автореферат диссертации по геодезии, 05.24.02, диссертация на тему:Разработка цифровой технологии создания ортофотопланов при оперативном обновлении карт по аэрофотоснимкам

?тз

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский государственный университет геодезии и картографии

на правах рукописи

КУДЛАЕВ АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ОРТОФОТОПЛАНОВ ПРИ ОПЕРАТИВНОМ ОБНОВЛЕНИИ КАРТ ПО АЭРОФОТОСНИМКАМ

05.24.02 - аэрокосмические съемки, фотограмметрия, фототопография

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Московском государственном университете геодезии и картографии на кафедре вычислительной техники и автоматизированной обработки аэрокосмической информации.

Научный руководитель д.т.н., профессор Журкин И.Г.

Официальные оппоненты:

- д.т.н. Погорелов В.В.

- к.т.н. Бирюков B.C.

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии им. Ф.Н.Красовского

Защита состоится^/декабря 1995г. на заседании диссертационного совета К.063.01.02 Московского государственного университета геодезии и картографии по адресу: Москва, Гороховский пер. ,4/ СОО^. Д/ В /О^—

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии.

Автореферат разослан Д 7 ноября 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Краснопевцев Б. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Широкое внедрение и использование средств вычислительной техники во всех отраслях науки и производства приводит к качественному изменению многих технологий и появлению новых научных направлений. Одним из таких направлений в топографо-геодезическом производстве стало создание геоинформационных систем (ГИС).

Создание и использование ГИС привело к возможности использования нового мощного средства повышения эффективности применения автоматизированных систем управления экономикой и решения многочисленных прикладных задач на основе получения и обновления цифровой модели местности (ЦММ) и электронных карт (ЭК).

В настоящей работе рассматривались методы получения и обновления ЦММ с использованием материалов аэрофотосъемки, которые оказываются ценным источником информации, позволяющим оперативно выявлять необходимость обновления карт, производить его и, что особенно важно, осуществлять динамическое картографирование при ликвидации последствий крупномасштабных экологических бедствий, природных и техногенных катастроф.

Возрастающие потребности в сборе и обработке различных материалов и местности выдвигают новые требования к их форме и видам, интерпретации и картографическому отображению. Все больший спрос находят в различных отраслях науки и экономики фотопланы и фотокарты, возникает необходимость в создании цифровых баз данных о местности и окружающей среде, пригодных для автоматизированного анализа и использования.

Несмотря на то, что топографические карты имеют ряд преимуществ перед Фотопланами, пни vo.тvпяínт им п няргипппр-

ти, полноте изображения объектов земной поверхности и в сроках изготовления.

Использование фотопланов, как основы для получения топографических и тематических карт комбинированным или стере-офотограмметрическим методами, освобождает производство от необходимости инструментальной съемки контуров, в результате чего получается существенный экономический э^-кт. Еще больший эффект возникает при применении фотопланов для обновления карт. В настоящее время ставится вопрос об изготовлении фотокарт, лучше удовлетворяющих запросам различных ведомств.

Резко расширяется рынок потребления подобной продукции. Особенно масштабно это наблюдается в проводимых земельных реформах. Здесь фотокарты и фотопланы являются одними из основных базовых документов.

Наблюдающийся резкий подъем в развитии вычислительной техники и разработке систем обработки изображений вместе с алгоритмами и программными пакетами, реализующими эту обработку, предоставляют новые возможности в создании фотокарт и фотопланов. В этой связи появляются совершенно новые цифровые технологии их создания и качественно изменяется информационное содержание этих документов.

Цель работы. Разработка цифровой технологии фотограмметрической обработки аэрофотоснимков в процессе создания ортофотопланов при оперативном обновлении карт, включающей процессы фотограмметрической обработки данных, опознавания идентичных точек на стереопаре и цифрового трансформирования изображений.

Для реализации цифровых технологий обработки снимков, во-первых, должны быть использованы соответствующие технические средства, включающие устройства ввода/вывода изображений в ПЭВМ, и. во-вторых, создано прикладное математичес-

кое обеспечение. В связи с этим в настоящей работе решались следующие задачи:

- разработки информационно-логической структуры цифровой системы создания ортофотопланов;

- обоснования выбора архитектуры аппаратно-программных средств цифровой системы создания фотопланов;

- разработки математических программных средств;

- создания интерфейса пользователя, тестового и отладочного контроля для функционирования программных средств.

