Прибор для развертки орбитальных панорам Советский патент 1979 года по МПК G01C11/02 

1 . . Изобретение относится к области фотограмметрии, а точнее к приборам для фотограмметрической обработки орбитальных панорам,.полученных с искусственных .спутников Земли при помощи оптико-механических сканирующих устройств.

Из ве ст ны фот отр ан сфбрмат оры для обработки длиннофокусных снимков с большими углами наклона, снабженные перемещающейся щелью и устройством для равномерного с 1ещения светочувствительного материала относительно экрайа. Однако такое смещение не может быть использовано для развертки орбитальных панорам, требующей введеайя нелинейных поправок в положение развертываемой панорамы l.

Известен также оптический панорамный фототрансформатор для преобразования аэроснимков, полученныхс помощью панорамно.го аэрофотоаппарата. В этом фототрансформаторе кассета имеет цилиндрическую поверхность, объектив в процессе обработки такого аэроснимка непрерывно поворачивается, меняя масштаб проектируемого через щель изображения. Аэроснимок и светочувствительный материал имеют .возможность перемещения для устранения искажений за движением самолета и других факторов 2.

Прибор является весьма сложным. Он не может быть применен для развертки орбитальных панорам, поскольку при такой развертке масштаб проектирования должен быть постоянным.

Целью изобретения является авто. матизация развертки панорам, повы0шение точности и производительности этого процесса, позволяющего получать примерно одномасштабные изображения, использование которых улучшает УСЛОВИЯ и расширяет возможности

5 оперативной обработки панорам.

Эта цель достигается присоединением к оптической проектирующей системе плоского устройства, содержащего приспособление йля построения ор0динат YP точек развернутой панорамы и приспособление для построения ординат Y точек раэве этываемой панора ш, реализующего зависимость R

()

У«-лУ,

5 ту

В формуле ( 1)

R-W

-Х

Pi

3 гдп Y- орлината точек панорамы, рас положенных на прямой, параллельной оси абсцисс, причем ось абсцисс образована пересечением панорамы с плоскостью орбиты; 1у- условное фокусное расстояние съемочного устройства с учетом записи изображения вдоль оси Y на фототелеграфном ап парате; - у,гол сканирования относитель но плоскости орбиты точек сферы (Земли) с подспутниковой широтой Ц) m р, ордината изображения соот ср . ветствующих точек на развернутой .панораме, причем геоме W рически т-- --представляет собой величину большого круг сферы с радиусом :R , равную ,г R-ф в среднем масштабе панорама/ с;|П ёделен11ОМртноситёльно прямых, параллельнь , Оси абсцисс; . й - величина поправки (учитывающей геометрические особенное ти построения панорамы и кри визну Земли) в Y для пёрехо значению ординат Yp на развернутой панораме. V На фиг.1 показана схема устройства использования лекала; на фиг.2 то же, с использованием зубчатых пёредач; на фиг.З - схема устройства с универсальным решением; на фиг.4 cxeMci устройства для; конкретных пара метров Камернойсъемки. Оптическая проектирующая система сострит из экрана 1 и кассеты 2, выполненных с возможностью перемещения соответственно вдольнеподвижных, взаимнопараллельных направляющих 3 и 4. Неподвилй1аЯ щель 5 со шторкой б расположёнанад экраном перпендикулярно направляющим 3, Объектив 7 установлен так, что его оптическая ось перпендикулярна плоскостям карсёты и экрана и проходит через середину щели шириной 0,1-0,2 мм. Над кассётой расположено осветительнре ycTjpdftcTBo .8. Приспособление для прстроекия выполнено в виде рычага .9, имеющего возможность, поворота вокруг неподвижной оси ролика 10. Вдоль рычага может смещаться каретка 11 Смещени вызывается расчетным, неподвижнь(м ле калом 12, с которым контактирует ролик каретки 31, причем ролик нахЬдится по другую сторону карепси, его ось совпадает с ос-. роляка 13. (см,фиг. 1) .

672487 Уравнение кривой лекала lintp lu где г - радиус-вектор от оси ролика 10 до кривой лекала; отстояние оси ролика 10 от ролика 13 при отвесном начальном положении рычага 9 ; Ц - угол поворота рьпага 9 относительно начального от.весного положения, равный значению широты в подспутниковой системе; ° : - радиус ролика 13 и ролика. контактирующего с лекалом. При повороте рычага 9 на угол относительно начального положения центр ролика 13 в соответствии с фор-, мулой (2) сместится по направлению, параллельному направляющим 3, на велйчинуК -ф. Ролик 13 прижат к вертикальной площадке штока 14, который может смещаться параллельно направляющим 3. Ролик 15 штока Контактирует с рычагом 16 масштабируняцего устройства, поворот которого вокруг . неподвижн(эй: оси ролика 17 заставляет смещаться экран. Нужный коэффициент увеличения КрМасйтабирующего устрой- : йтва устанавливается вертикальным перемещением ролика 18 , конт-. тактирующегр с рычагом 16, Если . ; Р Fp-m, то смещение экрана относител ьно на-. чального положения равно-5-LSP. т.е. равно Yp. . f Приспособление для построения ординат У развертываемой панорамы аналогично рассмотренному выше при.способлению. Оно содержит рычаг 19, который может поворачиваться вокруг неподвижной оси ролика 20 (расположенной на отвесйой прямой, проходящей через оси ролика 10) с кареткой 21, контактирующей с лекалом 22. Уравнение лекала ; Ролик 23 каретки 21 через масштабирующее устройство с рычагом 24 кинематически связан с кассетой. Нужный коэффициент увеличения К масштабйрующёто устройства устанавливается пе1ремещением ролика,25 кассеты в вертикальном направлении. Если , то при повороте {5Нчага 19 на-угол (угол сканирования) относительно отвесного положения кассета сместится на величину iy IE, , т.е. на значение ординаты точек развертываемой панорамы, соответствующее углу сканирования .

