Способ автоматического создания цифровой модели местности по стереоснимкам Советский патент 1993 года по МПК G01C11/18 

Изобретение относится к фотограмметрии, в частности к способам цифровой обработки изображений при помощи сканирующих устройств с использованием вычис- ли тельных средств. .

В фотограмметрии известны способы автоматического определения высот точек модели местности по снимкам стереопары, предусматривающие взаимное ориентирование снимков, отождествление соответственных (идентичных) точек путем сканирования снимков по базисным линиям1, определение значений продольного параллакса линии равной высоты.

Известен стереометрический способ определения координат поверхности объекта, включающий измерение линейного па-: раллакса каждой точки в плоскости, проходящей через линию базиса, и вычисление пространственных координат точки.

Известен способ автоматической рисовки рельефа по стереопаре снимков, включающий сканирование и преобразование в электрические сигналы изображений снимков стереопары и определение координат соответственных точек по электрическим сигналам.

VJ

ю

0

кэ OV

Названный способ имеет следующие недостатки. Он не позволяет осуществлять автоматическое определение высот непосредственно в точках модели местности, задаваемых плановыми или геодезическими координатами. Кроме того, при отождествлении соответственных точек снимков стереопары и определении высот точек модели местности поиск соответственных точек производится только вдоль линий базисного сканирования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ автоматического создания цифровой модели местности по стереоснимк.зм, включающий сканирование по соответственным базисным линиям изображений каждого из снимков стереопары, измерение уровней электрических сигналов и обработку результатов измерений, при которой сравнивают уровки электрических сигналов и находят высоты точек местности с учетом их плановых координат. Основным недостатком указанно-то технического решения является его невысокая точность.

Цель изобретения - повышение точности. : .

Цель достигается тем, что по способу автоматического создания цифровой модели местности по его стереоснимкам перед сканированием изображений задают минимальной максимально возможные значения высотточек местности, последовательно задают плановые координаты точек местности и для каждой из них получают проекции на плоскость каждого из снимков стереопары двух вспомогательных точек с теми же плановыми координатами и высотами, равными соответственно минимально и максимально возможным значениям высот точек местности, при этом сканирование осуществляют с пересечением базисными линиями отрезков, ограниченных вспомогательными точками, при сравнении уровней электрических сигналов выбирают сигналы, полученные в точках пересечений базисных линий с отрезками, ограниченными вспомогательными точками, а высоту точки местности определяют по ее положению на этих отрезках.

На фиг.1 показан принцип задания в ристеме координат OXY с началом в главной точке О снимка Р положения изображения г отвесной линии R, проходящей через точку модели местности А0, заданную плановыми (X, Y) или геодезическими (В, L) координатами. Положение отвесной лини Р задают в системе координат OXYZ двумя граничными точками Ав и АН, соответствующими возможным максимальному 2ц и минимальному

7н значениям определяемой точки А. Проекции ав, ан точек Ав и АН на снимке находят, применяя известные зависимости

Xi

f ai (Xi - Xs) 4- bi (Yi - Ys) + Ci (Zi - Zs) . аз (Xi - Ys) + Ьз (Yi - Ys). + Сз (Zi - Zs)

Yi

f a2 (Xi xs) + ba (YI Ys) + c2 (Zi - zs) a3 (Xi - xs) + b3 (Yi,- Ys) + сз (Zi - zs)

5

0

5

0

5

0

5

где XS.YS.ZS - координаты центра проекции S в системе координат OXYZ:

Xi,Yi,Zi - координаты точки Ai (,H) модели местности;

ai,bi,ci - компоненты матрицы ориентирования координатной системы снимка относительно системы координат OXYZ;

Xi.yi - координаты изображения точки AI модели местности на снимке;

f - фокусное расстояние снимка.

Используя значения координат точек ав, ан - задают уравнение прямой г, проходящей через эти точки в плоскости снимка.

