Графический трансформатор Советский патент 1982 года по МПК G01C11/08 

Изобретение относится к фотогтзмметрии, а именно к устройствам для графического трансформирования сникков и, в частности, снимков с неизвестными элементами внутреннего ориентирования.

Известно несколько способов коллинеарного трансформирования изобраскения на фотоснимке: фотомеханический, оптикографический и графомеханический.

При фотомеханическом способе трансформированное изображение отпечатывается на фотобума, а при оптикографическом оно вычерчивается карандашом на планшете в условных знаках.

При графомеханическом способе трансформирование производится с помощью механических приборов l .

Недостатком указанных способов явпяется необходимость использования громоздкого и дорогостоящего оборудования .

Известно также устройство графического преобразования изображений, содержащее звенья, которые образуют систему параллелограммов, имекя 1их по две общие стороны, соединенных в центре подобия с дополнительными рычагами и образующие ромб с вершиной

в центре подобия, а центр подобия и противоположная вершина дополнительного ромба, имеющие шарнирное сочленение, расположены на муфтах, свободно перемещающихся вдоль оси подобия.

Такое устройство предназ начено для преобрааования кривых с коэффициентом подобия, равным единице в одном нап.10равлении и отличным от единицы в перпендикулярном направлении 2 .

Недостатком указанного устройства является невозможность его использо:вания для проективного преобразования

15 снимков, так как в своей основе оно использует принцип частного случая афинного преобразования.

Наиболее близким по технической сусрости к изобретению является при20бор для графического трансформирования аэроснимков, включающий основание, два планшета, один из которых установлен с возможностью изменения положения по высоте, а второй - с

25 возможностью поворота в двух перпендикулярных направлениях, трансформирукяций узел, выполненный в виде кронштейнов, в которых помещены конические концы оси двойной пластины, вра30иаю1чейся около этой оси, и двух трубчатых стержней с пишущим и обвод ным приспособленияГЛ з . Недостатком известного прибора является также невозможность выполне ния трансформирования снимков с неиз вестными фокусными расстояниями, а также снимков с анаморфнымй и проективно-преобразованными связками. I Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройст ва. Поставленная цель достигается тем что в известном устройстве, включающем основание, два планшета, трансформирующий узел с пишущим и обводны элементами, трансформирующий узел вы полнен в виде пары наложенных друг на друга шарнирных четырехугольников образованных системой телескопически звеньев, одни концы которых соединен пбпарно между собой посредством вертикальных осей направляющих кареток, расположенных на общей оси, жестко закрепленной на основании между план шетами, а-свободные концы звеньев попарно соединены шарнирами, которые несут на себе приспособления для установки обводного и пишущего элементов, при этом одновременные звенья четырехугольников соединены в своей средней части между собой посредство вертикальных осей кареток, установленных на двух направляющих линейках закрепленных на основании над планше тами посредством переставных ползунов . При этом каретки, установленные на направляющих линейках, имеют штиф ты, укрепленные соосно с вертикальны ми осями кареток. Кроме того, телескопические звень и направляющие линейки выполнены съемными, На фиг.1 приведена схема, поясняю щая геометрическую сущность принципа построения предлагаемого графическог трансформатора; на фиг.2 - принципиальная схема трансформатора. Основные теоретические предпосылки к обоснованию графического трансформатора заключаются в следукяцем. Из прямой теоремы Дезарга следует что если соответственные стороны трехвершинников ЛВС и л в с пересекаются в точках R, Р и Q, лежащих на одной прямой, то прямые АА ,ВВ и СС сходятся в одной точке S. Эта теорема распространяется как на четырехвершинни1си, так и на п-вершинники. Если известно, что точки А, В и С в плоскости V и точки А ,в ,с и в плоскости W взаимно соответственны, а положение центра проектирования S неизвестно, то для того, чтобы определить B aiu/iHoe положение плоскостей HoorixtnuiMo найти такую тгрпмую, на которой пересекались бы, продолжения соответственных сторон, или, выбрав прямую необходимо вращать вокруг нее плоскость V и поворачивать в плосkocTK W трехвершинник А в с , добиваясь того, чтобы продолжения егостороны совпадали с точками R, Р и Q. ЕСЛИ такое совпадение допустимо, то тем самым определяется взаимно одно,значное соответствие между точками плоскости W и точками плоскости V. Переходя к фотограмметрии, плоскость W можно рассматривать как плоскость снимка,а плоскость V - как плоскость карты или картоосновн. Для осуществления трансформирования с плоскости W, например, точки л необходимо строить два луча А в и АС до пересечения с пряг-юй в точках, Р и R. Из этих точек через известное положение точек С и В строятся два луча, засечка которых определяет точку А. Таким образом, не требуется определять точку S (центр проектирования) и фокусное расстояние (в данном случае перпендикуляр из точки S до плоскости /) . Для осуществления трансформирования нeoбxoди /ю определить взаимноеположение плоскостей W и V, иметь прямую, на которой пересекаются соответственные стороны трехвершинников, и не менее двух соответственных точек в , с и В, С в каждой из плоскостей. Следует обратить внимание на то, что трехвершинник ABC или А В с может быть развернут на 180° относительно прямой, по которой пересекаются плоскости V и W . При этом точки Q, Р и R не изменяют своего положения. Графический трансформатор содержит основание 1, планшеты 2 и 3, размещенные на основании 1, направляющую ось 4, жестко закрепленную на основании 1 между планшетами 2 и 3, на ко- торой смонтирован трансформирующий узел, выполненный в виде пары наложенных друг на друга шарнирных четырехугольников, образованных телескопическими звеньями 5-12. Одни.концы звеньев 5и6, 7и8, 9и12, 10и 11 соединены между собой посредством вертикальных осей кареток 13-16, расположенных на оси 4 с возможностью перемещения вдоль нее, а свободные концы звеньев 5и8, 6и7, 9и10, 11 и 12 шарнирно соединены и несут на себе приспособления 17-20 для установки соосно с центрами шарнирных соединений пишущих 21 к 22 и обводных 23 и 24 элементов. Над планшетами 2 и 3 установлены соответственно линеПк 25 и 26, ттрг-здставляюшие собой, мат жмер, ципиндрические напранмяюпш;, члкреп.ченнмо чч

