Способ определения линии равной высоты по снимкам стереопары

(5 601 С 110 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТ соты по этого в спозаимно ориенние продольои высотывдоль направеличину проряют оптичес определ Б.Смолоирев цев А.А и иде енных личину еляютоптичес- порого.537.4(0 ое свиде 601 С свидетел 601 С А 1 Ф 37498.8)ельство СССР 11/00, 18.06 ьство СССР 11/00, 31.05 92, кл.350-3 ст тат первводят АВНОЙ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНИИ РВЫСОТЫ ПО СНИМКАМ СТЕРЕОПАРЫ(57) Изобретение относится к фотогрметрии, в частности к способам автотической рисовки рельефа. Целью изоретения является повышение точности оп ен мпо а ча бретение относится к ф в частности к способ ской рисовки рельефа.о вто метри матич ие точй высоты ретения - повыш линии рави определен мкам стер фиг.1 при рельефа.2 и 3 а рельефа сти опары. едена стерео- случая; угла ля двумерног хема влиянияна величину емк на фи накло са,(21) 4159794/2(71) Ленинградинститут им. Ви Лабораторияственного геол(56) АвторскМ 462077, клАвторскоеУ 366355, клПатент СШ11,06.71. Бюл.М 35ский электротехническ ,И,ульянова (Ленина) аэрометодов Производогического объединени определения линии райнойснимкам стереопары. Длясобе снимки стереопары втируют, определяют значеного параллакса линии равнсмещают один из снимковления базиса съемки на вдального параллакса,измекие плотности снимков и разность оптических плотносттичных точек стереопары, смещотносительно друг друга на впродольного параллакса, опредабсолютные значения разностиких плотностей, вводят первовое ограничение путем низкочфильтрации, сглаживают резулвого порогового ограничения,второе пороговое ограничениетатом которого маскируют разоптических плотностей снимкоделяют точки с минимальнымиями оптических плотностей иют их при фиксировании положстков линии. 3 ил,Для изложения предлагаем . . способа рассмотрим двумерную геометрическую модель, полученную сечением рельефа Е(Х, 1) плоскостью, проходящей через ()Г, и ()Е - центры проекций стереопары (фиг.1). Для простоты изложения рассмотрим модель, когда внутренние системы координат О, ХДЕи ОХ УЕ, связанные с регистрирующей системой, могут быть получены одна из другой параллельным переносом в направлении продольной оси внешней(1) Е - ВУ = Н + ---А р 9Дгде х(а и х а - измеренные координатыпроекции а 1 и аг точки А на снимках,25а Рд = х а - х га - ее параллакс.Рассмотрим сущность предлагаемогоспособа, который основан на известном в стереообработке соотношении:точки рельефа с равными высотамиимеют одинаковые параллаксы.Пусть Е (Х), Ч(Х), Ч,х , Чг(хг) -непрерывные случайные функции непрерывных аргументов, а на рельефе отсутствуют участки отрицательной крутизны относительно любого луча; проходящего через фокусы 11 и РЗададимся произвольным значениемЕ и проведем сечение рельефа горизонтальной плоскостью Е = Ео. Всеточки искомой изолинии Ь = Ь(Е)имеют параллаксВРо Н-Е,и тогда для любой ()АДЬО справедливо 45 30 40 Ч 1 Е = ЧгЕ После преобразования систем координат получаем равносильное тождество 50 Ч 1 Е (Х 1) Ч 1 Е (Х 3. РО)Определяем разностную функцию для левого и сдвинутого на величину параллакса Рс, правого изображенийЧ(х 1) = Ч 1 Е (х 1) - ЧдЕ (хг о) е Тогда построение изолинии Ь(Е ) в системе координат левого изображения сводится к определению такого системы координат ОХОТЕ. Модель характеризуется следующими геометрическимипараметрами: базисом В = ГГ , высотой Н = ОГ и фокусным расстояниемй =01 Р = О Р . Рельеф Б для двумерной модели описывается искомой функцией высоты Е = Е(х) и отражательнойспособностью Ч = Ч(х), которую длялюбой точки Ч = Ч(х) полагают равнойв направлениях БР 1 и Б,(Р . Левыйи правый снимки описываются случайными Функциями оптических плотностейЧ( = Ч 1(Хе) И Ч = Чг(Хг), КОТОРЫЕпри отсутствии Фотометрических искажений линейно связаны с Ч(х), Дляпроизвольной (т)АЕБ ее координаты (определяются из выражениймножестве (х,(2 11, нтотх е(х,(2 е)выполняется условие Ч(х ) = О.При рассмотренных ограничениях и допущениях отсутствует методическая погрешность в определении изолинии Ь(Е,), однако ее ширина Ь 1 = О, Поэтому при дискретизации изображения по координатам (х,у) на устройстве отображения или при использовании оптических систем визуализация изолинии Ь(Е,) становится невозможной. Кроме того в силу случайного совпадения равенства значений функции Ч(А ) и Ч(А ) Функции Ч(Х) вточках А и А , удовлетворяющих ус- ловию(4) Введем системы координат а,1 иа Сг, сдвинутые относительно о 12 с, иогх на хо = 01 а и ха = очаг и1 арассмотрим точки Ь,и Ь , отстоящиеот а, и аг на дифференциал аргументааТ са, - Ь, = а - сЬ, = с 1,. Точки Ъ ( и Ьг на рельефе соответствуют ( )В, и ( )В , тогда при Р( = Р - 1Ч(с 1 С) = Ч 1(с 1 Е.) - Ч (с 1 С)=Ч(Х,) -Ч(Х, .