Научная новизна работы. Анализ отечественного и зарубежного опыта обработки аэрофотоматериалов в целях обновления топографических карт показывает, что существующая на геодезических предприятиях технология трансформирования снимков, в основном, базируется на использовании фототрансформаторов, она обладает крайне низкой производителностью и не приспособлена для использования в современных технологиях, основанных на применении ГИС.

Одним из основных' процессов в предлагаемом методе является процесс трансформирования снимков, включая и процесс ортотрансформирования.

Отмеченные выше причины вызывают необходимость перехода в кратчайшие сроки на цифровые технологии обработки аэрофотоснимков при создании фотопланов в целях обновления картографических документов.

Практп'и .кая реализация работы. Разработанные цифровые методы обработки аэрофотоснимков и технический комплекс АРМ-Т используются уже с 1992 года в Московском аэрогеодезическом предприятии, а с 1994 года в НИИ радиоэлектронных систем прогнозирования чрезвычайных ситуаций (г. Санкт-Петербург) и ВНИО ЖДВ с целью получения топографических планов местности для ускоренных методов изыскания и проектиро-

вания, а также получения характеристик, позволяющих оценивать состояние объектов местности с минимальными затратами трудовых и материальных ресурсов. В настоящее время ведутся совместные работы с ЦНЙЙГАиК по разработке технологии для цифрового ортотрансформирования аэрофотоснимков.

Апробация работы. Основные научные результаты работы докладывались на конференциях и демонстриров.-:..::иь на'выставках по чрезвычайным ситуациям и трансферу в Санкт-Петербурге в 1992, 1993, 1994 гг., в 1993 г. в Москве на конференции ТИС в земельном кадастре", в 1994 г. в Москве на конференции "Методы и геоинформационные технологии для контроля и диагностики экологического состояния окружающей среды", в 1995 г. в Москве на конференции "Информационные технологии в земельном кадастре" и в 1995 г. в МИИГАиК на 50-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. По теме диссертации опубликовано 3 статьи.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 137 страницах. Список литературы включает 122 наименования, из них 28 на иностранных языках. Текстовая часть иллюстрируется 17 рисунками, 1 таблицей и 12 приложениями.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, определяются научные задачи и формулируется цель исследований.

В первой главе дается обзор существующих методов обновления карт и обоснование выбора цифровой технологии создания фотопланов при оперативном обновлении карт, а также определяются требования к точности проводимых работ.

По признаку времени выделяют периодическое, оперативное, выборочное и непрерывное обновление. Сроки периодов обновления зависят от интенсивности развития районов, типов местности, масштабов обновляемых карт. Как правило, этот период составляет 5-10 лет для интенсивно осваиваемых районов.

Оперативное обновление - комплекс работ по быстрому обновлению наиболее важных элементов местности, например, дорожной сети, населенных пунктов и т.д.. для решения определенных срочных задач.

Информация об изменениях на местности, происшедших после создания обновляемой карты, поступает путем аэрофотосъемки местности, по новым картографическим материалам или непосредственно на местности в процессе ее рекогносцировки.

При обновление карт по материалам аэрофотосъемки применяется три основных способа:

- обновление карты на основе нового фотоплана;

- исправление по аэроснимкам копии оригинала карты;

- исправление копии оригинала карты по модели местности, построенной на стереофотограмметрическом приборе.

Обновление карт на основе новых фотопланов применяется в равнинных и всхолмленных районах, когда при значительной контурной нагрузке изменения на местности,превышают примерно 30-40% от общего числа контуров и обьектов.

Очевидно, что обновление топографических карт по фотопланам является наиболее приемлемым для оперативного обновления и составления карт по аэрофотоснимкам при предотвращении последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС) и при инвентаризации земель,' когда изменения на местности зачастую намного превышают 40%. А автоматизация этого процесса позволяет повысить оперативность получения картографических материалов примерно в 2-3 раза при сохранении заданной точности.

