2 Лекция (Фотограмметрия)

• Обсуждение теории одиночного цифрового снимка.  

• Сравнение аналоговых и цифровых снимков.  

• Необходимость сканирования аналоговых снимков перед обработкой.  

• Обработка одиночных и стереопарных снимков.  

• Получение трехмерных координат при обработке стереопары.  

• Основные понятия цифровой фотограмметрии: цифровая модель рельефа и цифровая модель местности.  

• Важность цифровой модели рельефа для космических снимков.  

• Типы цифровых моделей рельефа.  

• Семантическая информация в цифровой модели местности.  

• Семантическая информация в каждой точке с известными координатами.  

• Типы цифровых моделей местности.  

• Примеры использования цифровых моделей местности.  

• Определение ортофотоплана и его проекции.  

• Фотокарта как сочетание фотографического и штрихового изображения.  

• Фотосхема как фотографическое изображение из неперекрывающихся снимков.  

• Использование цифровой модели поверхности в фотограмметрии.  

• Создание цифровой модели поверхности по стереоизображениям.  

• Различие между цифровой моделью поверхности и цифровой моделью рельефа.  

• Примеры цифровых моделей рельефа и поверхности.  

• Различия между цифровой моделью рельефа и цифровой моделью поверхности.  

• Примеры матриц высот и их использование.  

• Регулярные модели: информация хранится с регулярным шагом, например, полметра.  

• Нерегулярные модели: координаты определяются в характерных точках, например, при топографической съемке.  

• Структурные линии: проводятся вручную по характерным точкам рельефа.  

• Структурные линии уточняют модели, построенные в автоматическом режиме.  

• Полурегулярные модели: координаты определяются с шагом по характерным линиям рельефа.  

• Примеры регулярных и нерегулярных моделей рельефа.  

• В геодезии используются левые системы координат, в фотограметрии — правые.  

• Фотограметрические системы координат связаны с плоскостью снимка и центром фотографирования.  

• Геодезические системы координат используются для определения координат в заданной системе.  

• Геоцентрические системы координат: начало связано с центром массы Земли.  

• Балтийская система высот: используется в России.  

• Международные системы высот: много систем, включая геоиды 2008 и 1996 годов.  

• Проекция Гаусса-Крюгера: эллипсоид вписывается в цилиндр.  

• Проекция UTM: эллипсоид немного выходит за поверхность цилиндра.  

• Центральный масштаб на центральном меридиане равен единице.  

• Кадровые съемочные системы: съемка производится одновременно, с заданным перекрытием.  

• Базис фотографирования: расстояние между снимками, рассчитывается заранее.  

• Цифровая и аналоговая съемка: получение кадров в цифровом или аналоговом виде.  

• Лучи, строящие изображение, сходятся на объективе и выходят из одной точки.  

• Пример аэрофотоаппарата: кассета с пленкой, прижимной стол, камера с объективом.  

• Центральная проекция: лучи выходят из одной точки, гидростабилизирующее устройство поддерживает оптическую ось.  

• Объектив состоит из выпуклых линз, передняя и задняя узловые точки.  

• Лучи от поверхности земли проходят через объектив и попадают на светочувствительный элемент.  

• Фокальная плоскость: четкое изображение строится в этой плоскости.  

• Аналоговые снимки имеют координатные метки для фотограмметрической обработки.  

• Цифровые снимки могут быть цветными или черно-белыми, но без координатных меток.  

• Координатные метки помогают перейти от системы координат прибора к системе координат снимка.  

• Цифровые фотограмметрические снимки строятся в центральной проекции.  

• Снимки прямоугольной формы, вытянутые короткой стороной вперед.  

• Негативное изображение можно повернуть для получения позитивного.  

• Центральная проекция: пересечение плоскости с проектирующими лучами в одной точке.  

• Основные элементы: плоскость снимка, центр проекции, картинная плоскость, главная точка снимка, надирная точка, фокусное расстояние.  

• Угол наклона снимка альфа-нулевое.  

• Угол наклона снимка - это угол между главным лучом и ответственной линией.  

• Высота фотографирования - это расстояние от центра фотографирования до проекции точки надира.  

