ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2019
Просмотров: 2147
Скачиваний: 19
Мира — специальный тест-объект, представляющий собой про¬зрачную или непрозрачную основу, на которую нанесен рисунок в виде черных и белых полос разной ширины. Вместо полос могут быть использованы черные и белые сектора. В первом случае миру называют штриховой, во втором — радиальной. Линейная разре¬шающая способность системы — наиболее употребимый крите¬рий.
Разрешающая способность съемочных систем, в которых при¬емниками излучения служат ПЗС-линейки или ПЗС-матрицы (сканеры и. цифровые кадровые системы), выражается числом эле ментов или линий в одном дюйме изображения — dpi или lpi (аб¬бревиатура английская). Например, 600 или 1200 dpi означает, что минимальный размер элемента изображения соответственно ра¬вен 0,04 и 0,02 мм. (Принцип устройства и работы ПЗС более под¬робно рассматривается в разд. 2.6.)
Под термином спектральная разрешающая способность съемоч¬ной системы понимают минимально возможную ширину спект¬ральной зоны, в которой проводят съемку. Для фотографических систем она приблизительно равна 40...50 нм, для нефотографичес¬ких систем — 10...20 нм и менее.
фотограмметрическая точность съемочных систем — критерий геометрического искажения получаемого снимка. Степень геомет¬рического искажения определяется позиционной точностью пост¬роения изображения и последующего его нарушения приемником излучения.
Под .фотометрической точностью съемочной системы понима¬ют ее способность пропорционально воспроизводить через опти¬ческую плотность (в общем случае — через видеосигнал) соотно¬шение яркостей элементов снимаемой местности. Причинами, снижающими фотометрическую точность, могут быть оптический тракт съемочной системы, нестабильность работы ее электронной цепи, непропорциональность регистрации сигналов сенсором и др. В качестве одного из критериев фотометрической точности может быть использовано отношение сигнал/шум — критерий, оп¬ределяющий отношение основного сигнала, несущего информа¬цию, к значению сигнала-шума (помехи). Чем больше отношение сигнал/шум, тем выше фотометрическая точность системы.
Съемочные системы, обеспечивающие достаточную точность передачи пропорций яркостей снимаемых объектов по полю изоб¬ражения, относят к фотометрическим. При конструировании та¬ких систем учитывают возможные изменения пропорций регист¬рируемых сигналов по полю изображения. Причинами подобных изменений могут быть оптические свойства атмосферы, отража¬тельные свойства объектов и нестабильность тракта системы, фор¬мирующего изображение. Например,. для повышения фотометричности съемочных систем (см. разд. 1.4) оптимизируют их угол захвата.
Рассмотренные критерии информационных возможностей можно считать основными и общими при оценке и сравнении различных съемочных систем.
8.ФОТОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМОЧНЫЕ СИСТЕМЫ
Фотографические съемочные системы, применяемые для съем¬ки земной поверхности и планет с различных летательных аппара¬тов, называют соответственно аэрофотоаппаратами и космически¬ми фотоаппаратами. Существует большое число конструкций этих аппаратов. Аэро- и космические фотоаппараты можно классифи¬цировать, как уже было рассмотрено, по способу построения снимка, числу используемых каналов, а также по длине фокусного раз¬решающей способности, на¬значению и т. д.
Наибольшее применение имеют кадровые топографи¬ческие аэрофотоаппараты (АФА). Схема построения изображения в кадровых АФА, которую принято счи¬тать классической, показана на рисунке 2.3. В кадровых АФА имеется плоская поверхность, на которой строится изображение, неподвижный относительно нее объектив, оптическая ось занимает неизменное положение, изоб¬ражение строится в центральной проекции. Экспонирование пло¬щади снимка происходит одномоментно.
9 СХЕМА УСТРОЙСТВА АФА
Фотографические съемочные системы, применяемые для съем¬ки земной поверхности и планет с различных летательных аппара¬тов, называют соответственно аэрофотоаппаратами и космически¬ми фотоаппаратами. Существует большое число конструкций этих аппаратов. Аэро- и космические фотоаппараты можно классифи¬цировать, как уже было рассмотрено, по способу построения снимка, числу используемых каналов, а также по длине фокусного раз¬решающей способности, на¬значению и т. д.
Наибольшее применение имеют кадровые топографи¬ческие аэрофотоаппараты (АФА). Схема построения изображения в кадровых АФА, которую принято счи¬тать классической, показана на рисунке 2.3. В кадровых АФА имеется плоская поверхность, на которой строится изображение, неподвижный относительно нее объектив, оптическая ось занимает неизменное положение, изоб¬ражение строится в центральной проекции. Экспонирование пло¬щади снимка происходит одномоментно.
Схема устройства аэрофотоаппарата показана на рисунке 2.4. Основными частями его являются съемочная камера и кассета. Съемочная камера состоит из оптического блока 6 и корпуса 5. В нижней части оптического блока расположен объек¬тив 4. В верхней части, в фокальной плоскости аэрофотообъекти¬ва, располагается прикладная рамка. В плоскости прикладной рамки в момент фотографирования происходит выравнивание аэрофотопленки. Существует несколько способов выравнивания,
например механическим спосо¬бом, с помощью прижимного стола 9 и выравнивающего стекла 7. В некоторых типах АФА плен¬ка выравнивается за счет созда¬ния разрежения между пленкой и
выравнивающим столом. Невыравнивание аэропленки приводит к геометрическим деформациям изображений и снижает разрешаю¬щую способность снимка.
На серединах сторон прикладной рамки (в некоторых конст¬рукциях также в ее углах) имеются координатные метки (см. рис. 2.3, 5), которые фиксируются при съемке на каждом аэро¬снимке. С помощью меток определяется система координат сним¬ка. Прикладная рамка ограничивает размеры снимка. Наиболее широко применяют форматы 18 х 18, 23x23 и 30x30 см. Формат кадра может быть не квадратным.
В некоторых типах АФА на поверхность выравнивающего стек¬ла наносят контрольные метки в виде сетки крестов со стороной 10 или 20 мм. Толщина штрихов крестов 2...3мкм, а точность их нанесения 2 мкм. Используя сетку крестов, учитывают искажения изображений. Расстояния между координатными и контрольными метками определяют при фотограмметрической калибровке АФА. Результаты заносят в формуляр аэрофотоаппарата и используют при фотограмметрической обработке снимков. При механическом способе выравнивания аэропленки его качество оценивают по резкости изображения контрольных меток (крестов).
Кассета (съемочная часть аэрокамеры) предназначена для размещения аэропленки, ее перемотки и отмеривания по размеру кадра, а также, как уже сказано ранее, выравнивания пленки в плоскость. Кассета в зависимости от толщины подложки вмещает аэропленку длиной 60 или 120 м, что соответствует для отече¬ственных АФА 300 или 600 снимков размером 18x18 см.
10 СХЕМА АФ ОБЪЕКТИВА
Аэрофотообъектив — оптико-механическое устрой¬ство, состоящее из оптической и механической частей. Оптичес¬кая часть {собственно объектив) — это закрепленные в корпусе линзы различной кривизны и формы. Подбирают линзы с целью получения оптического изображения с заданными свойствами. Узлы механической части, затвор и диафрагму, размещают в меж¬линзовом пространстве аэрообъектива.
Затвор — это устройство, регулирующее время (выдержку), в течение которого происходит экспонирование аэропленки. Вы¬держки в аэрофотозатворах изменяются в интервале от 1/40 до 1/1000 с и менее. Изменение выдержек в аэрофотоаппаратах про¬исходит ступенчато (например, 1/125, 1/250, 1/500), что позволяет регулировать экспозицию кратно двум. В момент открытия затво¬ра летательный аппарат и вместе с ним аэрофотоаппарат соверша¬ют линейные и угловые перемещения относительно снимаемой местности. Это вызывает перемещение оптического изображения относительно аэрофотопленки. В результате происходит «смаз» фотографического изображения. «Смаз» изображения уменьшает резкость изображения и разрешающую способность снимка на 30...50 %. Фотографический «смаз», вызванный поступательным движением летательного аппарата, можно уменьшить, уменьшив выдержку: t=m*o’доп/W, где m-знаменатель масштаба снимка; o’доп-значение допустимого «смаза»; W-скорость летательного аппарата.
Однако есть предел уменьшения выдержки. Поэтому в некото¬рых типах аэрофотоаппаратов применяют устройства, называемые компенсаторами сдвига изображения. Смысл их работы заключа¬ется в том, что с помощью специальных устройств в момент экс¬понирования устраняют перемещение оптического изображения относительно светочувствительного слоя. Помимо сдвигов опти¬ческого изображения, вызванных линейными и угловыми движе¬ниями летательного аппарата, на качество изображения оказыва¬ют влияние вибрационные сдвиги. Причиной появления данных сдвигов являются в основном вибрации от работы моторов лета¬тельных аппаратов.
Диафрагма служит для изменения диаметра входного отверстия объектива. В аэрофотоаппаратах диаметр входного отверстия объектива регулирует количество светового потока, проходящего через объектив. Чем больше диаметр диафрагмы, тем больше осве¬щенность экспонируемой аэрофотопленки. В практических целях для описания размера отверстия объектива используют величину, называемую относительным отверстием. Относительное отверстие объектива: 1/k = i/f ,где i — диаметр входного (действующего) отверстия;f—фокусное расстояние. В объективах используют стандартные дискретные значения относительных отверстий, знаменатели которых равны 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32. Рассчитывают их таким образом, чтобы пере¬ход к соседнему индексу диафрагмы изменял освещенность свето¬чувствительного фотоматериала в 2 раза.