Основные требования к геометрическим и изобразительным свойствам фотопланов и фотокарт определяются ведомственными инструкциями и наставлениями, а основными факторами, определяющими точностные параметры, являются аппаратурные возможности аэрофотосъемочных систем.

Анализ ведомственных инструкций и наставленний . к точности различных элементов содержания фотокарт и фотопланов позволяет сделать несколько выводов, которые влияют на технологию цифрового создания фотокарт и фотопланов. Эти выводы следующие.

Независимо от масштабов создаваемых картографических документов, максимальная графическая точность требуется для элементов координатной привязки (координатной километровой сетки, опорных геодезических пунктов, рамок трапеций карт). Здесь требуется точность порядка 0.2 мм. Эта точность и будет определять минимальную разрешающую способность цифровой техники (сканеров, фоторайтеров).

Если учесть, что на картах и фотопланах требуется отображение некоторых штриховых элементов размером 0.1 мм, то для устройств ввода-вывода изображений требуется установить размер пикселя в 2 раза меньше, что определяется теоремой Котельникова. На практике, как правило, требуется точность в 2-3 раза выше, что составит 0.03 мм. Такие размеры пикселя удовлетворят многим стереофотограмметрическим работам. Например, взаимному ориентированию пары снимков, внешнему ориентированию одиночного снимка, построению цифровых моделей рельефа.

Даже при таких размерах пикселя точность цифровых методов значительно превзойдет качество традиционных методов обработки из-за отсутствия многих инструментальных ошибок, присущих последним.

Самые серьезные ограничения для цифровых методов связаны с сохранением точности и разрешающей способности исходных аэрофотоматериалов, полученных топографическими камерами. Точности этих материалов в реальных условиях определяются влиянием различных факторов, включая стереофотограмметричес-кие измерения, и лежат в диапазоне 2.5-4.5 мкм для продольных параллаксов и 3.0-5.О мкм для поперечных параллаксов.

На точность стереоскопических измерений оказывают влияние следующие факторы:

- разрешающая способность оптических съемочных систем;

- плотность изображения;

- контраст деталей изображения;

- разномасштабность, различие ракурсов снимков;

- геометрическая структура изображения, зернистость;

- квалификация наблюдателя.

В ошибки измерений войдет и деформация фотоматериалов. В силу технологических особенностей влияние деформации проявляет себя двояко:

- как случайное искажение на координатных метках, приводящее к линейным искажениям (через вычислительный алгоритм) по всему полю снимка;

- как местные локальные искажения, статически описываемые корреляционнной функцией.

Некоторую общую часть первого вида искажений можно аппроксимировать соответствующими ошибками фокусного расстояния для каждого рассматриваемого снимка:

йГ / сЗэ = Г / а , где с1Г - изменение фокусного расстояния,

йэ - изменение отрезка между координатными метками,

а - размер стороны кадра,

{ - фокусное расстояние.

г

Откуда: тг ~ 1,4---IV у;

а

В расчетах закладывалось, что в центральной части кадра средняя квадратическая величина искажений составляет IV у = 2 мкм, а на краю тх 3( =5 мкм.

Не меньшие ошибки вызывают искажения и;. к^выравнивания пленки на прикладном стекле АФА. Для самого благоприятного случая средняя квадратическая величина отступления пленки от плоскости составляет 6 мкм.

Подведем итог рассмотрению всех возмущающих факторов. Расчеты, проведенные в диссертации, показали, что суммарная ковариационная матрица для измерений х, у снимков будет иметь вид:

центр снимка край снимка

*л Ул Уп Хл Ул хп Уп

13.1 0.1 9.0 0. 0- г41.3 7.3 9. 0 0. 0-1

13.1 0.0 9.0 41.3 0.0 9. 0

22. 1 0. 1 50.3 7.3

29. 1- - 57.3-

Таким образом, ограничением для цифровых методов со стороны съемочной аппаратуры является ее геометрическая точность, оцениваемая 6-7 мкм.

Такая точность достижима в современных устройствах ввода-вывода растровых изображений в ЭВМ, но далеко не все виды фотограмметрической обработки требуют такую точность. Точность измерений в 6-7 мкм требуется лишь при фототриангуляционных работах.

