Способ фотограмметрической калибровки камеры при съемке недеформирующихся подвижных объектов

 

О П И С А Н И Е (1,63771О

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.06.77 (21) 2497 510/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано15.12.78.Бюллетень ¹ 46 (45) Д;ата опубликования описания 19. 12.78 (51) М. Кл.

G 01 С 11/04

Государственный комитет

Соввта Министров СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 528.711. . 1 1.089.6 (088.8) П. Q. Амромин, А. И. Баринов, А. П

ll. А. Новожилов и И. М. Павлов (72) Авторы изобретения

Новосибирский институт инженеров аэрофотосъемки и картографи (71) Заявитель (54) СПОСОБ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ КАМЕРЫ

ПРИ С ЬЕМКЕ НЕДЕФОРМИРУЮШИХСЯ ПОДВИЖНЫХ

ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к области фотограмметрии, в частности, к фотограмметрической калибровке съемочных камер.

При изучении динамики твердо."о (недеформирующегося) тела, перемещающегося в пространстве таким образом, что движение его точек можно представить как совокупность вращательного движения относительно центра масс и поступательного движения этого же центра масс относительно выбранной системы координат, целесообразно применять методы стереофотограмметрии.

При стереофотограмметрической съемке движущихся объектов необходимо точно знать параметры калибровки съемочных камер.

Очень часто съемка динамических процессов проводится на конечных расстояниях.

При съемке с близких расстояний, вследствие необходимости проведения перефокусировки камеры, элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимков и другие napd÷åòðû калибровки изменяются от съемки к съемке. Поэтому при съемке с близких расстояний возникает необходимость проведения калибровки камеры одновременно со съемкой объекта исследования.

Известный способ калибровки включает в себя фотографирование эталонного полигона (тест-объекта), измерение картинных координат опорных точек, определение теоретических координат, сравнение их с из5 мерен ными, нахождение отклонений получаемого пучка проектирующих лучей от идеального н по полученным отклонениям определение параметров калибровки (1).

Однако известные способы фотограмметри .еской калибровки съемочных камер тре1а буют большого объема геодезических работ не всегда обеспечивают необходимую точность.

Известен также способ фотограмметрической калибровки съемочной камеры, включающий создание опорной сети, фотографирование опорной сети и получение нескольких конвергентных снимков, измерение каргинных координат, нахождение элементов калибровки на основе опорных данных или только за счет геометрических связей между снимками. При этом применение конвергентных снимков по сравнению с калибровкой камеры по одиночному снимку (при калибровке по опорным данным) значительно по637710

3 вышает точность калибровки. Калибровка без опорных данных сокращает объем геодезических работ, но может быть осуществлеfl3 только по перекрывающимсч копвергентным снимкам, количество котгрых должно быть не менее трех и на ло горых изображаются одни и те же зам;- !>кированные точки !2) .

Однако известный способ калибровки с использованием конвергентных снимков не может быть применен при съемке объектов движения, так как нет возможности одновременно одной и той же неподвижной камерой для одного и того же момента времени получить несколько перекрывающихся конвергентных снимков, на которых были бы изображены точки опоры и излучаемый объект.

Кроме того, существующий способ калибровки требует большого объема геодезических работ.

Целью изобретения является снижение объема геодезических работ и повышение гс точности калибровки.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу перемещают опорную сеть вместе с объектом съемки, фотографируют ее в движении через заданные проме>кутки времени, образуют квазиконвергентные снимки под условием относительности движения съемочной камеры к объекту съемки, находят параметры калибровки одновременно с элементами внешнего ориентирования квазиконвергснтных снимков.

На фиг. 1 показана принципиальная схема получения изображений движения объекта на один снимок; 1l2 фиг. 2 — — схема получения квазиконверген гных снимков.

Опорные точки А,В обьскта, з; нимающего з5 в пространстве положения I, 11, 111 через об ьектив Si проектируют в плоскость снимка Р в виде точек а,, в, а:, в, а>, в.-. Взаимное положение точек А и 8 на объекте при движении не меняется. По измеренным координатам на снимке Р точек а-,, в и коорди- 10 натам, 1 и В объекта в поло>кенни 1 образук>т мнимый снимок Р., полученный из мнимого центра S- (фиг. 2). Такой снимок можно получить путем возвращения объекта из положения 11 в положение I, не нарушая связи проектирующих лучей.

По измеренным координатам на снимке

Pi точек а„, в-. и координатам точек А и В объекта в положении 1 образуют снимок Рз. полученный пз мнимого центра Sz.

Если объект займет и положений в пространстве и столько же получит изобра>кений на снимке Pi, то получают n — 1 мнимых снимков.

Способ можно осуществить при стробоскопической съемке или съемке Hà отдельные кадры неподвижной камерой J,âè>Kóùихся твердых (недеформирующихся) объектов, совершающих поступательное и вращательное движение в частности для изучения динамики механических систем.

Для реальной фотокамеры получены следующие элементы внутренн iо ориентирования (мм): хр = 0010 гпх, = 0,001 уо — — 0,015 m, = 0,001 ! к — — 201,195 mr, =- 0,002

Предлагаемый способ позволяет при наличии незначительного количества опорных точек уверенно определить калибровочные параметры фотокамеры. При этом повышение точности определяемых величин осуществляется не за счет увеличения опорных точек (размещение и определение взаимного положения которых требует значительных затрат), а а счет увеличения числа квазиконвергентных снимков, что при съемке движущегося объекта не вызывает особых затруднений и регулируется с учетом скорости его движения частотой вспышек стробоскопической установки.

Найденные калибровочные поправки в соответствующие зоны снимка позволяют (с дальнейшим учетом их) значительно повысить точность фотограмметрических определений при решении различных задач по определению форм, размеров, параметров движения и т. д. беск >печным методом.

Формула изобретения

Способ фотограмметрической калибровки камеры при съемке недсформирующихся подвижных объектов, включающий создание опорной сети, фотографирование объекта съемки, измерение картинных координат точек изображений, нахожде|шс элементов калибровки на гк нове опорных данных или только за счет геометрических связей между нимками, отличаюи(ийся тем, что, с целью снижения оо.üoìà геодезических работ и повышения точности, перемещают опорную сет» вместс с объектом сьемки, фотографируют ее в движении через заданные промежутки времени, образуют квазиконвергентные снимки под условием относительности движения съемочной камеры к объекту сьемки, находят параметры калибровки одновременно с элементами внешнего ориентирования квазиконвергентных снимков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 307267, Ci 01 С 11/04, 1971.

2. Лобанов А. Н., Овсянников Р. П., Дубиновский В. Б. и др. Фототриангуляция с применением электронной цифровой вычислительной машины. «Недра», М., 1975, с. 128 — 149.

637710

pg X

Фиа.2

Составитель В. Васильев

Текред О. Луговая

Тираж 830

Корректор 3, Мельниченко

Подписное

LtHHHIlH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий! !3035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор С. Хейфиц .

Заказ 7097/34 л о аг а а, Фиг./