Уравнение имеет вид

(х-хн)(ув-унНу-ун)(хв-хн) О,(2) ; где х, у - текущие координаты точки изображения отвесной линии г на снимке;

ХН,УН,ХВ,УВ координаты точек ан и ав на снимке..

Автоматическое отождествление соответственных точек снимков стереопары,как показано на фиг.2, осуществляется путем сравнений электрических сигналов Ci и Ci1, полученных в результате сканирования снимков Pi и 2 стереопары по соответственным базисным линиям bi и bi1 в окрестности изображений п и га отвесной линии, ограниченных точками ан.зв и ан ,ав . Отсутствие смещения d является критерием определения положения соответственных точек а и а снимков стереопары.

Предлагаемый способ экспериментально проверен для автоматического определения высот точек модели местности,

заданных плановыми (х.у) или геодезическими (В, L) координатами. При проведении эксперимента использовались топографические стереофотоснимки мелкого масштаба, полученные при дистанционном, зондировании земной поверхности,

Рельефные цифровые изображения 30 участков местности размером 80x80 элементов каждый были получены в результате

аналогово-цифрового преобразования (АЦП) стереопары мелкомасштабных снимков. АЦП выполнялось на сканирующем стереокомпараторе. Параметры АЦП следующие: шаг дискретизации 0,02 мм, расстояние между строками 0,02 мм. размер апертуры 0,05 мм, число уровней квантования 256.

I Алгоритмы, задания изображений от- ве.сной линии, поиска соответственных то- че к в окрестностях пересечений соответственных базисных линий и изображений отвесной лини на снимках стереопары, а также вычисления высоты точки модели местности реализованы с использованием программ на языке Фортран-IV с помощью ЭВМ СМ 1420.

Высоты в точках модели местности с заданными координатами, полученные при автоматическом определении, сравнивались с их высотами, вычисленными при построении фотограмметрической сети. Средняя квадратическая ошибка высот точек фотограмметрической сети (ФСГ) не превышала 0,1% Н. Отклонения высот точек модели местности, определенных заявляемым способом, от высот соответственных точек ФГС составили 0,1-0,2% Н.

Использование: в фотограмметрии для цифровой обработки стереоизображений помощи сканирующих устройств с ис- по|льзованием вычислительных средств. Сущность изобретения: задают минимально и максимально .возможные значения еысот точек,местности. Последовательно задают плановые координаты точек местности и для каждой из них получают проекции на плоскость каждого из снимков стереопары двух вспомогательных точек с теми же плановыми координатами и высотами, равными соответственно минимально и максимально возможным значениям высот точек местности. Сканируют изображения каждого из . снимков стереопары по соответственным базисным линиям с пересечениями отрезков, ограниченных вспомогательными точками. Измеряют уровни электрических сигналов и обрабатывают результаты измерений, при этом сравнивают уровни электрических сигналов, полученные в точках пересечений базисных линий с отрезками, ограниченными вспомогательными точка1 ми, и с учетом плановых координат точки местности определяют ее высоту по положе- нию на этих отрезках. 2 ил.

Формула изобретения Способ автоматического создания цифровой модели местности по стереоснимкам, включающий сканирование по соответственным базисным линиям изображений каждого из снимков стереопары, измерение уровней электрических сигналов и обработку1 результатов измерений, при которой сравнивают уровни электрических сигналов и находят высоты точек местности с учётом их плановых координат, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности, перед сканированием изображений задают минимально и максимально возможные значения высот точек местности, последовательно задают плановые координаты точек местности и для каждой из них получают проекции на плоскость каждого из снимков стереопары двух вспомогательных точек с теми же плановыми координатами и высотами, равными, соответственно минимально и максимально возможным значениям высот точек местности, при этом сканирование осуществляют с пересечением базисными линиями отрезков, ограниченных вспомогательными точками, при сравнении уровней электрических сигналов выбирают сигналы, полученные в точках пересечений базисных линий с отрезками, ограниченными вспомогательными точками, а высоту точки местности определяют по ее положению на этих отрезках.

Фиг. 2