Во второй главе описывается информационно-логическая система управления технологическим процессом цифрового ор-тотрансформирования и архитектура построения цифровой системы создания фотопланов.

Технический и программный комплекс создания фотопланов предназначен для автоматизации обработки топографических аэрофотоснимков средних и крупных масштабов при создании и обновлении топографических и тематических карт.

Структура комплекса включает в свой состав следующие аппаратные и программные средства:

Предложенная конфигурация комплекса позволяет выполнять слеующие виды работ:

1. Сканирование аэрофотоснимков.

2. Визуализация цифровых снимков.

3. Построение геометрической модели местности по стереопаре цифровых снимков.

4. Измерение пространственных координат '¡ис стереомо-

дели.

5. Построение цифровых моделей рельефа.

6. Ортотрансформирование цифровых снимков.

7. Получение цифровых ортопланов.

8. Вывод- цифровых ортопланов в виде твердых копий (фотоплан. фотокарта) на внешние устройства.

9. Обмен массивами цифровой информации с внешними системами.

Управление работой всего комплекса осуществляется в среде MS-DOS через командный файл, обеспечивающий режим интерактивной обработки информации с помощью диалоговых и вычислительных программных средств, составленных на различных языках высокого уровня.

При разработке проекта на основной командный файл важным условием было обеспечение гибкости проведения всего технологического процесса, возможность оперативно входить в интерактивный режим выполнения задач, возможность на любом уровне вносить изменения в отдельных блоках без коррекции других блоков. В этой схеме многократно используются окна-меню, пульты управления, система управляющих флагов и признаков.

В такой схеме построения имеются следующие существенные преимущества:

- возможность быстрой перестройки комплекса;

- возможность замены целых блоков;

- возможность проводить наращивание комплекса.

Командный файл представляет собой описание этлцпц проектирования, объединенных в блоки, и связи между ними. Диалог с пользователем осуществляется в окнах меню, окно меню организуется на основе блока, заголовки в меню названия этапов, составляющих блок. Пример такой структуры, разделенной на иерархические уровни и блоки, представлен ниже:

Уровень! Уровень2 УровеньЗ

Этап! Этап2 <-ЭтапЗ <-Этап4 Этапб <-Этапб <-Этап7

Этап21 Этап22

ЭтапЗ1 Этап32 ЭтапЗЗ Этап34 ЗтапЗб

Этап 321 Этап 322 Этап 323

■> Этап51 Этапб2 Этапб3

■> Этапб 1 Этап62

Командный файл представляет собой текстовый файл определенного формата. Этот файл необходим для организации диалога по описанной в нем структуре. Можно легко менять эту структуру как в процессе создания системы, так и во время ее

модернизации, создания новых версий. Оговоренная структура описана в текстовом файле как совокупность блоков. В блоке должны быть представлены записи этапов, входящих в блок. Каждому блоку соответствует имя - текстовая строка. Связь между этапами и блоками осуществляется по имени. Ниже приведено меню технологического процесса ортотрансформирования:

Юртотрансформирование; { Ввод изображений »Измерения изображений ;

«Фотограмметрический блок ; Автоматическая идентификация I #Блок трансформирования ; #Блок построения ЦМР ;

Вывод изображений } ; I

Измерения изображений { Монокомпаратор |

Стереокомпаратор } 1

$Фотограмметрический блок { Ввод паспортных данных #Ввод измерений Внутреннее ориентирование Взаимное ориентирование Внешнее ориентирование •} $Блок трансформирования { Трансформирование в заданную Ортотрансформирование Сшивка }

&Блик построения ЦМР { Вычисление координат I

ООраГштка ЦМР } I

I Input.bat I input.hip;

kor.batí

kursl.batI kurs2.batí

pasp.batí indat.batl evol.batí evo2.bat| evo3.batí

проекцию I

tnxyz. batí surfer, batí

ког.Ыр;

output.bat I output.hip;

kursl.hip; kurs2.hlp;

pasp. hip; indat.hlp; evol.hip; evo2.hlp; evo3. hip;

tr. bat; orto, bat; moz.bat;

mxyz. hip; surfer, hip;

Файлы С такой структурой служит ДЛЯ иртшГЬ'ШИ!! .¡V) с пользователем. При диалоге пользователь (як>пру<-т г<>лько названиями этапов. Работая в диалоге, и вьюр.-н; ни. 'тприй этап по его имени, пользователь может давать команды на выполнение этапа или на предоставление помощи - текста ;.>го пояснения к этапу. Командный файл загружает выполняемы'"' модули и передает им управление, выполняет системные команды.

