CC BY
12
УДК 528.711.089.6
А.П. Макаров, Л.В. Быков, В.Л. Быков, А.Л. Быков Западно-Сибирский филиал «Госземкадастрсъемка» - ВИСХАГИ
КАЛИБРОВКА СНИМКОВ НА РАВНИННОМ ИСПЫТАТЕЛЬНОМ ПОЛИГОНЕ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ КООРДИНАТ ЦЕНТРОВ ФОТОГРАФИРОВАНИЯ
A.P. Makarov, L.V. Bykov, V.L. Bykov, A.L. Bykov
The West-Siberian branch of the federal state unitary enterprise «Goszemkadastrs'emka» -VISHAGI
Mira 4, Omsk, 644080, Russian Federation
THE CALIBRATION OF IMAGES ON THE FLAT TESTING AREA WITH COORDINATES DETERMINATION OF PRINCIPAL POINTS
A GNSS are used to determine coordinates of principal points. Calibration of images gets simpler, if coordinates of these points are known. This article describes properties of one of images calibration methods on the flat testing area.
Современные средства спутниковой навигации, широко применяемые при АФС, могут эффективно использоваться при калибровке снимков в качестве независимых измерений. Существует, по крайней мере, два способа калибровки снимков на равнинном полигоне, которые обеспечивают решение задачи при наличие координат центров фотографирования. Первый способ основан на двухъярусном фотографировании полигона с определением разности высот фотографирования. Во втором способе могут использоваться снимки одноярусной съемки с координатами центров фотографирования. В ЗападноСибирском филиале «Госземкадастрсъемка» - ВИСХАГИ продолжаются исследования представленных способов калибровки снимков на основе построенного испытательного полигона.
Опытная эксплуатация способа, основанного на двухъярусном фотографировании, вскрыла ряд технологических недостатков, затрудняющих его широкое использование в практике аэросъемочных работ. Необходимость изменения высоты фотографирования существенно увеличивает съемочное время и усложняет организацию работ. Отсутствие разработанных алгоритмов совместного решения задачи для всех используемых пар снимков не позволяет оперативно обрабатывать материалы АФС. Алгоритм обработки не является строгим. Это не позволяет получать данные калибровки в стандартном виде.
От перечисленных недостатков свободен способ, основанный на одноярусной съемке с известными координатами центров фотографирования. Алгоритм математической обработки результатов фотограмметрических измерений допускает одновременное использование произвольного количества снимков, не требует изменения высоты фотографирования, позволяет получать результаты калибровки в общепринятом виде.
Фотографирование полигона выполняется в масштабе, обеспечивающем распознавание маркированных точек на местности. Обычно масштаб
составляет 1:5 000-1:10 000. Снимки сканируются с разрешающей способностью не белее 14 мкм. Цифровые изображения обрабатываются по специально разработанной программе. Измерению подлежат координатные метки и опорные точки на снимках. База данных содержит информацию об эталонных координатах меток и о геодезических координатах опорных точек полигона. Алгоритм математической обработки основан на способе связок. Координаты центров фотографирования принимаются в качестве опорных точек. Неизвестными являются угловые элементы внешнего ориентирования снимков, элементы внутреннего ориентирования, параметры полиномов, описывающих влияние остаточной дисторсии изображения. Отдельно рассчитываются значения остаточной дисторсии по полю изображения в виде сетки с шагом, соответствующим расстоянию между опорными точками на снимке. В зависимости от формата кадра шаг меняется от 500 до 1 000 пикселей, что соответствует 5-10 мм на аналоговом снимке. Полученные средние значения дисторсии приводятся к стандартным таблицам радиальной дисторсии по восьми направлениям.
Исследование алгоритмов выполнено по макетным снимкам. В качестве опорных точек использовались точки калибровочного полигона с их геодезическими координатами. Элементы внешнего ориентирования задавались с максимальным приближением к условиям реального фотографирования. В координаты точек на снимках вводились случайные и систематические ошибки. Обработка измерений выполнялась многократно для блоков, составленных из различного количества снимков. Количество снимков в блоке изменялось от 3 до 9. Погрешность элементов внутреннего ориентирования определялась по уклонениям от средних значений, полученных в реализациях решения каждого блока. На рисунке представлены графики изменения погрешностей элементов внутреннего ориентирования в зависимости от количества одновременно обрабатываемых снимков.
Погрешности определения элементов внутреннего ориентирования
0.009 0.008 0.007
1Т 0.006 £
| 0.005 о
3 0.004
О)
а
с 0.003 0.002 0.001 0
шяяяфяш 1111^ тх0
ту0
-Степенной
36 Количество снимков
1
9
Из анализа графиков следует, что ошибки фокусного расстояния стабилизируются уже при одновременной обработке трех снимков. Добавление снимков практически не влияет на точность решения. Погрешности координат главной точки имеют тенденцию к повышению точности с увеличением количества одновременно обрабатываемых снимков, о чем свидетельствует линия тренда на графике.
В целом, совместная обработка снимков по строгим алгоритмам не только повышает точность калибровки, но и позволяет улучшить технологические свойства процесса. Окончательные выводы относительно преимуществ представленного способа можно будет сделать после завершения обработки материалов аэросфотосъемки 2008 года.
© А.П. Макаров, Л.В. Быков, В.Л. Быков, А.Л. Быков, 2009