• Формула для расчета расстояния от главной точки до точки надира через фокусное расстояние и тангенс угла наклона снимка.  

• Связка проектирующих лучей - это все лучи, с помощью которых строится снимок.  

• Обсуждение практики и ссылки на исходники.  

• Сергей Борисович должен сформировать новую ссылку для скачивания исходников.  

• Центральная проекция - это проекция из одной точки.  

• Все проектирующие лучи выходят из одной точки и поступают на снимок.  

• В фотограмметрии сначала получают изображение, а затем восстанавливают координаты в заданной системе координат.  

• Любая точка местности на снимке отображается точкой.  

• Прямая линия на местности может отображаться точкой на снимке, если проходит через центр проекции.  

• Вертикальные линии на снимке сходятся в точке надира.  

• Цифровые камеры позволяют получать большие кадры, но требуют быстрой обработки информации.  

• Современные камеры используют несколько матриц для одновременного считывания изображения.  

• Размер пикселов у современных камер составляет от 4 до 7 микрометров.  

• Ось X аналогового снимка проходит через координатные метки по направлению полета.  

• Ось Y проходит через точку пересечения линий, соединяющих противоположные координатные метки.  

• Переход от плоской системы координат к пространственной осуществляется через ось Z.  

• Пространственная система координат может быть связана с плоскостью снимка или с центром фотографирования.  

• Оси X и Y параллельны осям плоской системы координат.  

• Главная точка снимка определяется пересечением главного луча с плоскостью снимка.  

• Матрица имеет жесткую геометрию, что позволяет задать систему координат.  

• Ось X направлена вдоль полета, ось Y перпендикулярна ей.  

• Начало системы координат может быть в центре снимка или в углу.  

• Ось Z дополняет систему до правой.  

• Плоская система координат: X, Y, Z.  

• Пространственная система координат: X, Y, Z, дополненная осью Z.  

• Начало системы координат в центре фотографирования.  

• Ось X и Y параллельны сторонам снимка.  

• Ось Z дополняет систему до правой.  

• Фокусное расстояние и координаты главной точки снимка.  

• Определяются с высокой точностью в камеральных условиях.  

• Записываются в паспорт камеры.  

• Положение точки в пространстве определяется вектором.  

• Вектор позволяет определить положение изображения точки местности.  

• Формула координат вектора в системе координат снимка.  

• Определение координат точки местности в системе координат объекта.  

• Переход от системы координат снимка к заданной системе координат объекта.  

• Измерение координат на снимке и определение координат в системе координат объекта.  

• Получение модели объекта по нескольким снимкам.  

• Пример: самолет фотографирует треугольник с разных точек.  

• Треугольник формируется точками A, C и D.  

• Определение положения точек фотографирования и с-1, с-2 относительно плоскостей снимков.  

• Расположение снимков на базисе проектирования б-штрих.  

• Построение трехмерной модели местности и треугольника на местности.  

• Восстановление двух связок проектирующих лучей.  

• Расположение снимков в пространстве аналогично моменту фотографирования.  

• Совокупность точек пересечения проектирующих лучей как геометрическая модель местности.  

• Восстановление положения точек фотографирования.  

• Элементы внутреннего ориентирования: координаты главной точки и фокусное расстояние.  

• Элементы внешнего ориентирования: шесть элементов, три линейных и три угловых.  

• Закрепление положения точки с относительно системы координат объекта.  

• Продольный, поперечный и угол разворота снимка омега, альфа, капа.  

• Углы наклона и разворот самолета в момент фотографирования.  

• Координаты главной точки и фокусное расстояние.  

• Восстановление перпендикуляра и соединение точек на снимке.  

• Элементы внутреннего ориентирования позволяют восстановить связку лучей.  

• Центральная проекция и элементы, характеризующие ее.  

• Использование системы координат снимка для получения координат в системе координат объекта.  

• Восстановление модели по снимкам с использованием элементов внутреннего и внешнего ориентирования.  

• Продолжение изучения элементов внутреннего и внешнего ориентирования.  

• Использование формул и строгих математических зависимостей.  

• Понимание физического значения формул и их применение в фотометрии.