основании 1 посредс.твом переставных ползунов 27-30. Линейки перемешаться и быть зафиксированы с помощью фиксаторов переставных ползуно 27-30, Телескопические звенья 5 и 10 6 и 11, 7 и 12, 8 и 9 соединены между собой в своей средней части посредством вертикальных осей кареток 31-34, установленных на линейках 25 и 26 с возможностью перемещения и зафиксированных в заданном положении. В нижней части кареток 31-34 соосно с их вертикальными осями укреплены штифты, служащие для точной установки осей кареток над заданными точками планшетов 2 и 3.

Телескопические звенья 9-12 и линейки 25 и 26 выполнены съемными. Планшет 2 представляет собой снимок или первичное картографическое отображение, а планшет 3 - картооснову или вторичное картографическое отображение.

Трансформатор работает следующим образом.

Снимок 2 и картооснову 3 кладут на основание l.iHa картооснову 3 по данным геодезической подготовки предварительно наносят четыре опорные точки, изображения которых имеются н снимке 2. Снимок 2 и картооснову 3 размещают зеркально друг к другу относительно оси 4. Линейку 25 закрепляют над картоосновной 3 так, чтобы она проходила над парой ближних к оси опорных точек. Подвижные каретки 31 и 34 иа линейке 25 закрепляют над этими опорными точками так, чтобы штифты этих кареток были установлены строго на опорные точки. Линейку 26 закрепляют над снимком 2 так, чтобы она проходила над изображением соответственных опорных точек, над которыми установлена линейка 25.

Подвижные каретки 32 и .33 на линейке 26 закрепляют над изобрс1жёнием этих опорных точек так, что штифты этих кареток были установлены строго над изображениями соответственных опорных точек. С помощью зажимных ви тов переставных ползунов 27-30 подвиные линейки 25 и 26 фиксируют над опорными точками, тем посред/стзоы штифтов подвижных кареток 31-3 прижимают снимок 2 и картооснову 3 к . основанию 1.

