми затворами, установленными на подвижных носителях, а также невозможность выполнения аффинного проектирования.

Предлагаемый прибор отличается тем, что с каждым пространственным рычагом механической системы проектирования кинематически связаны два кардана с ползунами, выполненными с возможностью перемещения по скрещивающимся горизонтальным направляющим, причем, горизонтальная направляющая ползуна одного из карданов выполнена с возможностью перемещения по оси Z прибора, а ползун другого кардана кинематически связан с подвижным компонентом оптической системы. Нижний конец каждого из пространственных рычагов механической системы проектирования шарнирно связан с кареткой, выполненной с возможностью перемещения по напра влению трех координатных осей, причем, каретка опирается на линейку, имеющую возможность вращения в плоскости XOZ.

5 На фиг. 1 и 2 показаны схемы, иллюстрирующие теорию предлагаемого прибора; на фиг. 3 — кинематическая схема прибора, При съемке с движущихся носителей аэрофотоаппаратами, снабженными затворами

10 шторно-щелевого типа, происходит разрушение связки проектирующих лучей. Отсутствие единого центра проекции для точек всего поля снимка связано с перемещением камеры в процессе неодновременного экспонирования

15 всего кадра. Возникающее упорядоченное множество лучей может быть математически выражено уравнениями линейной конгруэнции. Лучи проектирования изображаются прямыми линейной конгруэнции, построенной на

20 двух скрещивающихся носителях а и b. Прямая в пространстве образуется как пересечение двух плоскостей, проведенных через носители а и b и через точку предмета.

Уравнения связи координат соответственных

25 точек горизонтального снимка и местности имеют следующий вид — х+ = )tg g, — л, х, л, ) 382919 где f,, f„— фокусные расстояния по осям хпу, Н, Н„ — высоты проектирования по осям хиу, ср — угол отклонения носителя b от плоскости У02.

Существенно отличное свойство проекции при помощи линейной конгруэнции заключается в том, что проектирование выполняется не связкой лучей, а пучками с центрами, расположенными на некоторой прямой. Такая проекция возникает при съемке с подви>кного носителя аэрофотоаппаратами со шторно-щелевыми затворами. Всзпик»иощие на аэросиимках геометрические деформации нельзя интерпретировать аффинными преобразованиями.

При такой съемке связка лучей, соответствующая всему полю точек кадра отсутствует, так как изобра>кение строится пучками из последовательно расположенных вдоль направления полета центров.

В связи с тем, что внутренняя связка сохраняется, преобразование координат вследствие углов наклона снимка в данном случае не отличается от известных положений и поэтому в описании опущено, рассматривается только случай горизонтальной съемки.

Шторка затвора образует с осью ординат угол ср из-за говорота ка.;леры. Пусть во время выдер>кки центр проекции перемещается вдоль прямой а (фиг. 1), тогда в силу свойств шторно-щелевого затвора тсчки местности будут проецироваться в плоскость изобра>кения в разное время. Будем считать траекторию полета во время выдержки горизонтальной, тогда изобра>кение прямых предметной плоскости ОТ, МК, параллельных оси У будет находиться в ot и mk. Соответственные тсчки будут лежать на лучах, проходящих через мгновенные центры проекции S, 5 Д.,.. S„,, Я„при этом $аО=fI,.

Построим конгруэнцию лучей на носителях а и b. Положение носителя а определяется отрезками f,=-fI, и высотой фотографирования

Н,, Положение носителя b определяется углом ср, составленным шторкой с осью ординат, и приращением hf=f„— f,.

Зная путевую скорость W, выдержку т и ширину щели затвора е, находим Af. ц 1p f.» "Ул

О.» е

Вычисленное Af позволяет установить отрезки / и Н,. Построив конгруэнцию на носителях а и b, можно восстановить в пространстве полояение проектирующих лучей по всему полю снимка. Использование стереоскопической пары позволяет построить фотограмметрическую модель сфотографированной местности.

При проектировании снимков с измененным значением фокусного расстояния камеры f =

=kfa надирный луч отклоняется от перпендикуляра к плоскости трансформирования, занимая наклонное положение. Для образоЬо

5

15 г0

55 вания фотограмметрической модели надирный луч в пространстве проекции должен сохранять первоначальное положение, т. е. — центр проекции должен быть расположен на луче

S (фиг. 2). Этого можно добиться, если сначала спроектировать точки снимка P из аффинного центра 5 на плоскость Р,, а затем полученное трансформированное изображение проектировать в пространство модели из центра So. Произвольный проектирующий луч займет положение mIISII_#_L. Таким образом, пространственное проектирование снимка аффинной связкой происходит двумя преобразованиями: m — mII и тоМ.

На этих теоретических основаниях построена схема универсального стереофотограмметрического прибора аффинной связки для проектирования снимков, полученных с подвижного носителя аэрофотоаппаратами со шторно-щелевыми затворами. Схема прибора основана на принципе пространственной оптикомеханической засечки. Прибор состоит из двух симметричных половин и поэтому ниже описывается только одна часть его.

