Фотограмметрическая обработка материалов оптико-электронного сканирования

зондирования,	прошедшие
. ' •* -1	«-•
.И <•■-• *«1
* ^ ~ «♦

Прежде всего отметим, что для фотограмметрической обработки пригодны материалы дистанционного только геометрическую и радиометриче­скую коррекцию.

Ранее уже отмечалось, что при ис­пользовании материалов оптико-электрон­ного сканирования снимки (изображения) создаются путем объединения смежных строк, каждая из которых формируется из собственного центра, в соответствии с за­конами центрального проектирования. Это подтверждает рис. 16.15, где представлены векторы смещений точек изображения, р^₅./₅. Смещения точек ска-вызванных влиянием рельефа местности: нерного снимка вследствие все они параллельны и направлены в сто- влияния рельефа местности

рону главных детектороы соответствующих строк изображения, положе­ние которых показано штриховой линией. Невозможность применения для таких снимков методов классической фотограмметрической обра­ботки, рассмотренной в §§ 14-30, объясняется невозможностью при­менения к ним фундаментальных фотограмметрических понятий, та­ких, как центральное проектирование, элементы внутреннего ориен­тирования и др., и для обработки сканерных снимков необходима иная математическая база, основанная на проективных или топологических преобразованих.

Содержание фотограмметрический обработки одиночных сним­ков, учитывающей эт^ особенности, в общем случае сводится к опре­делению трансформированных координат х°, у⁰, отнесенных к неко­торой плоскости или поверхности, причем,

*:=^-ч. ой,,

у⁽⁾ = F_y(x₉y,Q) \

где F_x, F_y - вид функции; Q - параметры орбиты, сенсора и др.

Следует отметить, что высокоточная обработка космических сним­ков высокого и сверхвысокого разрешения, полученных с помощью оптико-электронных систем, представляет собой весьма непростую задачу, учитывая, что носитель аппаратуры перемещается по орбите со скоростью несколько тысяч метров в секунду, а за время формиро­вания одной строки изображения - на величину, превышающую про­странственное разрешение в 10-15 раз. В этих условиях для создания выходных продуктов с точностью, адекватной разрешению исходного изображения, необходимо применять достаточно сложные модели. Среди применяемых для этой цели методов можно выделить строгие (точные), параметрические, аппроксимационные и полиномиальные.

Математически строгий, точный подход к обработке ска­нерных снимков основан на восстановлении связки лучей, существо­вавших в момент формирования изображения каждым ПЗС-эле-ментом, и, таким образом, математическом описании съемочного про­цесса с использованием трех моделей: перемещения сенсора, враще­ния и сканирования.

Модель перемещения, или орбитальная модель, должна обеспечи­вать получение пространственных координат мгновенных центров проектирования, аналогичных линейным элементам внешнего ориен­тирования аэроснимка. Моделирование осуществляется в инерциаль-ной системе координат (рис. 16.8) и описывается через шесть парамет­ров орбиты Кеплера: большую полуось а, эксцентриситет е, наклоне­ние орбиты i, долготу восходящего узл^ Q, аргумент перигея со и ис-

тинную аномалию. Эти параметры, дополненные зональным компо­нентом гравитационного потенциала Земли, позволяют описать дви­жение спутника с достаточной для обработки точностью и отыскать параметры уравнения движения по орбитальным данным или по опор­ным точкам, методом наименьших квадратов.

Модель вращения сенсора, или пространственная модель, опреде­ляет матрицу мгновенных поворотов съемочной системы, аналогич­ных угловым элементам внешнего ориентирования аэроснимков, в гринвичской системе координат. Одним из элементов этой модели'яв­ляется уточнение углового положения носителя а, со и % на заданный момент времени, осуществляемое на основе зафиксированных датчи­ками наклонов платформы (ао, соо, Хо) и поправок к ним, определяе­мым полиномом второй степени от времени t:

а = <х₀ + Oq -i- ojt + a₂t^z_y со = со₀ + b₀ + b^t + b₂t²₉

X = Хо + ^со + ^с1* + ^с2*²

(16.12)

где a_it b_it c_t (i = 0, 1, 2) - коэффициенты полинома, поставляемые вместе с соответствующими изображениями.

Геометрическая модель сенсора, или модель сканирования, опре­деляет направление проектирующего луча, ортогонального к оси вра­щения сенсора и идущего отдатчика в фокальной плоскости приемной оптики, через центр проектирования и далее к точке местности. Такое моделрование базируется на конструктивных особенностях скани­рующей системы и не может быть выполнено по косвенным данным.

Всего в трех рассмотренных выше моделях определяются или уточняются 13 параметров. Построение таких моделей не составляет особых затруднений, если параметры геометрической модели сенсора являются доступными. Последнее имеет место далеко не всегда, осо­бенно в последние годы, когда появились и широко используются ма­териалы дистанционного зондирования сверхвысокого разрешения, полученные коммерческими оптико-электронными системами, и вла­дельцы информации усилили меры по ее защите. В этих условиях модели сканирования представляют коммерческую тайну соответст­вующих фирм, что превращает обработку полученных с помощью этих камер изображений в достаточно сложную техническую задачу.

Параметрический метод фотограмметрической обработки основан на применении проективных или аффинных преобразований координат соответственных точек снимков и местности. Один из та­ких методов был предложен в 1971 году и известен как метод прямого линейного трансформирования DLT (Direct Linear Transformation). В

его основе лежат широко используемые формулы связи координат соответственных точек двух взаимно проективных плоскостей:

' a_tX + a₂Y + a₃Z + a,Ь,Х + b₂Y + b₃Z + ьА.

с,Х + с,У + c₃Z + 1 ' с,Х + c₂Y + c₃Z + 1 J '

или в случае равнинной местности:

_{х = а1}Х ₊ а₂Г^а Mlbllil (16.14)

, с_хХ + с₂У + 1 " с_хХ + c₂Y + 1 J

где л:, у - координаты точки в системе изображения: X,Y, Z - коор­динаты той же точки в системе местности; a_itb_itCi - параметры проек­тивного преобразования.

Уравнения (16.13) или (16.14) приводят к линейному виду путем разложения в ряд Тейлора, после чего для каждой опорной точки с известными координатами составляют два уравнения поправок вида

d₁y8b₁+c^y8b2+<^y6^+d4y564+^y5c₁+c^y5c2+c^y5c3+L=y„ J'

где dix, d,2x> •«^7У - частные производные от функций (16.13) или (16.14) по соответствующим неизвестным.

Получить выражения (16.13) в линейном виде можно также путем приведения каждого из них к общему знаменателю и записи в правых частях поправок v_x и v_y к непосредственно измеренным величинам:

хХс. + xYc, + xZc_x - Ха. - Ya, - Za_x - а, + х = и,]

^{1 2} 3.234 х I ₍₁₆₁₆₎

уХс_х + yYc₂ + yZc₃ -Xb_x -Yb₂ -Zb₃-b₄+y = v_y J

Решение уравнений (16.15) или (16.16) методом наименьших квад­ратов, под условием [vvp] = min дает неизвестные параметры преоб­разования a_itb_i9Ci. Теперь ортотрансформирование можно выполнить по рассмотренной ранее (§ 103) схеме, используя эти коэффициенты и цифровую модель рельефа.

⇐ Предыдущая63646566676869707172Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: