Способ автоматической рисовки рельефа по стереопаре снимков

Союз Советских Социалистицеских Республик) М. Кл.2 сударстееииыи комете СССР о делам изобретений и открытий(088.8) 2) Авторы изобретени К. Шавеньк И у ки осковский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемк и картографии71) Заявитель 54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЛ РИС ПО СТЕРЕОПАРЕ СНИМ И РЕЛЬЕФА 2 я к области фоток автоматиза ии Изобретение относитсграмметрии, в частности, ц стереоизмерений.Известен способ автоматической рисовки рельефа по стереопаре снимков, заключающийся в преобразовании изображений стереофотоснимков в электрические сигналы и анализе их коррекционных зависимостей. Однако этот способ основан на использовании лишь информации о распределении оптических плотностей по полю снимка, без участия статистических связей между точками изображения и не учитывает искажения масштабов участков стереофотоснимков изза рельефа 1 . Известен также способ автоматической обработки стереофотоснимков, заключающийся в сканировании фотоснимков стерео- пары двумя отдельными устройствами сканирования, которые обладают способностью независимого изменения растров сканирования, преобразовании изображений в электрические сигналы и определении параллактических смещений идентичных точек на снимках стереопары 2,Недостатком известного способа является низкие надежность и точность рисовки рельефа, обусловленные неучетом статистических связей между плотностями точек изображения, и сканирование изображения со скоростью, постоянной для каждой строки, что предполагает постоянство масштаба изображения в пределах строки сканирования и расположение идентичных точек в центре строки сканирования.Целью изобретения является повышение точности и надежности процесса рисовки рельефа за счет более оптимального способа сканирования изображений, который позволяет учитывать изменение масштабов изображений на снимках, и нового алгоритма обработки видеосигналов, позволяющего учитывать статистические связи между элементами изображения.С этой целью изображение каждого из снимков стереопары сканируют вдоль одной линии одновременно двумя световыми лучами, движущимися в противофазе с одинаковой частотой и независимым изменением размера растра, имеющими только одну общую точку сканирования, преобразовываютц электрические сигналы отдельно для каждого луча сканирования, затем определяют втокорреляццонцые функции электрических сигналов, соответствующих каждому отдельному лучу сканирования, сравнивают автокорреляццоцные функции, соответствующие только левым растрам сканирования ца снимках стереопары и, одновременно, соответствующие только правым растрам сканирования, и определяют точное положение общих точек областей. отождествленных левыми и правыми растрами сканирования.На фиг. 1 представпены экраны двухлучсвых электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), светящиеся точки с которых проектируются ца снимки стереопары. Растр сканирования каждой ЭЛТ представляет собой прямую линию (Сл ца левом снимке и Сна правом снимке), образованную совместно двумя лучами сканирования. Левый растр сканирования г,л состоит из растра С,л, образованного одним лучом сканирования, и растра 81 л,5 1 О 1образованного друтим лучом сканирования. 20Аналогично правый растр сканирования , состоит из растра 8 л, образованного одним лучом сканирования, и растра п, образованного другим лучом сканирования. Оба луча на экране каждой ЭЛТ имеют2 только одну, обгцую точку, в которой они сходятся только один раз за период сканирования (точка Ол на левом снимке и точка Она правом снимке). Размеры растров, образуемых каждым из лучей, могут неза- з 11 висимо изменяться, но при этом всегда остается одна общая точка для растров, расположенных на экране одной и той же ЭЛТ.Период сканирования каждого луча остается . постоянным независимо от размеров растра. Временные диаграммы движения сканирующих лучей для правой и левой ЭЛТ представлены на фиг. 2. В начальный момент времени оба луча находятся в обшей точке (Ол - для левой ЭЛТ и О - для правой ЭЛТ), затем они начинают двигаться в противоположные стороны (т. е. дви гаются в противофазе) со скоростью, определяемой величиной растров каждого луча и периодом (частотой) развертки. Достигнув краев растров, т. е. пройдя путьдля левого луча и С 1 л для правого луча (левая ЭЛТ) и путь1 для левого луча и путь45 Хпдля правого луча (правая ЭЛТ), лучи одновременно возвращаются в общую точку (Ол - для левой ЭЛТ и Оп - для правой ЭЛТ). Аналогично двигаются лучи и в последующие периоды. В процессе работывозможны изменения размеров растров иположения общей точки (см. фиг. 2).