Прибор содержит проектирующую камеру 1, имеющую установки элементов ориентирования я, с>, х и децентраций Лх, Лу. Проектирование точек выполняет рычаг 2. Движение его в пространстве происходит от координатной системы ХУЛ вЂ” 8 через ведущий шарнир

4. Каретка с шарниром 4 опирается на линейку 5, установленную под углом v к направляющей Х. В верхней части расположена ведомая каретка б, которая соединена карданом 7 с рычагом 2. Средняя часть рычага 2 связана двумя карданами 8 и 9 с ползунками, перемещающимися вдоль скрещивающихся направляющих — носителей 10 и 11. Первоначальное положение направляющей перемещения 11 устанавливается устройством фокусного расстояния /„и угловым ориентированием ср. Рычаг 12, служащий для управления проекционной оптической системой, качается в кардане

13, положение которого относительно звена кардана 8 задается координатным устройством 14. Верхний конец рычага 12 через кардан 15 соединен с ведомой кареткой б, Оптическое проектирование снимка выполняется по принципу Порро-Коппе, Трубка с объективом 1б и маркой 17 расположена в кардане. Передачу угловых движений от рычага 12 к объективу 16 с маркой 17 совершает шарнирный параллелограмм 18. Оптическая система для передачи изображения снимка состоит из объективов 19 и 20, зеркала 21, призмы Дове 22, прямоугольных призм 28, 24, 25 и 2б и окуляра 27. Снимки могут проектироваться как с сохранением, так и без сохранения значения фокусного расстояния камеры.

1>асстояния между направляющими каретками б и носителями а и b — 10 и 11 соответственно — равны f u f Угол q> — поворот носителя b — 11 соответствует развороту шторки затвора ЛФА относительно направления полета. Роль подвижного центра проекции вы382919 полняет подвижный кардан S,„, поэтому значение f, связано с ft... В случае построения в пространстве модели подобной связки =,.

При афинной проекции значение коэффициента преобразования К= —. Центр враЛ

Л щения рычага 12 смещается по осям координат на отрезок SpS. (SpS) = " (cosp. — c0s а ), f;.

sin z (S,S ) у = " (cos а — cos к ), sin о> с < 1 g cos u cos () — cos я cos оз () =

Э сов i сов где (SpS ), (SpSi), (SpS ), — составляющие

SpS по осям координат.

В результате введения установочных значений при вертикальном положении рычага 2 на марку 17 через оптическую систему попадает изображение точки надира.

Прибор работает следующим образом.

Перемещение ведущего шарнира 4 (точки

М) по осям координат приводит к вращению рычага 2 вокруг одного из носителей а или b и одновременному смещению какого-либо из карданов 8 или 9. При перемещении шарнира

4 по радиальному направлению каждый из карданов 8 и 9 совершает вращение и линейное смещение вдоль своих направляющих, благодаря чему строятся лучи линейной конгруэнции на носителях а и b. Наклон рычага

2 приводит к перемещению каретки б и одновременному наклону рычага 12, который поворачивает трубу оптической системы lб, 17 на соответствующую точку снимка. Для учета наклона траектории перемещения аэрофотоаппарата за время пробега шторки, вертикальная каретка высот опирается на линейку 5 под углом т. Угол v у сcтTаsнHаsвsливается в приборе в процессе внешнего ориентирования модели.

Предмет изобретения

1. Универсальный стереофотограмметрический прибор, содержащий проекционные ка 0 меры, наблюдательную оптическую систему, механическую систему проектирования с расположенными по разным концам пространственных рычагов координатными каретками модели и. трансформированных снимков, отлиу чаюи1ийся тем, что, с целью обеспечения возможности обработки фотоснимков, полученных с подвижных носителей съемочными камерами со шторно-щелевымп затворами, с каждым пространственным рычагом механи20 ческой системы проектирования кинематпчески связаны два кардана с ползунами, выполненными с возможностью перемещения по скрещивающимся горизонтальным направляющим, причем, горизонтальная направляющая

25 ползуна одного пз карданов выполнена с возможностью перемещения по оси прибора и вращения в горизонтальной плоскости, а ползун другого кардана кннематически связан с подвижным компонентом оптической системы.

30 2. Универсальный стереофотограмметрический прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью выполнения условий аффиино; о проектирования, нижний ко::.ец каждо."о из пространственных рычагов механической системы

35 проектирования шарнирно связан с кареткой, выполненной с возможностью перемещения по направлению трех координатных осей, причем, каретка опирается на линейку, имеющую возможность вращения в плоскости XOZ, 382919

Фиг 2

Техред Т. Курилко

Корректор Л. Царькова

Типография, пр. Сапунова, 2

Редактор С. Авдеева

Заказ 2032/16

Изд. № 570 Тираж 755 Подписное