Способ определения элементов внутреннего ориентирования фотограмметрической камеры Советский патент 1980 года по МПК G01C11/04 

1

Изобретение относнтся к области фотограмметрии, в частности к способу определения элементов внутреннего ориентирования фотограмметрических камер, преимущественно с переменной фокусировкой.5

Известны снособы совместного определения элементов внутреннего и внешнего ориентирования фотограмметрических камер путем фотографирования калибруемой камерой тест-объекта, измерения координат Ш контрольных точек по фотограммам и сравнения измеренных и известных значений координат 1.

Недостатками этих способов являются сложность, необходимость использования 15 ЭВМ для их осуществления и невысокая точность определения элементов внутреннего ориентирования при совместном решении уравнений.

Известен также способ определения поло- 20 жения главной точки съемочной камеры 2 с использованием нитяных отвесов. Достоинством этого способа является простота, поэтому он взят за прототип.

Однако такой способ не универсален, так 25 как не позволяет определять положение главной точки фотокамеры при горизонтальном (или произвольном) положении ее оптической оси (например, фототеодолита) и не обеспечивает возможности определения 30

третьего элемента внутреннего ориентирования - главного (фокусного) расстояния фотокамеры. Кроме того, из-за колебаний нитей отвесов способ не обеспечивает постоянной высокой точности.

Цель изобретения - упрощение способа и повышение точности определения всех трех элементов внутреннего ориентирования калибруемой фотокамеры.

Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу определения элементов внутреннего ориентирования, включающему операции фотографирования тестобъекта и определения положения главной точки как точки пересечения в плоскости фотограммы прямых, проходящих через изображения точек тест-объекта, плоскость прикладной рамки калибруемой фотокамеры устанавливают параллельно плоскости тест-объекта, в которой размещены контрольные точки с известным взаимным расположением, фотографируют тест-объект, затем не нарушая взаимной ориентации, перемещают вдоль нормали к плоскости либо фотокамеру, либо тест-объект на заданное расстояние и фотографируют повторно тестобъект на ту же фотограмму. По измерениям полученной фотограммы определяют координаты главной точки как координаты точки пересечения в илоскости фотограммы

прямых, проходящих через изображения одноименных точек тест-объекта, а главное фокусное расстояние - как отношение известных и измеренных но фотограмме линейных величин.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Плоскость прикладной рамки калибруемой камеры устанавливают параллельно плоскости, в которой размещены контрольные точки с известным взаимным расположением, т. е. с известными плоскими координатами. Контрольные точки в плоскости, используемой в качестве тест-объекта, располагают так, чтобы при фотографировании их изображения расположились по возможности равномерно по всему полезному полю снимка и не накладывались друг на друга при повторном фотографировании, а их контраст изображения должен обеспечить возможность измерения координат точек по снимку.

Главное направление фотокамеры (перпендикуляр, опущенный из задней узловой точки объектива на плоскость прикладной рамки) ориентируют перпендикулярно к плоскости тест-объекта, все контрольные точки при этом должны быть в поле зрения камеры. Контролирование параллельности плоскостей прикладной рамки фотокамеры и тест-объекта можно произвести при горизонтальном положении - с помощью уровней, при вертикальном (и произвольном) - с помощью автоколлимационного теодолита и плоскопараллельного зеркала. После тщательного ориентирования производят фотографирование контрольных точек, затем, не парущая взаимного ориентирования, перемещают либо фотокамеру, либо тест-объект вдоль главного направления (перпендикуляра к плоскостям) на заданное расстояние и производят повторное фотографирование контрольных точек на тот же фотоснимок.

На полученной фотограмме с двойным изображением контрольных точек тест-объекта измеряют координаты изображений контрольных точек тест-объекта в системе координат, задаваемой координатными метками фотокамеры.

По измеренным координатам изображений одноименных точек тест-объекта составляют уравнения прямых линий, количество которых равно количеству пар изображений одноименных точек тест-объекта. Все эти прямые линии, проходящие в плоскости фотограммы через изображения одноименных точек, пересекаются в главной точке фотограммы.

Решая совместно уравнения прямых лиНИИ, получают вероятнейшие значения координат главной точки.

Главное (фокусное) расстояние /к камеры определяют на основании известного из фотограмметрии отношения

4

(1) М Я

е Н - расстояние от передней узловой точки объектива фотокамеры до плоскости тест-объекта; R - расстояние (отрезок длины) между двумя любыми контрольными точками тест-объекта,

/ - +

г - расстояние (отрезок длины) между изображениями этих же точек на фотограмме.

г УЛХ + АуAX,AY,Ax,f y-разности координат трольных точек в плоскости объекта и в плоскости фотогра

Составляют отношение

. HI R

Л Н, R

откуда

/к-К

(3)

(4)

Разность между Н, и Яа равна величине известного перемещения фотокамеры или тестобъекта.

Решив совместно уравнения (3) и (4), получим

,: (Я1 -Я2)-Г1-Г2 ДЯ-Г1-Г2,,

R(r,-r,) - R.r

где АЯ - величина относительного перемещения камеры и тест-объекта; ri - расстояние между двумя какимилибо контрольными точками на первом изображении; Г2 - расстояние между этими же точками на втором изображении; R - расстояние между этими же точками на тест-объекте. Изобретение может быть использовано для калибровки измерительных фотокамер, применяемых в любой отрасли промышленности, с повышенной точностью определения элементов внутреннего ориентирования камер.

Формула изобретения

Способ определения элементов внутреннего ориентирования фотограмметрической камеры, преимущественно для камер с переменной фокусировкой, включающий операции фотографирования тест-объекта и определения положения главной точки как точки пересечения в плоскости фотограммы 5 прямых, проходящих через изображения точек тест-объекта, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и повыщения точности определения, плоскость прикладной рамки калибруемой фотокамеры5 устанавливают параллельно плоскости тестобъекта, фотографируют тест-объект, перемещают вдоль нормали к плоскости либо фотокамеру, либо тест-объект на заданное расстояние, не нарущая и взаимной ориен-10 тации, фотографируют повторно тест-объект на ту же фотограмму, по измерениям получеиной фотограммы определяют координа73129 б ты главиой точки как коордииаты точки пересечения в плоскости фотограммы прямых, проходящих через изображения одиоименных точек тест-объекта, а главное (фокусное) расстояние определяют как отношение известных и измеренных по фотограмме линейных величин, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. «Геодезия и картография, N° 7, 1971, с. 24-32. 2. Авторское свидетельство СССР № 425046, кл. G 01С 11/04, 1960 (ирототип).