Способ выделения участков равной высоты и устройство для его осуществления Советский патент 1979 года по МПК G01C11/00 

(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ УЧАСТКОВ РАВНОЙ ВЫСОТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

вЬйяеяяемые этими способами участки

pSIiitSIb параллакса соответствуют часткам равной высоты на местности

S ййёальном случае съемки, йогдй снимки стереопары строго горизонтальны и сняты с одной высоты. При аэрофотосъемке же получаются

пйИйЬвыё СНИМКИ, которые могут иметь углы наклона до и разность высот фотографирования до ± 5 %, а трансфбрМйрованиёплановых снимков S го4зизонтешьные, выполняемые на различных трансформаторах, не обеспечивает необходимой точности измерения рельефа.

Известен также способ выделения участков равной высоты, по которому взаимно ориентируют снимки стереопары, производят внешнее ориентирование и масштабирование модели, вынимают снимки из ориентированных проекторов, Записывают во время первой экспозиции на коррекционную

Пластину, расположенную в горизонтальной плоскости в пространстве модели, картину интерференции пропущенного через один из проекторов параллельного пучка когерентного света и опорного параллельного когерентного света, падающего на Пластинку нормально. Во время второй экспозиции на кс ррекционную пластину записывают каротину интерференции пропущенного Через другой проектор параллельного пучка когере нтного света и опорного пучка, вновь устанавливают Ьнимки стереопары В ориентированные р6ёктс5ры, устанавливают коррекцинную пластину в .п|гастранстве модеи в горизонтальной; плоскости, соответствующей выбранному значению вьлсоты, проецируют оба снимка стереопары пучками когерентного света На йорре кцйонную пластину, модулируют эти пучки коррекционной . пластиной, йосле дифракции на которой пучки за пластиной распространяются в одном направленш по нормали к ней, измеряют величины токов фотоприемника, воспринимающего световой поток на некотором выделенном малом

участке за коррекционной пластиной, для случаев. Когда осводен только первый снимок - i, когда.освещен только второй снимок - 12 и когда освещены оба снимка - . Bычйcляюl ёеЛичину Нормированного коэффициента взаимной корреляции С для выделенного участка по формуле

С

Отмечают выделенный i-j ig

как имеющий выбранное значение высоты, если величина нормиpoiaaHHpro коэффициента взаимной корреляции превышает пороговый уровень, выделяют для обработки всей модели последуквдие участки коррекиионной пластины, перемещая фотоприемник, и повторяют процесс вычис ления величины коэффициента взаимной корреляции, а для выделения участков с другим значением высоты устанавливают коррекционную пластнну в соответствующей плоскости пространства модели 3.

Устройство для выделения участков равной высоты содержит снимки стереопары в проекторах, устройство внешнего ориентирования модели местности, коррекционную пластину, перемещаемую по глубине модели,, сканирующий фотоприемник, вычислительный блок и координатограф.

Однако использование метода оптической- гетеродинной корреляции делает возможным только последователное выделение участков равной высоты (т.е. выделяются не сразу все указанные участки модели местности, а по отдельным мальва площадкам) . ; Кроме того, коррекционная пл-астина обеспечивает допустимую для оптической гетеродинной корреляции непараллельность пучков в l- 2 только в малом диапазоне глубины модели (+ порядка долей процента от значения высоты,съемки в масштабе, модели), а значит и выделение участков равной высоты для одной коррекционной пластины возможно лишь в этом малом диапазоне. Для реальных моделей относительная глубина может достигать 10% и более.

По предлагаемому способу увеличения быстродействия при параллельном выделении участков равной высоты по всей глубине модели на коррекционную пластину записывают картину интерференции пучков когерентного света, пропущенных вдоль оптических осей ориентированных проекторС1В, а при выделении участков равной высоты посредством обработки, голограммы изображения первого снимка стереопары изменяют величину базиса проектирования и соответственно масштаб i изображения в выходной плоскости системы. . .. ,

Предлагаемое устройство отличается тем, что коррекционная пластина установлена в плоскости расположенного вслед за ней носителя голограммы, и в плоскости, оптически сопряженной с носителем голограммы, установлен блок визуального контроля

На чертеже изображено, предлагаемое устройство. На пути пучков когерентного света в обычных для стереоприборов проекторах 1 и 2 установлены соответственно первый и второй снимки стереопары 3 и 4. Каждый проектор содержит кардановый подвес, который обеспечивает наклоны проектирующей камеры на углы d., л вокруг взаимно перпендикуляолых