и ср связаны эависиВеличинымостью Н+Т(1-С05фЧ) ) где Н - высота съемки. Для осущесвтления этой завйси 1ости каретка рычага 9 с роликом 26, который контактирует с рычагом Устанавливается таким образом,чтобы при начальном положении отношение р стояний между осями роликов.20,26 и 26, 10 равнялось . В этом случа при повороте рычага 9 на уголц)рыча 19 поворачивается на угол . Таким образом,при правильных уст новках поворот рычага 9 на угол ц) в вмещение экрана на величину зывает кассеты на соответственн ю вел 1чину fy ё, , что говорит о методически строгой реализации формулы (1). Равномерное движение с помощью электромотора задается экрану или валу, ось которого проходит, через ос ролика 10. Равномерное ,движение экра на является обязательным условием, поскольку при его неравномерном движении, если движение задавать кассет или рычагу 19, на края светочувствительного Материала, параллельные оси X, попадает в несколько раз меньше .света,чём на центральную Часгъ, Для проведения развертки панорама (негатив) укладывается в кассету так чтобы ось X панорагФ совместилась и установочными иггрихами кассеты, ко торые параллельны щели и проектируют ся в ее середину при отвесном положении рычагов 9 li 19, КрОмё того, . устанавливают коэффициенты Кр (ролик liB),Kj(ролик 25) и (ролик 26 которые/в дальнейшем Для данного вида Съемки не меняются. После вы полнения необходимых установок смещают экран в кра1йнее положение, укла дывак)т на него светочувствительный материал и включают электромотор., производя тем caMbiM развертку. После фотографической обработки получайт .развернутую панораму. Преобразование вращательного движения в. поступательное, осуществляемое в рассмотренной сзгеме с помощью лекал, может быть выполнено и иньвд образрм, например с использованием зубчатых передач (см.фиг.2). В случае методически .строгой .развертки под условием, чтона разверну той панораме ординаты точек равны W,-v.« ,