В процессе автоматической рисовки рельефа производится преобразование оптической информации аэрофотоснимков и электрические сигналы, при считывании производится раздельно для каждого луча сканирования. Затем заполняется отождествление у гзл ков изображения ца снимках стерео- пары, причем отождествление производится раздельно для участков изображения, сканируемых левыми растрами, т. е. растрами 8и 8 п и для участков изображения, сканируемых правыми растрами, т. е.8, и 81 п,Отождествление выполняется на основе определения автокорреляционцых зависцмостеи каждого сигнала сканирования полученных автокорреляционных функций соответствующих сигналов (автокорреляционць 1 с функции сравнивают попарно, т. е. автокоррсляпионную функцию электрического сигнала, соответствую 1 цую правому растру на левом снимке стереопары 1,лп сранивают с автокорреляционцой функцией электрического сигнала, соответствующего правому растру сканирования ца правом снимке стереопары 1 п, автокорреляционную функцию электрического сигнала, соответствующего левому растру на левом снимке стереопары 8 ц сравнивают с автокорреляционцой функцией электрического сигнала, соответствующего левому растру сканирования на правом снимке 1 п).Нахождение участков снимков с максимальным подобием выполняется как перемещением растров сканирования по снимку, так и изменением размеров растра.Под операцией сравнение подразумевается один из известных способов обнаружения, опознания и отождествления изображений: среднеквадратичный (Зигерта-Котельникова), фильтровый, корреляционный.После отождествления идентичных участков, считанных правыми растрами (1 ал, 4 п) и отождествления идентичных участков, считанных левыми растрами (1,л, 1,п ), можно определить идентичные точки на левом и правом снимках стереопары. Ими будут точки пересечения отождествленных областей, т, е. обц 1 ие точки областей, отождествленных левыми и правыми растрами, точкиОл и Оп.Изменяя положение общей точки правого и левого растра и независимо меняя размеры правого и левого растра на одном из снимков стереопары, добиваются максимального соответствия сравниваемых автокорреляционных функций, что соответствует наведению общих точек правого и левого растра на каждом снимке стереопары на идентичные точки, После этого определяют параллактические смещения идентичных точек на снимках стереопары, которые используются для рисовки рельефа. Аналогично происходит отождествление последующих точек. Изобретение позволяет учитывать различные в масштабах как областей отождествления в целом, так и изменение масштаба изображения в пределах строки сканирования. Использование авто- корреляционных функций видеосигналов позволяет учитывать статистические связи меж684305 формула изобретения ХРыг. / Ь1 гл гт зт т . гт 1 риг. гбе итета СССРоткрытийя наб., д. 4/5ул Проектная 4 И ПИ Гос по деламМосква, ППП кПат дарственного коизобретений нЖ - 35, Раушскнтэ, г. Ужгород,11303филиал 5ду элементами изображений и уменьшить объем информации, которую необходимо обрабатывать в процессе отождествления. Способ автоматицеской рисовки рельефа по стереопаре снимков, заключающийся в сканировании и преобразовании и электрические сигналы изображений снимков стерео- пары и определении параллаксов идецтич ньх точек по электрическим сигналам, отгичаюи 1 ийея тем, что, с целью повышения точности и надежности автоматической рисовки рельефа, изображение каждого из снимков стереопары сканируют вдоль одной лицин одновременно двумя световыми лучами,15 движуц 1 имися в противофазе с одинаковой цастотой и независимым изменением размера растра, имеюшимп только одну бшую 6точку сканирования, преобразовывают в электрические сигналы отдельно для каждого луча сканирования, затем определяют автокорреляционные функции электрических сигналов, соответствующих каждому отдельному лучу сканирования, сравнивают автокорреляционные функции, соответствующие только левым растрам сканирования на снимках стереопары и, одновременно, соответствуюшие только правым растрам сканирования, и определяют точное положение идентичных точек стереопары путем нахождения общих точек областей, отождествленных левыми и правыми растрами скацироИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Р 1 о 1 оогагпгпе 1 т 1 с Епд. апс 1 Кегпо 1 е Зеп 1 т 51 пр, 1975, 41,3, с. 325 в 3.2. Патент США3432674, кл. 250- 220, 1 гз 70 (прототип).