Способ стереоскопического измерения координат точек фотоснимков

 

О П И С А Н И Е «„sg>gp4

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено20 06.75 (21) 2146360/10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано25.03.77.Бюллетень №11 (45) Дата опубликования описания 30.05.77 (51) М. Кл. c

Ст 01 С 11/04

Гасударственный камитет

Сааета Министраа СССР па делам изобретений и аткрытий (53) УДК 588.722.8 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Чекалин, A. П. Рудаков, A. М. Жилкин и А. М. Котлярский (71) Заявитель (54) СПОСОБ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ

KOOPQMHAT ТОЧЕК ФОТОСНИМКОВ

Изобретение относится к фотограмметрии.

Известен способ стереоскопического изме-рения координат точек фотоснимков, заключающийся в стереоскопическом измерении 5 с тере ом одели и регистрации результат ов измерений.

Недостатком известного способа является малая производительность измерений, обусловленная тем, что для стереоскопичес- 10 кого измерения оператор последовательно наводит измерительную марку на выбранные точки путем перемещения кареток снимков или компонентов наблюдательной системы при помощи соответствующих штурвалов, }5

С целью устранения указанного недостатка в предложенном способе измерение

1 стереомодели выполняют путем определения положения осей визирования глаз относительно оптических осей наблюдательной 20 системы, а регистрацию положения осей визирования выполняют в моменты текущей фиксации глаз.

На фиг. 1 изображена схема наблюдения фотоснимков; на фиг. 2 — схема изме- 25 рения углового положения оси визирования глаза в вертикальной плоскости; на фиг. 3схема измерения величин; на фиг. 4 - система координат; на фиг, 5 — блок-схема прибора для реализации предлагаемого спос оба.

Возможность измерения координат идентичных точек фотоснимков стереопары пред-, лагаемым способом обусловлена физиологическими особенностями стереоскопического зрения человека. Известно, что при рассматривании какого-либо прдемета оба глаза человека непрерывно совершают три основных вида синхронных движений. дрожание., т.е, покачивание с угловой скоростью

20 в сек и амплитудой 10-15"; мерцание, т.е. вращение с угловой скоростью

600 в сек и амплитудой 0,3-5,0, дрейфование, т,е, очень медленное покачивание с угловой скоростью 1 в сек и амплитудой

Кроме того, в процессе стереоскопического наблюдения глаза человека совершают быстрые синхронные конвертирующие движения.

551504

В результате всех этих движений на сетчатке глаз человека возникают изображения рассматриваемого предмета, смещенные относительно друг друга. Возникающая разность в положении идентичных точек изэбражений, называемая физиологическим параллаксэм, дает возможность человеку оценивать пространственную глубину предмета.

Стереэзффект в мозгу человека возникает при условии, чтэ на зрительных осях его 10 глаз располагаются идентичные точки изображений (предмета). Следовательно, если в мэмент возникновения стереоэффекта при рассматривании двух перекрывающихся фэтоснимкэв эси глаз человека продолжить, 15 тэ они пересекутся в тэчке, лежащей на поверхности стереомодели, и пройдут через одноименные точки фотоснимков. Зафиксировав по.".ожение зрительных эсей глаз этнэсительнэ какой-либэ непэдвижной оси, мы получим углэвые координаты наблюдаемых точек, Регистрации угловых положений осей визирования глаз оператора в предлагаемом способе целесэобразно выполнять

25 этнэсительно главных эптических осеи соответствующих ветвей наблюдательной системы. Зная параметры оптической системы, углэвэе положение осей визирэвания глаз оператора, положение кареток стереоприбэра и места нулей измерительных устройств, 30 можно получить координаты идентичных гэчек фэтэснимков стереэпары.

В связи с тем, чтэ при рассматривании объекта глаза эператэра движутся не плавно, а скачками (макрэдвижения), регис35 трирэвание результатов измерений Bb

B моменты фиксаций, т,е. в мэменты между скачками, Длительность фиксаций зависит эт информационной емкости рассматривае40 мых объектов и колеблется от 0,2 до 0.7 сек, Скачки глаз происходят с очень большой амплитудой и вь-сокой угловой скоростью, зти параметры позволяют надежно выявить фиксации.

Выполнение >ке в мэмент текущей фиксации глаза т измерений пэзвэляет пэвысить тэчнэсть фиксирования углэвэгэ положения осей визирования глаз примерно в <« раз, В предлэженном способе при вэзникнэвении стереоэффекта оператор рассматривает, например, точку А стереэмодели. Оси визирования егэ глаз прэхэдят в этэм случае

/ l( через точки с» и а фэтэснимкэв 1 и 2.

При наблюдении точки В стереомэдели глаза 55 эператэра пэвернутся на некотэрье углы вэкруг центрэв их вращения 2 и 4, центры

p" зрачкэв переместятся из тэчек Ol и а в точки bp и Ъо", а эси визирования гла"

)I пройдут через точки Ъ и b на фотоснимках 60

1 и 2. Фотоснимки 1 и 2 расположены на каретках обычного стереоприбора, перемещаемого в плоскости фотоснимков по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

Угловое положение осей визирования глаз оператора определяют путем измерения поло« жения центров зрачков в какой-либо системе координат. С этой целью изображения глаз оператора выводят из наблюдательных ветвей с помощью частичнэ серебренных зеркал 5 и 6. При использовании наблюдательной системы глаза оператора помещаются так, чтэбы центры входных зрачков размешались в центрах 0 выходных зрачков

7 окуляров (см,фиг. 2). Рассматриваемое изображение располагается в плоскости 8, удаленной от центра выхэдногэ зрачка окуляра на расстэяние наилучшего видения глаза (параметр 5 окуляра, равен примерно

250 мм), За начало отсчета углэвэгэ пол ожения глаз целес о образн э взять главный луч наблюдательной системы 00" . При рассматривании точки М изображения, глаз эператора повернется на угол pf, а измеряемая величина будет равна отрезку О М равному д Х . Для определения ее значения достаточно знать угэл d., например — If окуляра (отрезок 00 ) и радиус перемещения входного зрачка глаза эператора (эт резок КО ), Угол с"- эпределяют путем измерения отрезка О М, лежашего в плоскэсти вьххэдногэ зрачка 7 окуляра, величина ь известна из паспэрта экуляра и уточняется при юстировке, величина ) определяется из специальных исследэваний. Таким образом.

