Способ определения линии равной высоты по снимкам стереопары Советский патент 1989 года по МПК G01C11/00 

системы координат OXYZ, Модель характеризуется следующими геометрическими параметрами: базисом В высотой И OF и фокусным расстоянием f 0,F OjF , Рельеф S для двумерной модели описывается искомой функцией высоты Z Z(x) и отражательной способностью У V(x), которую для любой точки V V(x) полагают равной в направлениях и S)(F, Левьй и правый снимки описываются случайными функциями оптических плотностей V( ) и V ) , которые при отсутствии фотометрических иска- жений линейно связаны с V(x). Для произвольной (.)AfS ее координаты с определяются из выражений

XiaB

YA н + р

f - в

(I)

где к 1 и - измеренные координат проекций а и а2 точки А на снимках, а Рд X q - ее параллакс.

Рассмотрим сущность предлагаемого способа, который основан на известном в стереообработке соотношении: точки рельефа с равными высотами имеют одинаковые параллаксы.

Пусть Z(X), V(X), ), .,)непрерывные случайные функции непре- рьшных аргументов, а на рельефе отсутствуют участки отрицательной кру- тизны относительно любого луча; проходящего через фокусы Г и F,,,,

Зададимся произвольным значением

Zjj и проведем сечение рельефа горизонтальной плоскостью Z Zp. Все точки искомой изолинии LQ LC Zg) имеют параллакс В

H-Z

и тогда для любой ()eLg справедлив

, .

После преобразования систем координат получаем- равносильное тождество

V Cv V Сх - р

1й 1 2.6 о Определяем разностную функцию для левого и сдвинутого на величину параллакса Р правого изображений

V(x,) V,g (х,) - V2g(x - РО).

Тогда построение изолинии L(Zj,) в системе координат левого изображения сводится к определению такого

; 5

0

0

5

множества x,(Zo), что V , (Z)

выполняется условие V(x ) О.

При рассмотренных ограничениях и допущениях отсутствует методическая погрешность в определении изолинии L(Z), однако ее ширина h.j О, Поэтому при дискретизации изображения по координатам (х,у) на устройстве отображения или при использовании оптических систем визуализация изолинии L(Zj) становится невозможной. Кроме того в силу случайного совпадения, равенства значений функции V(A) и V(A) функции V(X) в

д л f

точках А и А , удовлетворяющих условию

V,(x,) V( Р,),

возможно ложное принятие решения о принадлежности этих точек искомой изолинии LO,

Пусть искомой высоте Z на рел ье- фе (фиг.1) для двумерной модели соответствует ()А с координатами (X(S|, Z ZQ ) в геодезической системе координат. Проекцией точки А на снимках будут ()a и (Оа с абсциссами во внутренних системах координат и

ХА .

( f а, - - н -

- () f «2 Н - Z

(3) (4)

Введем системы координат , и , сдвинутые относительно , и на X,

о ,а , и х

о.а

г°г

рассмотрим точки Ь,и Ь„, отстоящие от а, и а„ на дифференциал аргумента at

ta - tb , ta - tb dt ,,

Точки Ъ f и Ъ на рельефе соответствуют ()В, и ( )Bj, тогда при Р Р 1

V(dt) V,(dt) - V(dt) V(Xe,) - V(Xp) ,

Определим координаты Xg| и Xg. Пусть в (OB. рельеф имеет параметры ku tgcffl , высоту Z, и угол съемки у, Соотношение -между dt и dT, получим из фиг.2

M.dt (1 + (, )dT,,, где dX, XB, - Хд;

51509592 . 6

H-Z( ним дисперсию V(t) в (Ob , ,- для кото - f масштаб съемки для (.)В;рой tb} ta| + dt. Третий член в вы .J. Ht-ражении (5) обращается в ноль. Так

kv - tgji как приращения некоррелированных зна„ ,. ...чений случайной сЬункции не коррелироИз выражении (3) и (4), учитьшая,

что Z, Z + dZ Zo + j следует H - Z. - dT.V, (fo- (x., V V 2G,.2 - .(Т,) f dt)k,)dT,, откуда10 -R(dT)l(П)

Л 7

dT, dt --T- 7ГГ-7Г -Для сравнения d(Dy) и d(Dy) необJ-T|.|,.iQL.. /ii

ХОДИМО оценить (У) и (П) по случаино , , периметру иц и так как ( ОВ.,, и

,15()% принадлежит одной и той же

Аналогично для правого снимкаокрестности рельефа S, то справедливо

, fdT, - dT,/;

dT dt -----S.: |o--dTi /dT, - .