При загрузке командный файл ищет Файл конфигурации. Затем загружаются файлы графического драйвера, графического шрифта, векторного жрифта. файл меню.

В начале работы на экране открывается окно меню блока первого уровня. Пользователь выбирает этап по ого названию в окне меню. Чтобы выбрать этап из другого блока, необходимо войти в соответствующее ему окно меню. Командный файл позволяет перемещаться по структуре задач от блока к блоку только по описанным в файле меню связям.

Вход в новый блок будет сопровождаться появлением на экране дисплея соответствующего ему меню. При выходе из блока его меню исчезнет с экрана и активизируется меню более высокого уровня. Ниже показан вход в меню по описанной в файле меню связи:

Файл меню Окна меню

ЖФотограмметрический блок { Ввод паспортных данных Ввод измерений

Окно меню второго уровня Фотограмметрический блок-Ввод паспортных данных Ввод измерений

Внутреннее ориентирование Взаимное ориентирование Внешнее ориентирование}

Взаимное ориентирование Внешнее ориентирование

Внутреннее ориентирование

В третьей главе описываются математические блоки: блок фотограмметрической обработки данных, блок автоматической идентификации точек стереопары, блок трансформирования и блок работ с изображениями в графической среде.

Процесс цифрового обновления топографических карт по аэрофотоснимкам представляет собой длинную цепь математических преобразований в различных системах координат. Оценка точности выполнения этого процесса также производится в какой-либо проекции. Это может быть система координат одного из снимков, геоцентрическая или картографическая система.

Согласно управляющей программе работа комплекса начинается с загрузки паспортных данных съемочной аппаратуры. Далее следует предварительная геометрическая обработка, которая включает в себя три автономных фотограмметрических , процесса.

Первый из них состоит в проведении операции внутреннего ориентирования. В результате его выполнения левый и правый снимки центрируются над соответствующими главными точками. В качестве контроля выдается информация об остаточных параллаксах на координатных метках снимков.

Второй процесс заключается во взаимном ориентировании пары снимков в базисной системе координат. В результате его выполнения получают пять параметров углового ориентирования, которые используются при трансформировании фрагментов" изображений левого и правого снимков стереопары непосредственно перед идентификацией точек изображения. Взаимное ориентирование достигается решением по методу наименьших квадратов условия компланарности, причем для анализа распечатываются значения элементов ориентирования и остаточные параллаксы на точках ориентирования в масштабе снимков.

Третий процесс, состоящий в определении параметров ортогонального преобразования, необходим для перехода к абсолютной внешней системе координат. В этой системе выполняется пространственная засечка по идентифицированным точкам стереопары снимков и оценка точности алгоритма идентификации.

Наземные координаты обьектов вычисляются по координатам модели посредством решения подобия X = кМх + Х°. Масштабный коэффициент к, ортогональная матрица М и вектор параллельного перноса Х° определяются по методу наименьших квадратов с использованием координат опорных точек. Семь независимых неизвестных рассматриваемого уравнения в линеаризованной форме вычисляют итеративным путем.

X а Ь -с X е

У = -Ъ а -й У + Г

г с с1 а г Б

Каждая итерация дает новый ряд параметров а, Ь,...g, который используется для получения уточненных значений к. М и Х°. После завершения абсолютного ориентирования система выдает реестр опорных пунктов с их координатами, расхождениями и ср. кв. ошибками в координатах X, У, Ъ.

Блоки автоматической идентификации и построения цифровой модели рельефа обеспечивают решение следующих задач:

1. Опознавание идентичных точек на стереопаре аэрофотоснимков.

2. Вычисление пространственных координат соответствующих точек местности в заданной системе координат.