КО-0 M (6+I ).а M< дх=

КО

Р

Аналогично эпределяется величина в гэризонтальной плэскэсти (см, фиг. 3).

Для приведения значений данных величин к масштабу снимка неэбхэдимэ учесть значение коэффициента увеличения V оптичесKDH наблюдательной системь>: с < дх о < ьч

Пэ полученным данным определяют искомые величины координат точек фотоснимков (см. фиг. 4).

< <

=д х,+8х„, х„= ах„+Рх „ л а л «п («)

Величины д х„, д у, ь х,,ау„определяют путем фиксирования положения каретэк стере эприб ора, Предлагаемый спэсэб позволяет получить наибэльший эффект при использовании прибора аналитического типа, имеющего в

551504 своем составе ЭВМ (см. фиг. 5). Оператор располагается за «рибором обычным образом, и после выполнения взаимного ориентирования фотоснимков с испэльзованием измерительной марки, начинает последовательное рассматривание стереомодели либэ по параллельным маршрутам, либо по орографическим линиям, захват в первом случае равен диаметру поля зрения наблюдательной системы. Длительность рассматривания мо- щ дели определяют исходя из необходимой точности выполнения работ с учетом сложности рельефа местности. Измерительная марка при рассматривании стереомодели не требуется. Входные зрачки 9 глаз 10 операто- 15 ра находятся вблизи центров выходных зрачков 11 окуляров 12. В процессе рассматривания стереомодели положение зрачков

9 меняется относительно зрачков 11. В фокальных плоскостях 13 экулярэв 12 обьек-З тивами 14 строятся изображения фотоснимКоВ 15, KoropbIå эсвешаются истэчниками света 16, Свет эт источников света 16, пройдя всю оптическую систему, эсвешает глаза оператора, изэбражения которых с помэшью эбъективэв 17, призм-куб 18, имеющих частично серебренную внутреннюю грань, и окуляров 12, строятся в предметных плоскостях, например, телевизионных автоматов 19, осуществляющих определение пространственных координат вхэдных зрачков 9 глаз оператора этнэсительнэ центрэв выходных зрачков 11 экулярэв 12. Телевизиэнные автоматы эсушествляют автэматическую фокусировку из эбражений глаз на экранах видеконов и определение величин

8x., э У, 8z . На выходе телевизионных автоматов получают сигналы, прoIIэрциэнальные величинам d X 8z.* которые затем поступают в электронный анализатор 20 движений глаз, эсуществляюший определение фиксаций глаз по амплитуде и

Фь I скэрости изменения координат о к и 8Y .

Определив момент фиксации, анализатор 20 вырабатывает команды блоку 21 опроса дат45 чиков а х и ау правого и левого фэтэснимков. Величинь: ьх и ь, а также вев< в в l личины ах, о и î 2 синхронно направляются в блок 22, эсушествляюший запись результатов измерений в цифровой форме.

B связи с тем, что эператор располагается за прибором свободно, егэ голова может перемещаться и при этом входные зрачки его глаз не совпадают с центрами выходных зрачков окуляров, чтэ приводит к ошибкам измерений. Для исключения этих ошибок или уменьшения их влияния движения головы эператэра можно ограничивать, либэ компенсировать это влияние с использованием следяшей системы, пэстроеннэй, например, на принципе измерения аналогичными телевизионными автоматами блика от глаза, фэрмируемэгэ инфракрасным источником излучения, и коррекции в реальнэм масштабе времени величин d х и 3 Y с использованием при этом сигналов расфокусировки У .

Исключение же систематических ошибок, вызь.ваемых смешением центра врашения глаз при визировании на различные точки стере эм одели, нес о этветстьием длины измеряемого отрезка ON сэответствующей наблюдаемой тэчки длине дуги перемещения зрачка глаза и т.rr., вьполняют путем исследования системы оператор-прибор IIO контрэльнь.м сеткам и введения пэправэк в результататы измерений, например, пэ пэлинэмам„

Результаты измерений на приборе обрабатываются в ЗВМ, и полученные геодезические кээрдинаты Х р, У„и 1 точек слуr *

><ат:,-ибо для эртэфэтэтрансфэрмирэвания, либ э для рис эвки рельефа местн эсти.

Ф эрмула изэбретения

Способ стереоскопического измерения кээрдинаг точек фотоснимков, заключающийся в стереоскопическом измерении стерезмодели и регистрации результатэв измерений,этличаюшийся тем,чтэ, с GG;Ibk> повышения прэизводительнэсти измерений, измерение стереэмэдели выполняют путем определения пэлэжения эсей визирования глаз относительно главных эптических осей наблюдательной системы, а регистрацию положения эсей визирования глаз выполняют в мэменты текушей фиксации глаз.

551504

15 (УХ (8Z )л (szë

Заказ 113/21 Тираж 82, » Подписное

1АНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открь..тий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Михайлов

Редактор О, Стенина Техред И. Асталош Корректор А. Власенко