Способ автоматического опознавания идентичных точек на снимках стереопары Советский патент 1980 года по МПК G01C11/18 

1

Изобретение относится к области фотограмметрии.

Известные способы идентификации точек заключаются в сканировании каждого из двух фотоизображений, преобразовании оптических плотностей в электрические сигналы и определении величины несовмещения точек путем обработки сигналов.

Известен сопособ электрической корреляционной обработки сигналов, в котором для корреляционного анализа изображений (идентификации) используется одномерная оптическая корреляция. Однако эксперименты по ее применению не дали положительных результатов.

Известен также способ, состоящий в сканировании каждого из двух снимков стереопары, преобразовании оптических плотностей в электрические сигналы и определении параллактических смещений точек снимков по полученным корреляционным зависимостям 1 .

Недостатком известных способов является ненадежная идентификация точек на участках с однородной структурой фотоизображения (сильно залесенная местность, водная поверхность и т.п.), плоских однородных участках местности.

Целью изобретения является повыщение надежности идентификации точек на однородных участках фотоизображений. 5 Поставленная цель достигается тем, что перед сканированием накладывают на одно из изображений второе, имеющее идентичные участки, поворачивают его в своей плоскости, а сканируют одним лучом одновременно пару сопряженных изображений вокруг

10 точки, выбранной на одном из изображений, преобразуют оптические плотности в электрический сигнал, затем дифференциальными движениями другого изображения относительно первого совмещают центр полученной муаровой картины с выбранной точкой, контролируя процесс совмещения с помщью электрического сигнала.

Способ основан на явлении муарового эффекта, обнаруженного при наложении друг на друга одноименных зон стереопары

20 с изображениями однородных участков: лес, водная поверхность.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведены фотоизображения леса и водной поверхности соответственно; на фиг. 3 и фиг. 4 - фотоизображения муарового эффекта, возникающего при наложении друг на друга соответствующих изображений; на фиг. 5 - схема, поясняющая способ. Муаровый эффект возникает при сопряжении (оптическом или непосредственном наложении друг на друга) двух идентичных фотоизображений или одноименных зон стереопары и повороте одного из изображений на небольшой угол, порядка 1 -10°. Зона муарового эффекта имеет круговую форму с центром в точке взаимного разворота изоб ражений; диаметр зависит от угла разворота изображений. Муаровый эффект представляет собой визуализацию двумерной автокорреляционной функции изображений одноименных участковК () iSST,C,y)-TaCx 2 y | dxdy, гдeT(J:, у) и Ть(л;-1-(2, y+t) - коэффициенты пропускания фотоизображений. Максимум этой функции соответствует центру зоны муарового эффекта и совмещенным идентичным точкам двух фотоизображений. Предлагаемый способ опознавания идентичных точек отличается от известных, основанных на корреляционной обработке электрических сигналов, применением двумерной оптической корреляции между фотоизображениями и использованием обнаруженного муарового эффекта. На фиг. 5 приведена схема, поясняющая способ. На фотоизображение 1 наложено фотоизображение 2. Точки At. В t. С) принадлежат первому изображению, Aj, В j, €4 - второму. Концентрическими окружностями показана муаровая картина, возникающая в точке А 4, совпадающей с точкой Aj Процесс идентификации состоит в следующем. Пусть на изображении 1 выбрана точка В . При перемещении изображения 2 по направлению ( муаровая картина перемещается по линии I и центр ее располагается в точке В , при совпадении этой точки с идентичной точкой В а- В общем случае, когда направление перемещения не совпадает с одной из осей прямоугольной систе мы координат X, У, необходимы дифференциальные (раздельные) перемещения изображения 2. Величины этих перемещений могут быть использованы для определения параллаксов точек В1 и В а. Техническое решение задачи совмещения центра муарового эффекта с выбранной точкой возможно известными техническими сред ствами, поскольку зона муарового эффекта, имеющая круговую форму, отличается от соседних зон. При сканировании вокруг точки В , например во взаимно перпендикулярных направлениях, форма электрического сигнала будет симметричной относительно центра сканирования (точки BI), когда центр муаровой картины переместится в точку В i. Во всех других случаях (при несовпадении центра сканирования и центра муаровой картины) форма электрического сигнала будет асимметричной. Таким образом, способ автоматического опознавания идентичных точек на снимках стереопары состоит в следующей последовательности операций: поворачивают одно из изображений, например второе в своей плоскости на угол до 10°, при этом возникает муаровая картина вокруг произвольных одноименных точек;сканируют световым пучком одновременно пару наложенных (сопряженных) изображений вокруг точки, выбранной на одном из изображений (например вокруг точки В i) преобразуют с помощью фотоприемника оптические плотности изображений в электрический сигнал; дифференциальными движениями изображения 2 перемещают центр полученной муаровой картины в выбранную точку, контролируя процесс совмещения центра муаровой картины с выбранной точкой с помощью электрического сигнала, добиваясь его симметрической формы относительно центра сканирования (выбранной точки). Изобретение обеспечивает надежную идентификацию точек на участках с однородной структурой фотоизображений (лес, водная поверхность) представляющих собой статистически однородное (или квазиоднородное) случайное поле. Муаровый эффект мгновенно возникает при сопряжении фотоизображений и, не разрушаясь, перемещается при перемещении одного из изображений, причем центр его соответствует идентичным точкам. Возникновение муарового эффекта зависит только от характера структуры фотоизображения и размера участка. Формула изобретения Способ автоматического опознавания идентичных точек на снимках стереопары путем их сканирования, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности идентификации точек на однородных участках фотоизображений, перед сканированием накладывают на одно из изображений второе, имеющее идентичные участки, поворачивают его в своей плоскости, сканируют одним лучом одновременно пару сопряженных изображений вокруг точки, выбранной на одном из изображений, преобразуют оптические плотности в электрический сигнал, затем дифференциальными движениями другого изображения относительно первого совмещают центр полученной муаровой картины с выбранной точкой, контролируя процесс совмещения с помощью электрического сигнала.

, tiv

vi 5 ;i :--,

f--; V 4 й

: ,

S,- -. . .-, ЖГ ,

- -: J 1Г

. --«i ,- - г-:. .: ч-. v:-.; 4:x ::%:4-v :-,- 7-- -J--. , -r -v -:- --- IV- -:/--

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Книга «Пособие по фотограмметрии, пер. с англ. «Недра, М., 1971, с. 19-27.

Фиг. 1

(вМ

г. i.,.

Фиг. 2

fe.