Определим координаты Хв, и Х Пусть в ( )В рельеф имеет параметры- высоту Е и угол съемкиф Соотношение между с 1 С и с 1 Т, получим из Фиг.2 И ж с 1 С = (1 + с (с, )с 1 Т ),где с 1 Т 1 = Хв, - Х; Ч( (х ) = г(ха Рс 1 ) жвозможно ложное принятие решения о принадлежности этих точек искомой изолинии 1.,Пусть искомой высоте Е на рельефе (фиг.1) для двумерной модели соответствует ()А с координатами(Х(,Е д = Е,) в геодезической системе координат, Проекцией точки А на снимках будут ()а, и (е)а с абсциссами во внутренних системах координат О(Х 1 И ОХ5095926ним дисперсию 7(с) в ( )Ъ для которой Ь = а, + Й. Третий член в выражении (5) обращается в ноль, Так 5как приращения некоррелированных значений случайной функции не коррелированы, тоЙ(г), = 26 ч 2 - Кч(ЙТ)19 - к(62",), (11)Для сравнения Й(Э) и Й(1 необходимо оценить (9) и (11) по случайному периметру 1, и так как ()В. и 15 (6)В принадлежит одной и той жеокрестности рельефа Б, то справедливо ЙТ,/ЙТ, - ЙТ,/; ЙТ, /ЙТ, - ЙТ,/,Н- Еао )2, (ха о) 20а 2Определим дифференциал дисперсии Й(Эч) фУнкЦии Ч Вблизи (е)АЙ(е,) = еч(66) = к (ч, - ч, = щ ЕЙЧ,+ ЕЙЧ - 22 ЙЧ ЙЧЕ (9) 29В выражении (5) К " символ матема" тического ожидания, а 72 = Ч(В) и Ч = 7(Ы ). Оценим составляющие дис"персии Й(Ц, )3= бК ЙЧ, : 251 - В ч(2)3 еЙЧ ЙЧ,: К(7,-7)(Ч,-Чд) =ЧКЧ Ч - К 77,2)- КЧд 74+ 35(ЙТ) + 1 (8)гдеб =Пч40Суммируя (6), (7), (8), получимЙ(Е 1 = Еб 1 - к(621-62)Д, (9)ФРассмотрим на рельефе ()А и ()А . такие, что их координаты в системе 45я аС, и а С равны: йа - Сае а значения 7(Х) и 7(Х) не коррелировань. Последнеедопущение равносильно неравенству/ХА - Хлгде ь)е - интервал корреляции функции гч= Вх ("5Ксли случайным образом выполняется условие 557(Х 7) = 7(Х)то получим ложное решение при поиске50 Н-ЕМ = -у в - масштаб съемки для ()В; ха + ЙС8 чИэ выражений (3) и (4), учитывая,что Е= Е + ЙЕ = Е + ЙТ,кчследует Н - Е, - ЙТ,1)6, = (Г + (ха, += Йсцха,Аналогично для правого снимка(фиг.З) тогдаЙР) ) 2 Й(Пч) е (12) причем неравенство (12) справедливо независимо от нида автокорреляционной фунции (АКФ) Е,(,).Таким образом, доказано существенно важное свойство Ч(С), положенное в основу предлагаемого способа, а именно дисперсия оценочной функции 7(2.) вблизи изолинии г., как минимум в двао Фраза меньше дисперсии в точке, где Ч случайно приняла нулевое значение.Нестационарность по дисперсии и существенная разница многозвенных спектров функции 7(С) в указанных11 точках позволяет устранить ложные решения с помощью процедуры низкочастотной фильтрации Ч = Г 7(е, Выделение зоны, в которой находится искомая г.(Е,)е достаточно просто осуществляется путем нелинейного амплитудного преобразования, например, порогового ограничения П(7 )О, при 7 . 7,6 где порог Ч в соответствии с доказанным свойством (выражение (12 выбирается равным половине диапазона оптических плотностей изображений.Последним этапом является маскирование 7 функцией 7Ч= г 1(77) = 77 и определение экстремума 7 , совпадающего с нулевым значением Ч(Т).11 редлагаемый способ позволяет выделять изолинии с точностью до единицы дискретности поля изображения,что соответствует в разрешающей способности 2-5 мкм. Таким образом, достигается повышение точности в 20- .,50 раз,Формула из обретения 10Способ определения линии равной высоты по снимкам стереопары, включающий взаимное ориентирование снимков, определение значения продольного па раллакса линии равной высоты, смещение одного из снимков вдоль направления базиса съемки на величину лродоль. ного параллакса, определение оптических плотностей снимков и фиксированиеположения участков линии равной высоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности, послесопределения оптических плотностейнаходят их разность, определяют ееабсолютное значение, вводят первоепороговое ограничение, путем низкочастотной фильтрации сглаживают результат первого порогового ограничения, вводят второе пороговое ограничение, результатом которого маскируют разность оптических плотностейснимков, определяют точки с минимальным значением оптических плотностей и используют их при фиксировании положения участков линии равнойвысоты,1509592 Составитель Г.Баклановадактор С;Иатрушева Техред И.Верее Корректс ий аз 578931 Тираж 683Государственного комитета по изобретениям и о113035, Москва, Ж, Раушская наб.,По о НИИПИ КНТ СССР ытия 4/5 11 ро твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1