1.Изображения формируются в результате сканирования местности
внаправлении, перпендикулярном направлению полета. Поэтому результатом съемки являются не кадровые снимки, а полосы изображений, так
что стереоскопические наблюдения и измерения возможны только по поло- И се перекрытия со смежным маршру-
том (рис. 9.7, a).
2.Геометрия сканерныхконам построения изображений при центральномДпроектировании.
ному направлению (рис. 9.7,А).
Отсутствие продольных перекрытий сканерных снимков и невозможность создания по ним стереопар существенно снижают точность их фотограмметрической обработки, поэтому современные съемочные системы предусматривают одновременное применение нескольких ПЗС-линеек, каждая из которых формирует изображение по определен-
н ть стереоскопнаблюденияческ е .
Так, цифровая система ASD40 имеет в фокальной плоскости три ПЗС-л нейки, одна з которых о еспечивает съемку полосы по направлен ю «вперед», вторая – полосы в направлении точки надира
(«вн з»), а третья – полосы «назад». Совместная обработка трех полос зображен й позволяет получить продольные перекрытия и выпол-
Ц фровая съемочная система HRSC (High Resolution Stereo
Camera) с помощью девяти линеек ПЗС в фокальной плоскости объектива выполняет съемку одновременно девяти перекрывающихся
полос, пять |
которых используются для стереообработки, а осталь- |
из |
|
С |
|
ные четыре обеспечивают получение изображения в том или ином оптическом диапазоне.
16
Стереоскопические наблюдения двух изображений возможны при выполнении условий, полностью соответствующих сформулированным в главе 6 и касающихся съемки с двух различных точек пространства, разномасштабности изображений, величины угла конвергенции главных оптических осей и т.п. Одним из основных условий получения стереоэффекта является требование наблюдения каж-
геометрических и фотометрических преобразованийИ, формирование изображения на экране монитора с покадровым (page-flipping) или по-
дого снимка только одним глазом.
Как и в случае наблюдения аналоговых снимков, основными способами получения стереоскопического эффекта являются анаглифический, затворный, оптический и др., получившие в компьютерном исполнении новые возможности. Их реализация учитывает ряд особенностей работы с цифровыми изображениями, в частности: простота
строчным (interlace) режимом вывода, наличие видеопамяти и др. Анаглифический способ стереоскопических наблюдений не
предполагает наличия какого- |
специального оборудования в виде |
||
плат или адаптеров и требует наличия лишь анаглифических очков. |
|||
|
|
|
Д |
Наблюдаемая при этом стереоскопическая модель формируется по |
|||
правилам, изложенным ранее для случая наблюдения аналоговых |
|||
снимков. |
|
|
|
Перекрывающ еся части левого и правого изображений, обра- |
|||
|
|
А |
|
|
зующ е зону |
стереоскопических наблюдений |
|
|
(р с. 9.8), окрашиваются в дополнительные цвета |
||
|
выводятся на экран либо по строкам (четные – |
||
|
левого снимка, а нечетные – правого), либо путем |
||
|
либо |
|
|
|
наложения левого на правое. Полученное на |
||
|
экране монитора совмещенное изображение рас- |
||
Рис. 9.8. Зона |
смативается через анаглифические очки, стекла |
||
|
которых окрашены в те же цвета, что и соответ- |
||
стереонаблюдений |
|
|
|
пары снимков |
ствующие им изображения снимков. В результате |
||
|
|||
наблюдатель видит пространственную модель местности, механизм |
|||
возникновения которой был рассмотрен ранее применительно к полу- |
|||
С |
|
|
|
чению стереомодели по аналоговым снимкам. В первом случае наблюдатель видит «разреженное» изображение, что снижает точность стереоскопических измерений, а во втором – цвет и оптическую
17
плотность каждого пикселя суммарного изображения (элемента монитора), формируемые в зависимости от цвета и плотности накладывающихся пикселей изображений, что неизбежно ведет к некото-
рым потерям четкости. Однако в обоих случаях каждый глаз наблю- |
|
дателя видит только одно изображение, что и вызывает возникнове- |
|
ние стереоскопической модели местности. |
И |
|
|
Затворный способ получения стереоскопического эффекта |
|
основан на специфике представления изображения на экране монитора и предполагает применение специальных затворных (жидкокристаллических) очков с LCD-затворами (Liquid Crystal Display) различных типов (ИБИК, NuVision и др.), в которых стекла становятся прозрачными поочередно, в соответствии со сменой видеостраниц на экране монитора. Сущность способа заключается в следующем.
так, что в каждый момент времени наблюдательДвоспринимает изображение на экране монитора только одним глазом: левым или правым. Поскольку смена страниц видеопамяти на экране монитора синхронизирована с изменением прозрачности пластин затворных очков
Изображения левого и правого снимков формируются на стра-
ницах видеопамяти и поочередно выводятся на экран монитора.
при помощи специальногоАканала связи, то наблюдатель видит либо прямой стереоэффект, л о о ратный. Для смены прямого стереоэффекта на о ратный нао орот нужно изменить фазу, управляющую
Наблюдения выполняются через очки, представляющие собой пару плоскопараллельных пластин с заключенным между ними слоем жидкого кристалла, который при воздействии на него электрического импульса может изменять интенсивность проходящего через него света
Стребуетполучениев целях обеспечения комфортности наблюдений для глаз достаточно высокой вертикальной частоты монитора (не менее 120 Гц).
последовательностью вывода страниц видеопамяти.