3. Обработка пространственных координат с целью получения регулярной матрицы высот, ее визуализация и редактирование, построение горизонталей.

Опознавание и измерение координат идентичных точек на снимках стереопары, фактически, сопровождает все этапы фотограмметрической обработки снимков. Так, на этапах определения элементов внутреннего, взаимного и внешнего ориентирования и построения фотограмметрических сетей требуется осуществлять опознавание и измерение координат только отдельных идентичных точек, как правило, не больше нескольких десятков. На этапах же получения ортофотоснимков и других фотодокументов, а также получения цифровой модели рельефа и рисовки горизонталей и профилей местности возникает необходимость в опознавании на одной стереопаре от нескольких сот до десятков тысяч идентичных точек в зависимости от рода решаемой задачи. Вот почему именно от успешного решения задачи автоматического опознавания идентичных точек на снимках во многом зависит производительность и точность автоматических стереофотограмметрических систем в целом.

В автоматических стереосистемах определение идентичных точек должно производится автоматически, без какого-либо вмешательства человека. В связи с этим возникает задача оптимального выбора математической модели для описания процес-' са идентификации точек с целью последующего моделирования этого процесса в звене стереофотограмметрической обработки.

Исходя из информационных свойств снимков, представляется целесообразным рассматривать процесс идентификации точек на стереопаре как статистическую задачу по распознаванию изображений при наличии случайных искажений и помех.

Наиболее известны модели опознавания, основанные на последовательном способе -опознавания пар одноименных идентичных точек стереопары. Среди этих моделей широкое применении нашли корреляционные методы поиска идентичных точек. За критерий опознавания в данных методах принимается наибольшее

значение корреляционной функции, получаемое в процессе сравнения заданной на одном из снимков области с конечным множеством областей, расположенных на другом снимке. При этом за одноименные точки принимаются точки, соответствующие центрам тяжести двух идентичных областей. Таким образом, в указанных моделях опознавания две идентичные области характеризуют только одну пару идентичных точек. Однако, как показали исследования, последовательные алгоритмы, приведенные выше, не обеспечивают в большинстве случаев требуемой точности. надежности и быстродействия при опознавании идентичных точек стереопары.

Принципиально другой моделью опознавания идентичных точек на стереопаре является модель, предложенная профессором Журкиным И.Г., основанная на принципах опознавания образов, в которой за время одного опознания находится не одна пара одноименных точек, а сразу несколько пар, из которых формируются образы на снимках, которая и реализована в предложенном алгоритме идентификации.

Образ на снимке получался путем разбиения области 0. на N подобластей 01 следующим образом:

1. если точка снимка Е Ок, то £ X ^:

2. а = ис^, где 1=1. 2, ... З, ... к, .. N.

С учётом приведенного разбиения за образ снимка на области й принимался заданный в N - мерном пространстве плотностей вектор И, компонентами которого являлись (ра1...р0п).

При данной постановке задачи опознавания идентичных точек на стереопаре для ее математического описания можно воспользоваться параметрической моделью распознавания изображений, в которой принятие решения о распознавании сравниваемых изображений осуществляется за счет нахождения максимума правдоподобия.

Если пространство реальных изображений на снимке задается в положительном квадранте N - мерного евклидова пространства над полем действительных чисел и шум носит аддитивный характер и является нормальным стандартным случайным процессом, удовлетворяющем условию эргодичности, а именно, корреляционная функция шума ^(т) неограниченно убывает по модулю при |т |-><», то за критерий опознавания образов может быть принято значение:

(йГ

а^тахКг({5) = -.

«С О1'2

= йэ - Мйэ, Е® = Ед - М^.

где £ описывает набор параметров, характеризующих расположение на снимке и геометрические свойства образа, идентичного заданному (эталонному) образу. Запись ) в формуле слу-

жит для обозначения скалярного произведения между вектором

1?°, описывающим эталонный образ, заданный на области 0. ОДНОГО _

го из снимков стереопары, и вектором II,, описывающим З-и образ, заданный на области 0. другого снимка стереопары.

