ТОПОГРАФИЧЕСКИЙ ФОТОАППАРАТ Советский патент 2007 года по МПК G03B37/00 

Изобретение относится к области аэрокосмической съемки и может быть использовано для фотографирования местности с целью ее картографирования стереофотограмметрическими методами.

Известен топографический аэрофотоаппарат RMKA, устанавливаемый на борту космического комплекса Spacelab (см. Photogrammetric Record, 1978, 9, №52, 513-522). Фотоаппарат RMKA имеет формат кадра 23×23 (см). Фотографирование местности ведется с продольным перекрытием соседних снимков - 60% или 80%. Однако топографический фотоаппарат RMKA не позволяет обеспечить точность стереоскопической съемки рельефа (удовлетворяющую современным требованиям), которая тем выше, чем больше длина формата и величина продольного перекрытия соседних снимков и чем меньше высота фотографирования. Но высота фотографирования, т.е. высота полета космического аппарата - КА, ограничена и не может быть менее 180 км. Поэтому для фотографирования с КА разрабатываются специальные топографические фотоаппараты, имеющие увеличенный формат кадра и обеспечивающие фотографирование местности с более высокой точностью стереоскопической съемки рельефа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому двухкадровому топографическому фотоаппарату является выбранный в качестве прототипа топографический фотоаппарат LFC, используемый на космическом комплексе Space Shuttle (см. Photogrammetric Engineering, 1979, 45, №1, p.p.73-78), содержащий (см. фиг.1) съемочную камеру 1 с объективом 2, затвором 3 и прикладной рамкой 4, включающей один полный кадр - L_x×L_у (см. фиг.2) и кассету 5 с устройством транспортировки 6 фотопленки 7.

Фотографирование местности ведется с продольным перекрытием соседних снимков P_x=80%.

Размеры кадра - L_x×L_у=46×23 см (см. фиг.2). Устройство транспортировки фотопленки после каждого экспонирования обеспечивает перемотку фотопленки на величину - l_пер=L_x+Δ, где Δ - межкадровый промежуток (см. фиг.3). Длинная сторона кадра - L_x ориентирована по направлению полета. Полученные фотоснимки 8 (см. фиг.4) с порядковыми номерами: i; i+1; i+2... составляют стереопары 9: i-(i+1); (i-(i+2); i-(i+3)...,

в том числе так называемые основные стереопары 10, образованные фотоснимками с порядковыми номерами: i-(i+4); (i+1)-(i+5); ....

Базис фотографирования - b_ф (см. фиг.4) определяется по формуле

а базис проектирования - b_п (см. фиг.4) определяется по формуле b_п=к·в_ф, где

к=|i-j| - кратность фотографирования;

i, j - порядковые номера кадров, образующих стереопару.

Чем больше величина b_п, тем выше точность стереоскопической съемки рельефа, поэтому в основных стереопарах точность стереоскопической съемки рельефа будет максимальной.

Недостатком известного топографического фотоаппарата является значительный расход фотопленки при фотографировании с продольным перекрытием соседних снимков - Р_х=80%. Так, при Р_x=80% каждый участок местности, изображенный на основной стереопаре, фотографируется 5 раз (см. фиг.4). В то же время в промежуточных стереопарах с порядковыми номерами снимков i-(i+1); (i+1)-(i+2); ... или i-(i+2); (i+1)-(i+3); ... или i-(i+3); (i+1)-(i+4); ... длины базисов проектирования значительно меньше, чем в основных стереопарах с порядковыми номерами снимков i-(i+4); (i+1)-(i+5); ..., следовательно и точность стереоскопической съемки рельефа промежуточных стереопар будет ниже точности основных стереопар, и поэтому использование промежуточных стереопар не приводит к повышению точности фотограмметрических построений. Следовательно, центральные части фотоснимков, не входящие в основные стереопары, являются практически лишними.

Целью изобретения является сокращение расхода фотопленки при маршрутном фотографировании с продольным перекрытием соседних снимков более 75% и увеличение количества полезной сфотографированной информации при том же запасе фотопленки и сохранении точности основных стереопар.

Указанная цель достигается тем, что в двухкадровом топографическом фотоаппарате, содержащем съемочную камеру с объективом, затвором и прикладной рамкой и кассету с устройством транспортировки фотопленки новым является то, что прикладная рамка состоит из двух кадров: правого и левого, размеры которых равны размерам основных стереопар, образующихся при фотографировании, и светонепроницаемой центральной части, обеспечивающей в момент фотографирования экранирование правого экспонированного кадра предыдущего фотографирования, и неэкспонированного участка фотопленки для впечатывания левого кадра последующего фотографирования, а устройство транспортировки фотопленки обеспечивает перемотку фотопленки на величину

где

l_пер - длина перематываемого участка фотопленки;

L_x - длина формата;

Δ - ширина межкадрового промежутка.

Размеры правого и левого кадров - l_x×L_у (см. фиг.6). Таким образом, основная стереопара образуется левым кадром - С (см. фиг.7) i-го фотоснимка и правым кадром - А i+4-го фотоснимка. А весь маршрут фотографирования складывается только из основных стереопар (см. фиг.7) и каждый участок местности фотографируется только 2 раза - на кадрах А и С, составляющих основные стереопары 18.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена конструктивная схема топографического фотоаппарата, выбранного в качестве прототипа. На фиг.2 изображена прикладная рамка прототипа. На фиг.3 представлена схема расположения экспонированных кадров на фотопленке, получаемая в прототипе. На фиг.4 приведена условная схема маршрутного фотографирования с продольным перекрытием соседних снимков 80%, получаемая в прототипе. На фиг.5 представлена конструктивная схема двухкадрового топографического фотоаппарата. На фиг.6 изображена прикладная рамка двухкадрового топографического фотоаппарата. На фиг.7 приведена условная схема маршрутного фотографирования с продольным перекрытием соседних снимков 80, 95% используемая в примере выполнения двухкадрового топографического фотоаппарата. На фиг.6 представлена схема расположения экспонированных кадров на фотопленке, получаемая в двухкадровом топографическом фотоаппарате.

Двухкадровый топографический фотоаппарат содержит (см. фиг.5) съемочную камеру 11 с объективом 12, затвором 13 и прикладной рамкой 14, состоящей (см. фиг.6) из двух кадров: правого - А и левого - С, и светонепроницаемой центральной части - В и кассету 15 с устройством транспортировки 16 фотопленки 17.

Двухкадровый топографический фотоаппарат (см. фиг.5) работает следующим образом. Фотопленка 17 заряжена в кассету 15. Сигнал к фотографированию поступает на съемочную камеру 11, происходит фотографирование. На фотопленке (см. фиг.8) проэкспонированы два кадра - А и С i-го снимка. После экспонирования в кассету 15 на устройство транспортировки фотопленки 16 поступает сигнал на перемотку и вызывает транспортирование фотопленки 13 на величину l_пер (см. фиг.8). Через определенный интервал времени - t_и, обеспечивающий перекрытие соседних снимков Р_x=80, 95%, следует сигнал к очередному фотографированию, в результате которого на фотопленке проэкспонированы следующие два кадра А и С i+1-го снимка (см. фиг.8), затем - опять сигнал на перемотку, и через такой же интервал времени - t_и следует сигнал к очередному фотографированию, в результате которого на фотопленке проэкспонированы кадры А и С i+2-го снимка (см. фиг.8). И так далее необходимое число раз.

Размер l_x правого и левого фотографируемых кадров определяется размерами формата L_x, межкадрового промежутка Δ и вычисляется по формуле

Двухкадровый топографический фотоаппарат может применяться при маршрутном фотографировании с продольным перекрытием соседних снимков более 75%, т.к. при фотографировании с меньшим перекрытием соседние фотографируемые кадры не будут перекрываться друг с другом и нарушится фотограмметрическая связь между ними. Наиболее эффективным с точки зрения экономии фотопленки является продольное перекрытие соседних снимков, при котором обеспечивается максимальное перекрытие, т.е. 100%-е совмещение, i-го и i+4-го кадров, образующих основные стереопары, это перекрытие определяется по формуле

Так, при Δ=1,5%·L_x размеры правого - А и левого - С кадров составят l_x×L_у=23,8%·L_x×L_у, размеры центральной светонепроницаемой части прикладной рамки составят 52,4%·L_x×L_у, а наиболее эффективное продольное перекрытие соседних снимков будет равняться Р_x=80,95%. В этом случае (см. фиг.7) перекрытие d между смежными основными стереопарами 18, необходимое для их фотограмметрической связи без разрывов в единый маршрут фотографирования, получается равным d=4,75%·L_х.

Для получения стереопары необходимо два раза сфотографировать местность. В прототипе после каждого фотографирования фотопленка перематывается на величину L_x+Δ, а в двухкадровом топографическом фотоаппарате - на половину этой величины, т.е. на величину следовательно в двухкадровом фотоаппарате кол-во фотографирований будет в 2 раза больше, чем в прототипе при одинаковом запасе фотопленки, и следовательно количество основных стереопар будет в 2 раза больше в двухкадровом фотоаппарате. Поэтому при маршрутном фотографировании для получения заданного количества основных стереопар с требуемой точностью расход фотопленки в двухкадровом топографическом фотоаппарате будет в 2 раза меньше по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к области аэрокосмической съемки и может быть использовано для фотографирования местности с целью ее картографирования стереофотограмметрическими методами. Сущность: топографический фотоаппарат содержит объектив, затвор, прикладную рамку с кадровым окном и кассету с лентопротяжным механизмом. Кроме того, в центре кадрового окна установлен светонепроницаемый экран, длина которого определяется зависимостью:

b_x=L_x-2L(1-k(1-P_x/100)),

где b_x - длина светонепроницаемого экрана (мм), L_x - длина кадрового окна (мм), k - кратность фотографирования, Р_х - продольное перекрытие смежных снимков, %. Технический результат: увеличение информативной емкости при маршрутном фотографировании с продольным перекрытием смежных снимков более 75%. 8 ил.

Топографический фотоаппарат, содержащий объектив, затвор, прикладную рамку с кадровым окном и кассету с лентопротяжным механизмом, отличающийся тем, что, с целью увеличения информативной емкости при маршрутном фотографировании с продольным перекрытием смежных снимков более 75%, в него введен установленный в центре кадрового окна светонепроницаемый экран, длину которого определяют зависимостью:

где:

b_x - длина светонепроницаемого экрана, мм;

L_x - длина кадрового окна, мм;

к - кратность фотографирования;

Р_х - продольное перекрытие смежных снимков, %, определяемое зависимостью

где Δ - межкадровый промежуток.