Разработка методов исследования рельефа по изображениям теней на снимках

• Автор: Сайкова, Людмила Александровна
• Шифр специальности: 05.24.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Содержание
Введение
ГЛАВА
Анализ методов нахождения трехмерных моделей объектов но их моноизображениям
1. Вычисление трехмерных моделей объектов по их теневым изображениям на снимках
2. Отображение поверхности объектов
но их теневым изображениям на снимках
ГЛАВА П
Разработка математических моделей расчета условий освещенности и съемки для оптимизации процессов нахождения положения объектов по их теневым изображениям на одиночных снимках
1. Оптимизация взаимного расположения источника света
и съемочной камеры
Выводы
2. Оптимизация освещенности при выборе взаимного расположения съемочного аппарата и источника света
Выводы
3. Учет рассеяния света в среде при выборе взаимного расположения источника света и съемочного аппарата
Выводы
ГЛАВА Ш
Разработка математических моделей нахождения поверхности объектов по их теневым изображениям на одиночных снимках
1. Определение формы рельефа
по изображениям теней от отдельных объектов
Иллюстрирующий расчетный пример
Выводы
2. Определение формы рельефа поверхности
по изображениям контуров теней на снимках
Иллюстрирующий расчетный пример
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в связи с успешным развитием аэросъемки, космической и подводных видов съемки при решении многих прикладных и народнохозяйственных задач важную роль играет знание рельефа фотографируемой поверхности. Поэтому исследование рельефа поверхности по изображениям теней, отбрасываемым неровностями рельефа и объектами на поверхности — одно из направлений в развитии методов аэрокосмической, подводной и телевизионной съемки, которое может быть успешно применено при изучении пространственных характеристик Земли и других планет.
Объекты на поверхности планет при естественном солнечном освещении или при подсветке отбрасывают тени, и поэтому о рельефе объекта съемки можно судить по размерам теней, получаемых, например, на фотоснимке или телеизображении.
Основным способом определения рельефа фотографируемой поверхности является обработка изображений на стереоснимках. Однако в тех случаях, когда получение стереоизображений связано со значительными трудностями, для оценки характеристик рельефа фотографируемой поверхности целесообразно использовать одиночные снимки.
Такие трудности появляются, во-первых, когда при съемке поверхности, например, в случае малой величины отношения базиса съемки к расстоянию до исследуемой поверхности или в случае неподвижного съемочного аппарата практически отсутствует стереоэффект. Такие ситуации происходят при съемке поверхности планет с неподвижного съемочного аппарата, с облетного спутника при малом угловом разрешении и фиксированном направлении оси съемочной системы. В этих случаях ограничена точность определения рельефа, и она не может быть повышена увеличением фокусного расстояния объектива, так как при заданном проценте перекрытия снимков,
фиксированной высоте съемки и фиксированном формате кадра увеличение фокусного расстояния приводит к уменьшению захватываемого на местности участка съемки, что, в свою очередь, приводит к необходимости уменьшать базис фотографирования.
Во-вторых, исследуемый объект может оказаться при определенных условиях освещения в «мертвой зоне», когда применение методов стереосъемки затруднено из-за невозможности определения параллаксов, и высоту объекта можно определить только по одиночным снимкам.
В-третьих, использование стереометодов затруднено при специальных видах съемки с применением подсветки. Например, при ночной съемке поверхности Земли, фотографировании поверхностей других планет или подводной съемке используются различные искусственные источники света. Но в этом случае невозможно значительное перемещение съемочной камеры в промежутке времени между последовательными экспозициями.
Аналогичная ситуация возникает, в-четвертых, при съемке объектов нетопографическими камерами типа сканеров или при телевизионной съемке при исследовании дна акваторий или поверхности других планет.
В-пятых, применение стереосъемки может быть экономически нецелесообразно при решении, например, таких задач как определение высоты каких-либо единичных объектов, расположенных на поверхности.
И, в-шестых, в некоторых ситуациях таких, как, например, восстановление карт или исторического облика каких-либо территорий, геологических или изыскательских исследованиях или просто при отсутствии современных снимков, может возникнуть необходимость использования архивных либо любительских моноснимков.
В связи с тем, что в отмеченных случаях невозможно использо-

Yc — oo и Zc ypQ и ввести высоту Солнца tg ft.® = —. Тогда выражение
(1.3) примет вид
- 4>tgh&{x2+Y2 + Z2A)
-Jx2(l + tg2h@) +(У tgh&+ZA)
Проведем исследование полученных выражений (1.3) и (1.5). Выясним, по каким направлениям будет наилучшая видимость, то есть высота объектов, обнаруживаемых по их теням снимке будет минимальной. Иначе говоря, решим задачу выбора оптимальной ориентации съемочной камеры [10].
Перейдем в плоскости фотографирования к полярной системе координат. Угол © отсчитывается от оси ОХ в положительном направлении. В силу симметрии функций относительно оси OY можно сократить объем вычислений, рассматривая лишь правую полуплос-
71 л Ж
кость, где -—<©<
4L! Z
Выражение для высот (1.3) в полярной системе координат X = р cos 0, Y = р sin © примет вид

Jp2 cos2 @((zA -Zc)2 + Y2) + (psin @(zA - Zc) - YCZC)2 (1‘6)
Найдем минимум этого выражения по переменной 0. Исследование выражения (1.6) на экстремум показывает, что минимум дости-
ZA (zc - ZA)
гается при © = arcsin
Р Ус
Таким образом, при заданном значении р наиболее мелкие детали рельефа можно будет заметить при наблюдении именно в этом