Основными характеристиками аэрофотообъектива, определяю¬щими метрические и изобразительные свойства снимков, являют¬ся фокусное расстояние, дисторсия, разрешающая способность, Угол поля изображения, светораспределение по полю изображе-
Фокусньш расстоянием f объектива или главным фокусным рас¬стоянием называют расстояние от задней узловой точки объектива до главного фокуса. Через главный фокус перпендикулярно оптической оси проходит фокальная плоскость, в которой строится изображение и где располагается аэрофотопленка. Фокусное расстояние определяют при фотограмметрической калибровке АФА с точностью до 0,01 мм ( или до 0,001 мм) и записывают в аттестат аэрофотообъектива. В АФА применяют объективы с фокусными расстояниями от 20...30 мм до нескольких метров. Фокусное рас¬стояние АФА/и высота фотографирования (расстояние до повер¬хности объектива) Я определяют масштаб аэрофотографирования: 1/m=f/H, где т — знаменатель масштаба фотографирования.
11 ОСНОВНЫЕ ДИФОРМАЦИИ ИЗ-ИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ СЪЕМКЕ
При неизменной высоте фотографирования чем больше фокус¬ное расстояние, тем крупнее масштаб съемки.
Важной характеристикой топографических АФА является дисторсия объектива. Дисторсия — частный случай аберрации, при¬водит к нарушению связки проектирующих лучей, строящих оп¬тическое изображение. Нарушение происходит за счет неодинако¬вого преломления различно направленных проектирующих лучей ASa (рис. 2.5). Это приводит к неравномерному смещению (дельта r) то¬чек по полю снимка. Геометрически дисторсию можно предста¬вить вектором, определяющим направление и размер смещения точки от ее идеального положения. Различают радиальную дис¬торсию, имеющую направление к центру или от центра снимка, и тангенциальную дисторсию, направление которой перпендику¬лярно радиальному. Дисторсию определяют при фотограмметри¬ческом исследовании АФА в дискретных точках по всей площади кадра. Для различных типов объективов ее значение варьирует от 0,002...0,005 мм до десятых долей миллиметра. Объективы, в кото¬рых дисторсия практически не искажает изображение, называют ортоскопическими. При компьютерных технологиях фотограммет¬рической обработки снимков вводят поправки в положение точек изображения, равные значениям дисторсии.
Под разрешающей способностью объектива понимают свойство раздельно воспроизводить оптическое изображение двух близко расположенных точек или линий. Так же как и для аэрофотопленки, при ее определении используют штриховые и радиальные миры. В центре изображения, построенного объективом, разрешающая способность больше, чем на краю. Поэтому при изучении мелких деталей снимаемых объектов предпочтительнее использовать цен¬тральные части снимков. В длиннофокусных объективах падение разрешающей способности от центра к краю незначительно. Существуют аэрообъективы, у ко¬торых разрешающая способ¬ность не изменяется по полю изображения.
Одной из важных характеристик, определяющей фото- метрические свойства аэрофотообъектива, является светорасппеделение в плоскости снимка. Освещенность, создаваемая в фокальной плоскости, уменьшается от центра к краю. Функция светораспределения описывается согласно закону Лам¬берта формулой: Ебетта=E0*cos ^n*бета , где Еь — освещенность в точках поля изобра¬жения; Е0 — освещенность в центре поля изображения; п — коэффициент, равный 1,2,3,4 в зависимости от типа объектива; бетта —угол, образуемый главной оптической осью и направлением на точку.
Неравномерность светораспределения приводит к тому, что объекты одинаковой яркости при отображении их в центре или на краю снимка имеют различную оптическую плотность (цвет).
Угол, образованный лучами, исходящими из задней узловой точки объектива и опирающимися на диагональ прикладной рам¬ки АФА, называют углом поля изображения (рис. 2.6). По значению угла поля изображения аэрофотоаппараты подразделяют на узко¬угольные (менее 15°), нормальноугольные (15...60°), широкоуголь¬ные (более 60°).
При увеличении угла поля изображения увеличивается нерав¬номерность светораспределения от центра к краю и уменьшается разрешающая способность снимка. В узкоугольных АФА эти из¬менения выражены в меньшей степени. Для устранения неравно¬мерности светораспределения, которая в широкоугольных аппара¬тах значительна, применяют напыление объективов металличес¬ким порошком с плотностью слоя, уменьшающегося от центра к краю.
12 АФС САМОЛЕТЫ И ИХ ОБОРУДОВАНИЕ
Аэрофотоаппарат помещают в аэрофотоустановку (АФУ), предназначенную для его крепления на летательном аппарате, ориентирования в заданном положении и уменьшения влияния вибрации. Ориентирование представляет собой установление сис¬темы координат прикладной рамки (снимка) по направлению по¬лета летательного аппарата и заданного угла наклона снимка. Ориентирование осуществляют вручную или автоматически. В за¬висимости от углов отклонения оптической оси АФА от отвесного направления различают АФУ плановые (углы отклонения не пре¬вышают 3°) и перспективные (углы отклонения до 40...45°). Для Уменьшения влияния продольных и поперечных наклонений ле¬тательных аппаратов применяют гиростабилизирующие аэрофотоустановки.