Телескопические стороны трансформирующих четырехугольников надевают на оси подвижных кареток 13-16 и 3134. В приспособления 17-20 вставляют обводные элементы (например, штифты) 23 и 24,а пишущие элементы 21 и 22 устанавливают над следующей парой опорных точек.

Разворотами снимка 2 и перемещением обводных элементов 23 и 24 добиВЛ1ЛТСЯ с впалвния изображений соответствупщих опорных точек на снимке 2 с обводными элементами 23 и 24. Посредством зажимных винтов переставных ползунов 27-30 фиксируют линейку 26 Над снимком, а линейку 25 над картоосновой и тем самым посредством штифтов кареток 31-34 картобс- новл и снимок фиксируются на основании. Добившись совпадения, т.е. закончив взаимное ориентир рвание, сни0мают звенья одного трансформирующего четырехугольника, например, состоящего из направляющих 9-12 звеньев. Затем заменяют пишущий элемент 21 в приспособлении 17 пишущим элементом,

5 перемещают обводной элемент 24 по точкам или.линиям снимка 2 и получают трансфорг ированные точки или линии на картооснове 3 с помощью пишущего элемента 21. В том случае, ес0ли трансформируемая точка на снимке лежит близко к линейке 26 и навести на нее указатель нельзя, то подвижные линейки 25 и 26 устанавливают над другой парой опорных точек на картооснове 3 и соответствующих их изобра5жений на снимке 2. разъединяют концы телескопических сторон и надевают их на подвижные каретки, а середины их, ранее разъединенные и надетые на подвижные каретки, соединяют

0 посредством кареток и вставляют в них обводной элемент для снимка 2 и пишущий элемент для картоосновы. При этом дополнительное ориентирование проводить не надо.

5

Графический трансформатор позволяет выполнять трансформирование любых снимков, в том числе и снимков, Полученных фотокамерами с неизвестными параметрами, например, архив0ных снимков и снимков с любыми углами наклона. Преимуществом предлагаемого трансформатора является возможность его использования при создании технологии автоматизированного карти5рования, в частности для автоматизации процессадигитализации. Р этом случае к обводному элементу 24 подсоединяют два взаимно перпендикулярных датчика перемещение-код, к;ото0рые преобразуют информацию о перемещении карандаша в цифровые сигналы.

Предлагаемый трансформатор может быть применен также для оперативного редактирования в полевых условиях и

5 для оперативного обновления карт по фотоснимкам.

Экономический эффект от использования графического трансформатора составляет 9600 . в год.

0

Формула изобретения

1. Графический трансформатор, содержащий основание, два планшета, 65 трансформирующий узел с пшаущим и обводным элe «;нтaми, отличаю|ц и и с я тем, что, с целью расширения фу шциональных возможностей, трансформирующий узел выполнен в виде пары наложенных друг на друга шарнирных четырехугольников, рбразованных системой телескопических звеньев, одни концы которых соединены попарно между собой посредством вертикальных осей направляювшх кареток расположенгных на общей оси, жестко укрепленной на основании между планшетами, а свободные концы звеньев .попарно соединены шарнирами, которые несут на себе приспособления для установки обводного и пишущего элементов, при этом одноименные звенья четырехугольников попарно соединены между собой посредством вертикашьных осей кареток, установленных на двух направляющих линейках, закрепленных

на основании над планшетами посредством переставных ползунов,

2.Трансформатор поп.1, отли чающийся тем, что каретки, установленные на направляющих линейках, имеют штифты, укрепленные соосно с вертикальными осями кареток.

3.Трансформатор по п.1, о т л ичающийся тем, что телескопические звенья и направляющие линейки выполнены съемными.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Лобанов А.Н.Аэрофотопография. М,, Недра, 1978, с. 135.

2.Авторское свидетельство СССР № 572388, кл. В 43 L 13/10, опуб-. лик. 15.09.77.

3.Авторское свидетельство СССР 28330, кл. G 01 С 11/02, опублик. 30.11.32 (прототип).