Для уменьшения размеров области поиска идентичных точек на снимках стереопары следует предварительно устранить поперечные паралаксы между идентичными точками снимков, вызванные взаимными углами наклона снимков. Эта задача решалась путем определения элементов взаимного ориентирования и предварительного трансформирования левого и правого снимков стереопары на плоскость, параллельную базису фотографирования.

Алгоритм трансформирования изображения основан на вычислении машинных координат исходного снимка (1^) по машин-

ным координатам трансформированного снимка (Н.аи п присвоении кода плотности пикселя исходного изображения РП, ¿Л соответствующему пикселю трансформированного изображения РТ(И.зг).

Такой алгоритм обеспечивает отсутствие пропусков в трансформированном изображении, которые могли бы получиться по прямым формулам трансформирования.

Последовательный переход от машинных координат трансформированного снимка к машинным координатам исходного снимка Ц, ,3) через фотограмметрические координаты снимков можно представить в виде схемы:

и,^ —> х^ —> XI.у1 —> и; РЦ.З) —> РКП.зи

В результате устранения поперечных паралаксов на снимках стереопары будем иметь:

хТл - хтп = дх0 ({*„■)> + ах„сив*

утл _ утп = 0>

где ХТл, УТл, ХТп, У1п - координаты точек предварительно трансформированных снимков; {Кв'} ~ совокупность элементов взаимного ориентирования.

Таким образом, в тех случаях когда элементы опре-

делены, область поиска идентичных образов на правом снимке целиком определяется максимальным перепадом высот фотографируемой местности.

При таких условиях существует аналитическая зависимость между превышениями Ъ точек местности и разностями Ар продольных параллаксов их изображений на снимках стереорары.

Ортотрансформирование заключалось в переходе от координат трансформированного снимка к нетрансформированному, как от горизонтального к наклонному, осуществляемое по единой аналитической зависимости, а также внесения поправок, включая поправки за рельеф.

Для осуществления аналитического ортотрансформирования аэрофотоснимков устанавливалось взаимнооднозначное соответствие между координатами центров привязки элементарных участков: исходного фотоснимка и ЦМР; ЦМР и трансформированного аэрофотоснимка.

ЦМР представляла собой матрицу высот, располагающихся в узлах регулярной сетки с дискретным шагом. В таком случае для обрабатываемого участка производились локальные сгущения исходной матрицы высот.

После установления указанного соответствия производился поточечный перенос изображения исходного фотоснимка на трансформированный, фотоснимок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

1. Разработана цифровая технология создания ортофотоп-ланов. Предложена структура аппаратных и программных средств автоматизированного комплекса по созданию цифровых ортопла-нов.

2. Определены требования к исходным материалам и точности технологических процессов.

3. Разработаны программные средства автоматизации фотограмметрических процессов при создании цифровых ортопла-нов, средства управления и контроля технологическим процессом, средства представления и обмена данными.

Предложенный технологический вариант решения задачи ылючает в себя следующие процессы:

- сканирование исходных аэрофотоснимков:

- построение модели местности по паре аэрофотоснимков;

- трансформирование аэрофотоснимков на базисную плоскость;

- построение цифровой модели рельефа по паре аэрофотоснимков с автоматизированной идентификацией соответственных точек;

- ортотрансформирование;

- получение цифрового ортоплана;

Такое решение принципиально меняет содержание задачи создания ортофотопланов при обновления карт, существенно повышает его оперативность, точность и эффективность. А использование средств интерактивного контроля и управления, выполненных в виде управляющей графической оболочки, делают этот процесс технологичным, обеспечивая обратную связь процесса на каждом его этапе.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Кудлаев'А. А. Разработка архитектуры цифровых систем распознавания аэрокосмических изображений обь-ектов местности.// Рукопись деп. в ОНИПР ЦНИИГАиК 05.06.95 , N 592-ГД 95

2. Кудлаев A.A. Аппаратно-программные средства обработки аэрофотоизображений в комплексе цифрового ортотрансформирования.// Рукопись деп. в ОНИПР ЦНИИГАиК 05.06.95 , N 593-гд 95

3. Кудлаев А.А. Программная система управления технологическим процессом цифрового ортотрансформирова-ния.// Рукопись деп. в ОНИПР ЦНИИГАиК 05.06.95 , N 594-гд 95