осей и поворот на угол Хв плоскости снимка. Проекторы установленына устройстве 5, внешнего ориентирования модели местности, которое может: быть выполнено в виде: сортвётствую1ае бааису проектирования штанги, установленной :на- кардановом подвесе, который обеспечивает Поворот вокруг двух вэаимнб йврпендикулярйых осёй,

пересекакадйхся в центрепроекти ования одного из проекторов. Кроме того, для изменения ведичины баэйг са проектирования устройство 5 содержит перемёщающуюся вдоль штанги каретку, на которой установлен другой njEioi6KTOp. С каждым Из проекторов жестко, связаны фильтры высоких пространственных частот б и 7, помещенные. в плоскостях спектра . Фурье;,. которые проходят Через точки фокусировки прошедших через снимки без дифракции лучей..перпендикулярно оптическим осям соответствующих про екторов. Фильтр высоких пространст.венных частот представляет собой непрозрачную заслонку для прошедайх без дифра:кции лучей, В пространсТвё формируемой проекторайи модели местности в плоскости, которая принимается за горизонтальную в геодезической -системе координат, расположена эмульсией навстречу пучкам фотопластинканоситель голограммы 8, а в непосредственной близости перед ней, эмульсией по ходу пучков расположена другая фотопластинка - коррёкционная пластинка 9. Наружные поверхности их эмульсионных слоев практически лежат в одной плоскости. В плоскости, оптически сопряженной полупрозрачным светоделителем 10 с плоскостью . носителя голограммы 8, расположен блок 11 визуального контроля, который содержит поляроиды, стол с

экраном и.измерительный столик. Для измерения поляризации пучка когерентйого света перед первым проектором устанойлен электрооптический модулятор 12 света. За носителем голограммы вдоль направления распространения опорного пучка при записи голограммы расположен объектив 13, передняя фокальная плоскость которого совпадает с плоскостью носителя голограммы. В задней фокапь.ной плоскости помещен фильтр низких пространственных частот 14,- представляющий собой непрозрачный экран, имеющий малое отверстие в точке фокусировки восстановленной с носителя голограммы опорной волны. Плоскость фильтра низких пространственных частот совпадает с передней фокальной плоскостью объектива 15, задняя фокальная плоскость котоI рого в свою очередь совпадает с предметной плоскостью панкратического объектива 16. В плоскости изоб

ражения панкратпческого объектива (выходной плоскости) расположен фотоприемник 17,в качестве которого может использоваться. Фотопластинка, видикон и т.д. Объективы ДЗ, 15 и 16 образуют выходную оптическую систему 18,

Ориентирование осуществляют следующим образом.

Устанавливают штангу устройства внешнего ориентирования модели

d местности 5 паралельно плоскости носителя голограммы 8, Электроопти ческим модулятором 12 поворачивают плоскость поляризации пучка когерентного света через первый проек15тор на 90° относительно первоначального состояния, когда плоскости поляризации пучков в обоих проекторах совпадают. Удаляют фильтры высоких пространственных частот б и 7, Вос0станавливают связки пучков. Для этого с помощью проекторов 1 и 2 проецируют снимкистереопары 3,4 пучками когерентного света со взаимно ортогональными плоскостями поля5ризации, Объектйвь проектирук)щих камер формируют изображения снимков в плоскости носителя голограммы 8. Наблюдая через поляроиды изображения, формируемые в плоскости экрана блока 11, оптически сопряженной с

0 плоскостью носителя голограммы, воспринимают геометрическую модель местности. Вз.аимное ориентирование снимков выполняют с помощью блока визуального контроля по обычной мето5даике пpoчepeдны поворотом проекторов, наблюдая модель местности и добиваясь пересечения соответственных лучей связок. Внешнее ориентирование и масштабирование модели

0 производят по опорным точкам, нанесенным на планшет в блоке визуального контроля, используя поворот и изменение величины базиса проектирования , осуществляемый устройством

5 внешнего ориентирования модели местности 5. После выполнения взаимного и внешнего ориентирования все соответственные лучи связок, пересекаясь, формируют геометричес0кую модельместности, в которой плоскость носителя голограммысоответствует некоторой горизонтальной в геодезической системе координат плоскости.

5

Запись голограммы осуществляют . следующим образом.