ел учае развертки под уелоа также .в вием, что YO с допущением небольшой методической ошибки в положении точек развернутой панорамы, прибор можно упростить. Для этого приспособление для построе„ R-trfjp ния ординат , точек развернутой панорамы выполнено (см.фиг.З) 3 виде рычага 9, контактирующего с роликом 18 экрана. Ролик 18 устанавливается так,, чтобы расстояние между осями роликов 10 и 18 при отвесном Я положении рычага 9 равнялось рпу ..... . .. . ср Очевидно в этом случае при пово1 оте |рычага 9 на угол Ц) экран пройдёт расстояние .Ф . а кассета - на - - ; .-.с .. :.,. , соответственную Yp величину tyt,, . Если ролик 18 расположить Не на экране, а на каретке,имеющей возможность перемещения вдоль рычага 9, и устеновить эту каретку так, чтобы pacdTo- , яние от оси ролика 10 до оси ролика ;R -; то при noBtOpo18 равнялось те рычага 9 на угол tjs экран, 1 онтактирующий с ролик 18, переместится ш а касна величину сета на соответственную Ур величину iu.-l.Y.И, наконец, если каретку с роликом 18 установить на рычаге 9 так,чтобы расстояние между осями роликов 10 и 18 равнялосьйс-К то при поворо, tp те рычага 9 на угол ч переместится на величину Ksintp Значение к постоянно и выбирается таким образом, чтобы разности (К$1пф -ф) бЕ:1ли мииммальными, Поскольку значе- ния ц невелики (например, при ,50° максимальная .900 км. личина tfX 12°), то при правильном определении К значение у методическая ошибка -1й)о,з«. 1 -К-81Пф Рассмотренные выше приборы являтся универсальными., поскольку позоляют вести развертку панорам пракически при любых значениях iy и Н. случае необходимости проведения азвертки лишь в достаточно узких . 7 : гтрепелах изменения fy и И устройств Л.ПЯ р«,чли:заиии зависимости (1) может быть )начительно упрощено. Рычаг 9, вЬшдающийся вокруг неподвижной оси ролика 10, контактирует с роликом 18 экрана. Каретка. 27, моЛсет смещаться вдоль рычага 9. Смещение. вызывается расчетным неподвижным лекалом 28, с которвам контактирует ролик каретки 27 (он находится по другую сторону каретки, а его ось совпадает с осью ролика 29, показанного на фиг.4). Уравнение кривой Лекала . sinT uj ),, .где Гр радиус-вектор от ролика 10 до кривой лекала; 7 - угол поворота рычага 9 относительно начального (вертикального) положения. Величина Д. ..)./1т.,р1 Ш и Ч л Я-ш где Ь - расстояние, между осями роликов 10 и 18, при отвесном положени рычага 9. ; . , ., ; , . При развертке под условием, что , Riblr ср ./ср формуле (9) следует брать соответст венно tgtf или Ес-ЗгШ й ёкало соответствует парамётран съемки, то при повороте рьзча га 9 на-угол а относительно отвеси.ог положения экран на основании формул (9) сместится.на величину а ролик 29 на основании формулы (8)Hai,.-, сдвигая контактирующую с ним кассету на эту.же величину. Таким .образом, рассмотренное устройство методически строго решает зависимост (1) или (6), (7) и.позволяет нужным образом производить развертку. Для развертки панорам неоёзсЬдймо иметь набор екал, устанав лйвая при ос/работке ту из них, которая Cootветствуе параШтрам съемки, Прй пр Бкльном; подборе U (изменение устано xV 1.1трюйэв6дйтся ВбртикалШш1 пёрёметением ролика 18) кривая лекала близка к окружности. Например, при lu « 90 мм, Н е 900 км и U 80мм отстояййе точек лекала от оск ролик 10 (прис„.5 мм) равны 100 уКл йейие от величины максимально :порядка нёсколыГих миллиметров . : Схемыпредлагаемых приборов рас.Сматривали при условии, что коэффициент увеличения оптической проекти рующей системы К 1., Для развертки При другом коэффициейтё необходима возможность соответствующего перемешения объектива и кассеты, гх. пр установках прибора, зависящих от 7 значения m, значение Кр, умножить, на К. Предлагаёмьлй прибор характеризуется высокой скоростью развертки, которая практически лимитируется лишь освещенностью. Однако неподвижность щели, проходящей через середину поля изображения объектива, значительно усиливает освещенность, обеспечивая возможность движения экрана со скоростью 10-20 мм/сек,что соответствует длительности развертки порядка 1020 с на кадр (при Кг i). Таким образЬму производительность развертки и контактной печати практически одинакова.Это обстоятельство позво Г1яет использовать изобретение при оперативной обработке панорам. Автоматизируется процесс развертки, что повышает точность и упроиает выполнение этого процесса. Отличается сравнительная простота -устроиств,реализующих разйёртку; возможность изгбтовленйя и применения, универсаль.ного, методически строгого прибора .для развертки . при условии, что YO 1Ьр болеечфостбго универсального прибора для методически строгой развертки - V При условии, что p, -fn-r в . С4П Jft , Yp triv приближенной развертки 3 to ср; наиболее при условии простого прибора для методически строгой развертки под определенные, изменяемые в узком пределе, параметры съемки. Отмечается также малое количество и простота начальных установок приборов. Формула изобретения Прибор для развертки орбитальных пайорам, содержащий проектор с имеющими воз.можность перемещения вдоль взаимно парйллельных направляющих ка.ссетой и экр,аном, которому задается равномерное движение с помощью ёК РОДВй-гателя, и расположенную над экраном перпендикулярно этим направляющим неподвижную щель, о т л и ч а ю щ.й и с я тем,, что, с целью автойатйЬадии развертки панорам, повышения точностии производительности этого процесса, он снабжен приспособлениём для построения ординат точЭК развёрнутой панорамы, выполненным в виде поворачивающейся при движений экрана и контактирующей с его роликом масштабирующей линейки, сое-, диненного с ней и перемещающегося параллельйо движению экрана штоКа, нижнего рычага со смещающейс.я вдоль него кареткой, кинематически связанной с неподвижным лекалом для учета кривизни Земли и штоком, и приспособлением для построения ординат развертываемой панорамы, выполненным в виде верхнего рычага со смещающейся вдоль него кареткой, кинематически связанной с неподвижным лекалом для учета панорамности изображения и штоком, перемещающимся параллельно движению экрана и соединенным с масштабирующей линейкой, которая контактирует с роликом кассеты и при своем повороте вызывает ее смещение, причем нижний и верхний рычаги приспособлений, центры вращения которых расположены на перпендикулярной экрану 710 прямой, кинематически связаны между собой посредством расположенной на нижнем рычаге соединительной каретки, ролик которой контактирует с верхним рычагом, а установка как соединительной каретки, так и роликов экрана и кассеты производится в соответствии с параметрами съемки, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 220520, кл: Q01 С 11/02. 2.Пособие по фотограмметрии . Под ред. В.И.Кораблева, М., Нед1970, с.41-43.

в

07

/in

672487