Понятие о фотограмметрической обработке цифровых снимков

1. Понятие о фотограмметрической обработке цифровых снимков

1. Понятие о цифровом изображении
2. Характеристики цифрового изображения
3. Преобразование цифровых изображений
4. Элементы фотограмметрической обработки цифровых
снимков
5. Понятие о цифровой модели местности (ЦММ)
6. Автоматизированная система цифровой
фотограмметрии «Photomod»

2. 1. Понятие о цифровом изображении

Цифровое изображение может быть представлено в
векторной форме и в растровой.
В фотограмметрии под цифровым изображением понимают
его растровую форму, полученную непосредственно в процессе
съемки с помощью цифровой камеры, либо путем
сканирования соответствующего аналогового изображения
(аэронегатива, реже - диапозитива).

3. 2. Характеристики цифрового изображения

Геометрическое разрешение цифрового изображения
определяет линейный размер пиксела и
представляется либо его линейной величиной (в
метрах, если размер отнесен к местности, или в мкм,
если речь идет о снимке), или числом точек на дюйм
(dpi).
Радиометрическая характеристика определяет число
уровней квантования яркости исходного изображения
(бинарное, многоградиентное) и фотометрическое
содержание элемента изображения (одноцветное,
полутоновое, цветное, спектрозональное).

4.

Для обозначения яркости элемента изображения весь
диапазон полутонов от белого до черного делится на 2п
частей (2, 4, 8, 256, ...), называемых уровнями
квантования.
Квантование – разбиение диапазона значений
непрерывной или дискретной величины на конечное
число интервалов.

5.

Цветное изображение формируется с использованием
той или иной палитры, в которых цвет создается путем
смешивания основных или дополнительных цветов в
пропорциях, соответствующих уровням их
квантования.
Цветные снимки земной поверхности создаются с
использованием палитры RGB, в которой цвета и их
оттенки передаются путем смешивания трех основных
цветов различной интенсивности: красного (Red),
зеленого (Green) и синего (Blue).

6.

Для представления одного элемента бинарного изображения
необходим 1 бит; полутонового с 256 уровнями квантования - 8 бит (1
байт), а цветного с тем же числом уровней квантования интенсивности
цветов - 24 бита (3 байта).
Требуемый для хранения цифрового снимка объем памяти Op, в
зависимости от формата кадра (l), геометрического (Δ) и
радиометрического разрешения изображения можно подсчитать по
формуле:
Op = (l/ Δ)2 R,
где R - число байтов для записи радиометрической характеристики.

7.

Таблица 1 – Требуемый для хранения цифрового снимка
объем памяти Op
Формат
Объем снимка Op (Кб) при R = 1 и разрешении Δ
кадра l, мм
(мкм)
5
10
15
20
180*180
1296
324
144
81
230*230
2116
529
235
132

8. 3. Преобразование цифровых изображений

- фотометрические;
- геометрические
Фотометрические преобразования:
изменение яркости;
контрастности;
гамма-коррекция.

9.

В результате общего изменения яркости цифрового
изображения все яркости смещаются к одному (светлому
или темному) краю используемого диапазона их
изменений, и элементы изображения становятся более
светлыми или более темными.
Изменение контрастности изображения выполняется с
целью улучшения читаемости границы между смежными
элементами путем подчеркивания различий в их яркостях.
Гамма-коррекция изображения выполняется с целью
увеличения или уменьшения его детальности, что
достигается изменением диапазона яркостей исходного
изображения путем их пропорционального уменьшения
или увеличения.

10.

Геометрические преобразования
Рисунок 1 –
Преобразование
цифрового снимка
а) исходный снимок;
б) трансформированный
Трансформированное изображение формируется построчно пиксел за
пикселом и последующее переопределение яркостей пикселов включает
установление связи между растровыми координатами выходного (i0Х, i0Y) и
исходного (iХ, iY) изображений, извлечении яркости последнего и
присвоении ее соответствующему пикселу формируемого изображения
(рис. 1).