Покадровый (page-flipping) режим стереонаблюдений предпола- |
|
гает поочередный вывод на экран левого и правого изображений син- |
|
б |
|
хронно со сменой прозрачности пластин затворных очков, установлен- |
|
ных перед левым |
правым глазами. Вывод полных изображений обес- |
печивает |
более высокого качества стереоизображения, но |
Построчный (interlace) режим стереонаблюдений предполагает деление кадра на два полукадра с чётными и нечетными строками соответственно. Правое и левое изображения стереопары выводятся на экран поочередно в «чётном» и «нечётном» полукадре, а синхронизируемые с вертикальной разверткой монитора затворные очки позво-
18
ляют наблюдать два изображения «одновременно» и таким образом проводить стереоизмерения. Необходимым условием комфортной для глаз работы в этом режиме является достаточно высокая вертикальная частота монитора (как минимум, 75 Гц на «каждый глаз» – то есть
примерно 150 Гц при переключении в интерфейс). |
И |
||||
|
|
|
|
||
Построчный режим применим только к экрану в целом, что при- |
|||||
водит к некоторым неудобствам, например при работе с меню. Дру- |
|||||
гим недостатком является прореживание картинки и, как следствие, |
|||||
снижение разрешения в связи с использованием полукадров. |
|
||||
|
|
Оптический |
способ |
стерео- |
|
|
|
Д |
|
||
|
скопических |
наблюдений предпола- |
|||
|
гает вывод |
зоны стереонаблюдений |
|||
|
левого и правого снимков (рис. 9.9) |
||||
|
соответственно в левую и правую ча- |
||||
|
сти экрана. Оба изображения окра- |
||||
А |
|
|
|||
|
шены в естественные цвета, поэтому |
||||
|
для их рассматривания и получения |
||||
|
стереоскопического |
эффекта |
нужно |
||
|
выполнить искусственное разделение |
||||
б |
|
|
|
|
|
Рис. 9.9. Стереоприставка для |
соответственных лучей, что достига- |
||||
наблюдения стереомодели |
ется применением специальной сте- |
||||
реоприставки, устанавливаемой перед монитором. Это обеспечивает |
|||||
возможность на людения стереоскопической модели местности и ее |
|
ели |
|
измерения, минуя неиз ежные потери света при использовании неко- |
|
торых друг х спосо ов |
приспосо лений. |
Имеются друг е спосо ы получения стереоскопического эф- |
|
фекта по паре ц фровых |
зо ражений, например поляроидный, адап- |
т рованный к компьютерному построению модели, и др. |
|
С |
|
Измерен е построенной рассмотренными выше способами сте- |
|
реоскоп ческой мод |
выполняют, как и в случае использования |
аналоговых зображен й, монокулярным и стереоскопическим способами.
Монокулярный способ измерений используют при нанесе-
нии на снимки опорных точек, внутреннем ориентировании снимков и др. Применительно к обработке цифрового изображения монокулярные измерения сводятся к опознаванию нужной точки путем наведения на нее маркера, заменяющего измерительную марку стереокомпаратора. Считывание координат точки в системе растрового изображе-
19
ния oPxPyP (см. рис. 9.2) и преобразование их в ту или иную систему выполняются в автоматическом режиме.
Стереоскопические измерения выполняют способом мни-
мой марки, в качестве которой используют курсор, причем оператор может выбрать любой из доступной палитры цвет его изображения, размер и форму (точка, крест, прицел, косой крест и пр.). С помощью специальных технологических приемов точность стереоскопических измерений может быть повышена до ⅓−¼ от величины геометрического разрешения цифровых снимков.
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
9.6. Автоматическая идентификация точек |
||||||||
|
|
|
цифровых снимков (коррелятор) |
|
|||||
Первые исследования в области автоматизации стереоскопиче- |
|||||||||
ских |
измерений |
были |
выполнены |
в МИИГАиК |
профессором |
||||
А. С. Скиридовым в 1924–1932 гг. Полагая изображения достаточно |
|||||||||
малых участков снимков стереопары подобными, онИпредложил пре- |
|||||||||
образовывать эти участки в электрические сигналы и, анализируя их, |
|||||||||
отождествлять (идентифицировать) соответственные точки. В то вре- |
|||||||||
мя это не получило развития из-за отсутствия технических |
|||||||||
средств, и в 1960 г. |
|
. С. Скиридов возобновил свои исследования, |
|||||||
приступив вместе с Г. Д. Федоруком к созданию изогипсографа – при- |
|||||||||
бора для автоматической рисовки горизонталей. |
|
||||||||
Первый автоматизированный прибор, доказавший принципиаль- |
|||||||||
ную возможность решения этой задачи, был разработан в 1950-х гг. |
|||||||||
по предложен ю Гарр сонаАфирмой Бауш и Ломб совместно с На- |
|||||||||
учно- |
сследовательск м |
топографическим отделом |
инженерных |
||||||
войск США. В последующем эти идеи были воплощены в целой се- |
|||||||||
р фотограмметр ческ х |
|
– стереомате (США), аналитиче- |
|||||||
|
|
приборов |
|
|
|
||||
ском стереопр боре ОМИ-НИСТРИ (Канада), аналитическом фо- |
|||||||||
токартографе ( |
|
СР) |
|
др. |
|
|
|
|
|
Новый |
|
|
получили идеи |
автоматизации |
с появлением |
||||
импульс |
|
|
|
|
|
||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПЭВМ, дешевой электронной памяти, высокоточных сканеров и развитием теории машинного зрения. Применение этих и ряда других достижений науки и техники открыло путь к автоматизации широкого круга фотограмметрических задач, основанных на автоматической идентификации точек на перекрывающихся снимках.
В настоящее время идентификация точек на паре снимков рассматривается как статистическая задача распознавания изображений при наличии помех и искажений и решается на основе динамической
20