LO Кц . 0 20

Определим дифференциал дисперсии . d(tly) функции V(t) вблизи (ОАd(D) 2d(),.(12)

d(Dy) (dt) E (V ( - V2) J причем неравенство (12) справедливо

Erdvn + - ,. dV, - (5) 25независимо от вида автокорреляционной

L -J L ij./фунции (АКФ) К( б ).

В выражении (5) Е символ матема- Таким образом, доказано существентического ожидания, а V V(B|) ино важное свойство V(t), положенное в

V - V(B2). Оценим составляющие дис-iоснову предлагаемого способа, а именно

Персии d(l )дисперсия оценочной функции V(t) |

20.l - ,)l ; (6) изолинии L, как минимум в два

- V L V ( Jраза меньше дисперсии в точке, где

- R(dTj) ; (7)V(t) случайно прин5 ла нулевое значеЕ dV, dV, Е fcv, -Vft ) (Vn-Vft )1 .

-J L 1 i. jНестационарность no дисперсии и

ELV(ViJ ELV,VftJ- (J- 35существенная разница многозвенных

E-K G4R,(dT, - dT.) - R,(dTJ функции (t) в указанных

точках позволяет устранить ложные

- R(dT,2.) т (S)решения с помощью процедуры низкрчас-

о ,,тотной фильтрации VE F fv(t)V . у

где G и,/.- 40,,

„ /с /- /о Выделение зоны, в которой находится Суммируя (6), (/), (8), получим т/,;

искомая L(Za), достаточно просто осу (v R()J, (9)ществляется путем нелинейного ампли

„,( / А тудного преобразования, например.

Рассмотрим на рельейе ()А- и (ОАi- f i ft

порогового ограничения такие, что их координаты в системе 45

aj,t и равны: ta - tajl, а зна-г v Vчения V(X) и V(XJ() не коррелированы. nVv ) ) Р

Последнее допущение равносильно вера-П . Ei. )л

О. при V.- Ь V, венству.А L

I I л I порог V в соответствии с доказан Л А к )ным свойством (выражение (12)) выбигде с - интервал корреляции функциирается равным половине диапазона опR У R ( Г ).тических плотностей изображений.

Если случайным образом вьтолняется Последним этапом является маскиусловие - 55Р° ние Vp функцией Vf,

V(xi) V(X;),V,, M(Vp. V) VpVn

TO получим ложное решение при поискеи определение экстремума V, совпадаизолинии LQ, так как V(tQ) О. Оце-ющего с нулевым значением V(t).

15

Предлагаемый способ позволяет выделять изолинии с точностью до единицы дискретности поля изображения, что соответствует в разрешающей способности 2-5 мкм. Таким образом, достигается повьппение точности в 20- 50 раз.

Формула изобретени

Способ определения линии равной высоты по снимкам стереопары, включа- ющий взаимное ориентирование снимков, определение значения продольного па- 15 раллакса линии равной высоты, смещение одного из снимков вдоль направления базиса съемки на величину .продольного параллакса, определение оптичес-i

0

5 8

ких плотностей снимков и фиксирование положения участков линии равной высоты, отличающийся тем, что.

с целью повьшения точности, после определения о птических плотностей находят их разность, определяют ее абсолютное значение, вводят первое пороговое ограничение, путем низкочастотной фильтрации сглаживают ре--, зультат первого порогового ограничения, вводят второе пороговое ограничение, результатом которого маскируют разность оптических плотностей снимков, определяют точки с минимальным значением оптических плотностей и используют их при фиксировании положения участков линии равной высоты.

Изобретение относится к фотограмметрии, в частности к способам автоматической рисовки рельефа. Целью изобретения является повышение точности определения линии равной высоты по снимкам стереопары. Для этого в способе снимки стереопары взаимно ориентируют, определяют значение продольного параллакса линии равной высоты, смещают один из снимков вдоль направления базиса съемки на величину продольного параллакса, измеряют оптические плотности снимков и определяют разность оптических плотностей идентичных точек стереопары, смещенных относительно друг друга на величину продольного параллакса, определяют абсолютные значения разности оптических плотностей, вводят первое пороговое ограничение путем низкочастотной фильтрации, сглаживают результат первого порогового ограничения, вводят второе пороговое ограничение, результатом которого маскируют разности оптических плотностей снимков, определяют точки с минимальными значениями оптических плотностей и используют их при фиксировании положения участков линии. 3 ил.

иг 2

Ь, .fl7

Редактор С. Патрушева

Заказ 5789/31

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

фиг.З

Составитель Г.Бакланова

Техред И. Верес Корректор Т.Палий

Тираж 683

Подписное