11. 4. Элементы фотограмметрической обработки цифровых снимков

К элементам фотограмметрической обработки цифровых
снимков относятся:
внутреннее ориентирование снимков;
выбор точек и построение фотограмметрических
моделей;
построение и уравнивание фототриангуляционной сети;
получение выходной продукции (фотоплана, оригинала
рельефа, ЦММ).

12.

Внутреннее ориентирование цифровых изображений
(снимков) выполняется с целью установления
соответствия между координатными системами растра
oРxРyP и снимка оху (рисунок 2).

13.

После внутреннего ориентирования снимков выполняют:
перенос на снимки опорных точек;
ввод элементов внешнего ориентирования снимков Хs, Ys,
Zs, α, ω, χ (при их наличии);
выбор связующих точек;
выбор дополнительных точек.
Затем выполняют взаимное ориентирование снимков,
построение одиночной модели и подоориентирование ее к
предыдущей.
Построение фототриангуляционной сети (метод
независимых моделей, связок и др.).

14. 5. Понятие о ЦММ

В памяти ЭВМ данные о местности представлены в цифровой форме,
в виде координат X, Y, Н некоторого упорядоченного множества
точек земной поверхности. Такое множество точек с их
координатами образует цифровую модель местности (ЦММ).
Все известные ЦММ можно разбить на три большие группы:
регулярные;
нерегулярные;
статистические.

15.

Рис. 3. Виды цифровых моделей местности

16.

Регулярные ЦММ создают путем размещения точек в узлах
геометрических сеток различной формы (треугольных,
прямоугольных, шестиугольных), накладываемых на
поверхность с заданным шагом. Наиболее часто
применяют ЦММ с размещением исходных точек в узлах
сеток квадратов (рис. 3,а) или равносторонних
треугольников (рис. 3, б).
Нерегулярные, например, ЦММ, построенные по
поперечникам к магистральному ходу (рис. 3, г), с
массивом исходных точек, размещаемых на горизонталях
(рис. 3, д), на структурных линиях (структурные ЦММ)
(рис. 3, е).
При создании массива исходных данных статистической
ЦММ точки для ее формирования выбирают в
зависимости от случайного распределения, близкого к
равномерному (рис. 5.3, ж).

17. 6. Автоматизированная система цифровой фотограмметрии «Photomod»

18.

Объект съемки
Фотокамера
Фотопленка, фотоснимки
Сканер
Цифровые снимки
Компьютер
Photomod ScanCorrect
Метрически исправленные растровые
изображения
Photomod
Внутренне, взаимно и внешне
сориентированные растровые изображения
Photomod DTM
Ортофото, горизонтали,
цифровая модель
Photomod StereoDraw
Векторные объекты
Photomod VectOR
Ортофото, векторные объекты
ГИС
Принтер
Масштабированная твердая копия

19. Назначение модулей системы «Photomod»

Основной модуль PHOTOMOD – для создания базы данных и работы с ней.
PHOTOMOD DTM –для построения, редактирования и визуализации ЦМР,
ортоизображений и горизонталей.
PHOTOMOD VectOr –для создания, редактирования, визуализации,
измерений, вывода на печать и экспорта в другие форматы векторных
графических объектов.
PHOTOMOD StereoDraw – для создания и редактирования векторных
объектов в стереорежиме визуализации.
Модули DTM, VectOr и StereoDraw используют результаты работы
основного модуля PHOTOMOD и не могут эксплуатироваться автономно.
PHOTOMOD ScanCorrect – для калибровки планшетных сканеров с целью
повышения метрической точности сканирования растрового материала.

20. Методы стереоскопической визуализации в системе «Photomod»

анаглифический метод (специальные очки с цветными
(красным и циановым) светофильтрами);
затворные жидкокристаллические очки.