Цифровая фотограмметрия

.1 Цифровое изображение

Цифровое изображение – это матрица чисел, каждый элемент которой соответствует яркости элемента исходного изображения. Исходным изображением может быть снимок (аэрофотоснимок), изображение объекта или пространства на матрице ПЗС съемочного устройства; изображение полученной путем сканирования пространства объектов и т.д.

Рисунок 1
Система координат цифрового изображения задается направляющими сканера, формирующего изображение, или же расположением строк и столбцов матрицы ПЗС сканирующего устройства (рисунок 1).

.2 Внутреннее ориентирование

На первом этапе цифровой обработки обработки выполняют внутреннее ориентирование снимков, то есть устанавливают связь между системой координат снимка и системой координат цифрового снимка. Для этого измеряют координаты координатных меток в системе координат цифрового изображения , , где – номер координатной метки, – количество координатных меток.

Определяют коэффициенты и аффинного преобразования путем совместного решения уравнений; записанных для каждой координатной метки:

(3)

Координаты координатных меток в системе координат снимка берут из паспорта АФА.

Затем координаты точек в системе координат цифрового изображения перевычисляют в систему координат снимка.

Заметим, что координаты и измеряются в пикселях и представлены целыми числами, а координаты точек на снимке и – в миллиметрах.

.3 Цифровое трансформирование снимков

Для выполнения трансформирования снимков необходимо выполнить две операции:

- вычислить координаты точек исходного изображения в системе координат трансформированного изображения ;

- присвоить элементу трансформированного изображения яркость элемента с координатами – .

Цифровое трансформирование снимков заключается в преобразовании элементов матрицы исходного цифрового изображения таким образом, чтобы положение элемента в матрице преобразованного изображения соответствовало положению элемента в заданной проекции.

Существует два основных метода вычисления координат при трансформировании снимков, которое соответственно называется прямым и обратным трансформированием.

.4Прямое трансформирование снимков

При прямом трансформировании для каждой точки исходного снимка вычисляют координаты элемента на горизонтальном снимке в соответствии с формулами:

(4)

где – элементы внутреннего ориентирования снимка,

– направляющие косинусы углов наклона снимка .
После вычисления координаты округляются до целых значений пикселя и соответствующему элементу присваивается значение яркости элемента с координатами и . На рисунке 2 показан принцип прямого трансформирования.

Рисунок 2

Однако при прямом трансформировании возможны наложения и пропуски элементов. Поэтому при выполнении прямого трансформирования необходимо осуществить интерполяцию яркостей для определения того, какую яркость нужно присвоить происходящему элементу или элементу, к которому относится несколько элементов исходного изображения (методы интерполяции яркостей будут рассмотрены в разделе 2.7.2).

.5 Обратное трансформирование

Обратное трансформирование выполняется путем вычисления для элементов трансформированного изображения с координатами соответствующего элемента исходного изображения с координатами и элементу присваивается значение яркости элемента , то есть .

На рисунке 3 показан принцип обратного трансформирования.

Рисунок 3

Из рисунка 3 ясно, что в этом случае не будет ни пропусков, ни наложения.

Вычисление координат точки на исходном снимке выполняется по формулам:

(5)

<предыдущая страница | следующая страница>