Способ калибровки изображений стереофотограмметрической системы Советский патент 1992 года по МПК G01C11/00 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для определения элементов внутреннего ориентирования, дисторсии и элементов взаимного ориентирования при калибровке снимков стереофотограмметри- ческих систем.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения ошибок определения элементов взаимного ориентирования.

На фиг, 1 изображена схема устройства; на фиг, 2 - изображения, зарегистрированные измерительной системой тест-обьекта с контрольными точками; на фиг. 3 - схема ориентирования камер стереофотограммет- рической системы.

Устройство состоит из стереофотЬграм- метрической системы, состоящей из двух регистрирующих камер: левой 1 и правой 2, тест-объекта 3 с прямоугольной сеткой контрольных точек; контрольные точки находятся на одинаковом расстоянии L друг от друга, К двум из точек а и b крепятся основания двух стержневых марок 4 и 5 произвольной длины, которые перпендикулярны к плоскости тест-обьекта и взаимно параллельны. Расстояние между точками а и b (с и d) равно базису регистрации В. Контрольные точки расположены равномерно на параллельныхвертикальных и горизонтальных линиях. Контрольные точхи а и b находятся на одной горизонтальной линии.

Процесс калибровки производится следующим образом.

Камеры 1 и 2 (фиг. 1) стереофотограм- метрической системы устанавливают перед тест-объектом на расстоянии Н.

Н - расстояние между узловыми точками Si и $2 (фиг. 3)и соответственно точками а и b тест-объекта. Камеры ориентируют по стержневым маркам 4 и 5 так, чтобы их проекции на плоскости с изображением камер приходились на центральные части наиболее вероятно расположенных истинных главных точек. В этом случае один из проектирующих лучей, близких к оптической оси каждой камеры (Dim - левой камеры и 02П - правой камеры), совпадает с продольной осью стержневой марки. При этом конечные точки стержневых марок а и е для марки 4 и b и k для марки 5 (фиг. 3) сливались в одну точку на каждом изображении (точку 0 на левом), изображенную на условных плоскостях изображений Ролевая камера), Ра (правая камера), параллельных плоскости тест-объекта.

Этим обеспечивается размещение узловых точек Si и $2 на продольных осях стержневых марок.

Для условных плоскостей изображения выбранные проектирующие лучи Oi a, 02 b будут главными оптическими осями, а точки Oi1 и 02 - истинными главными точками. 5Определяют фокусное расстояние условных плоскостей изображений из подобия треугольников O lSir1 и RiSia, 02 S2M и М25гЬ по формуле

10

f

1.Н -Г

ЈЈ

Определяют поправки к координатам изображений путем вычитания из коорди- нат контрольных точек условной сетки координат идентичных контрольных точек прямоугольной сетки тест-объекта:

Дх| хУ| - xi;

Ду1 Уу|.-У Axi1

Ду1.

- х1,; У у| - У I.

При измерении координат основного

объекта вносят поправки к каждой измеренной точке. Величина поправки для каждой измеренной точки определяется путем интерполяции поправок к координатам близкорасположенных контрольных точек,

например, с помощью полинома Лагранжа. Таким образом, при переводе измеряемых координат из плоскости истинного изображения в условную плоскость исключаются

искажения, вызванные дисторсией. неточностью определения элементов внутреннего ориентирования, исключаются углы взаимного наклона фотограмметрических систем координат изображений стереофотограмметрической системы относительно базисной системы координат. При этом изображения приводятся к нормальному случаю съемки, когда оптические оси проекций являются параллельными.

Такой принцип ориентирования камер принят в связи с тем, что положение истинной главной точки определить в полевых условиях трудно. Это связано со сложными

процессами в специальных лабораториях. Поэтому за главные точки изображений Pi (левого) и Р2 (правого) принимаются условно близкие к истинным главным точкам Oi и 02 (фиг. 3) точки Oi и 02. Фиксируют камеры

стереофотограмметрической системы на жестком основании и регистрируют ими изображения тест-объекта. Считывают координаты контрольной точки с каждого изображения. При этом началом координат будут точки О Юа.

По разности отсчетов абсциссы и ординаты каждой точки определяют расстояние между контрольными точками по горизонтали и по вертикали и определяют их осред- ненное значение на изображениях обеих камер по формулам

17(х, - х, -

. (1)

Ј 1x7-х, -о2 +(у,-yi-,)2

.1

-

m

f + f

где t, t - расстояния между контрольными точками на левом и правом изображениях по горизонтали и вертикали;

п. m - количество контрольных точек на левом и правом изображениях;

х, х , у, у1 - координаты контрольных точек на левом и правом изображениях;

I - номер точки,

На планшете строят условную прямоугольную сетку контрольных точек с расстояниями между контрольными точками fcp, Это исключает необходимости решения сложных математических формул, совмещает процессы определения поправок на дис- торсию, определения элементов внутреннего и взаимного ориентирования,

повышает скорость обработки стереоизоб- ражений путем приведения стереопары изображений к нормальному случаю съемки.

5Способ калибровки изображений может быть эффективно применен для использования стереофотограмметрических систем в полевых условиях при наличии быстро меняющихся внешних факторов, воэдейс:ву10 ющих на стереофотограмметрическую г ia- ратуру (температура, вибрация, колебания напряжений питания и т.п.). Повышение скорости обработки позволяет более эффективно использовать стереосистемук для

15 измерения динамических процессов при скоростной стереосъемке.

Формула изобретения

Способ калибровки изображений стере20 офотограмметрической системы, включающий установку на измеренном расстоянии одна от другой двух камер с объективами перед тест-объектом с равномерным расположением контрольных точек, регистрацию

25 камерами тест-объекта, измерение координат контрольных точек и обработку результатов измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения ошибок определения эле30 ментов взаимного ориентирования камер, располагают контрольные точки тест-объекта в одной плоскости, из них выбирают две контрольные точки с расстоянием между ними, равным расстоянию между камерами,

35 размещают в этих контрольных точках перпендикулярно плоскости тест-объекта стержневые марки, а при установке камер совмещают узловые точки объективов с продольными осями соответствующих стержне40 вых марок.

р;.

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для определения элементов внутреннего ориентирования, дисторсии и элементов взаимного ориентирования при калибровке снимков стереофотограмметри- ческих систем. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения ошибок определения элементов взаимного ориентирования. Согласно изобретению на измеренном расстоянии друг от друга устанавливают две камеры 1 и 2 с объективами перед плоским тест-объектом 3 с равномерным расположением на нем контрольных точек, выбирают две контрольные точки с расстоянием между ними, равным расстоянию между камерами 1 и 2, размещают в этих контрольных точках перпендикулярно плоскости тест-объекта 3 стержневые марки А и 5. совмещают узловые точки объективов камер 1 и 2 с соответствующими продольными осями стержневых марок 4 и 5, регистрируют камерами 1 и 2 контрольные точки тест-объекта 3, измеряют их координаты, и обрабатывают результаты измерений. 3 илг Ё О СА Ю Ч| О Фиг.1