Вводят фидьтр 6 в плоскость спектра Фурье первого проектора 1 и, выключая модулятор 12, восстанавли0вают первоначальную поляризацию света в первом проекторе. Коррёкционная пластина 9 ПРИ записи голограммы отсутствует. Во время экспозиции освещают установленный в проекторе 1 первый снимок стереопары 3

5 пучком когерентного света, дифраги рующим на снимке, удаляют из него фильтром 6 постоянную составлякадую амплитудного пропускания снимка и регистрирует на носитель голограммы 8 картину интерференции проецируемого через первый проектор пучка, из которого постоянная составляющая, удалена, и внеосевого опорного параллельНОГО1 пучка. После экспонирования носитель г голограммы подвергают фотографичес кой обработке. Для записи коррекционной плас.тины вынимают снимки из ориентированных проекторов 1 и 2, удаляют фильтр высоких пространственных частот 6, устанавливают в непосред ственной близости перед носителем гблогpaMN&i пл астину 9 (фотопластин ку) и во время экспозиции регистри руют на нее картину интерференции пропущенйых вдоль оптических осей орйентировайных проекторов пучков когерентного света с одинаковой поля1эизациёй. .После экспонирования крррекционную Пластинку подвергают Фотографической обработке. Причем режим записи и обработки коррекцио ной пластины должен обеспечивать : как можно большую дифракционную эф Фективность, т.е. соответствовать получений) толстой пропускающей голограммы с модуляцией показателя преломления, для которьгх экспериментально достигнута дифракционная эффективность 90%. Голограмму и коррекционную плас тину можно записыватьв другом порядке, т.е. в начале записать коррекционную пластину. Для этого пос ориентирования следует въшуть сним из ориентированных проекторов,проэ jioHHpoBaTb коррекционную пластину удалить ее на время записи голограм мы. Затем вновь установить снимки стереопары в ориентированные проек тори, ввести фильтры высоких пространственных частот и записать . голограмму изображения первого сним ка. . . , - - .. Для выделения участков равной вы соты устанавливают второй снимок стереопары 4 в ориентированный проектор 2 и вводят фильтр 7 в плос кость спектра Фурье второго проектора. Освоцают второй снимок стерео пары пучком когерентного света, который дифрагирует на снимке, удаляют из пучка фильтром высоких пространственных частот постоянную составляющую амплитудного пропускани я снимка и модулируют этот пучок коррекционной пластиной 9. Необходимость введения коррекционной пластины обусловлена угловой селективностью голограммы. При типичных для аэрофотос-ьемки условиях 5 -0,6, где В - величина базиса съемки; Н - высота съемки. Угол между соответственнь9«1и лучами в. плоскости носителя голограммы имеет величину порядка 30-40. Угловая же селективность голограммы для типичных условий регистрации имеет вели-, чину d , t.e., если считывающий пучок от второго прЬектора падает на носитель голограмма под углом, который отличается от угла падения пучка через первый проектор при записи голограммы больию, чем на ±с, то с носителя голограмгФ) не восстанавливаются опорные волны, несущие информацию об участках равной высоты. Учитывая угловую селективность голограммы, в непосредственной близости перед носителем голограм ы устанавливают коррекционную пластину, -которая, сохраняя распрэделение амплитуд и фазы пучка, определяемые восстановленной со второго проектора связкой лучей, изменяет направление его распространения - после нее пучок распространяется в направлении пучка, формируемого первь1и проектором. Следует особо подчеркнуть существенно разные допустимые величины угловых сел тивностей при используемой в йрЬтотипё оптйческрй гетеродинной корреляции (l-2) и в предлагаемом способе, использующем записанную в пространстве модели голограмму изображенияпервого снимка стереопары (5°- ) . Это провиодит к существенной разнице в измеряемом. Обоими способами диапазоне глубины модели (в известном способе.- это доли процента от высоты съемки, в предлагаемом - десяткипроцентов). Эт.о вполне достаточно для измерения любых реальных для аэрофотосъемки моделей местности.Сформированный вторым проектором пучок, распространяющийся после коррекционной пластины в направлении пучка от первого проектора, модулируют носителем голограммы и с участков с искомым значением высоы восстанавливают опорную волну, которую фокусируют объективом 13 в плоскость фильтра низких ча.стот 14, ослабляющего шумы. Объективом 15, фокусное расстояние которого равно фокусному расстоянию объектива 13, формируют в его задней фокальной плоскости в. масштабе 1:1 изображение тех участков носителя голограммы, с который восстановилась опорйая волна. Это и будут участки с искомым значением высоты, выделенные по яркости. Для выделения участков с другим начением высоты смещают второй проектор вдоль базиса проектирования в