自動立體測圖儀

自動立體測圖儀

自動立體測圖儀是指在攝影測量中,不需人眼觀測而能自動進行立體測圖的儀器。是利用影像相關技術自動識別像對的同名影像,又由各種軟體進行攝影測量的解算而進行自動測圖的。

原理

自動立體測圖儀 自動立體測圖儀

影相相關技術是指一對航攝相片經掃描光電轉換,輸出同影像灰度值成比例的信號,通過左右兩片輸出信號的強弱判斷同名像點的技術。初期,這項技術只在光學投影類型的立體測圖儀上進行試驗,後來在機械投影類型的立體測圖儀和解析測圖儀的基礎上套用,才得到比較成功的結果,實現了測圖自動化。

組成

自動立體測圖儀主要由測圖儀、掃描系統、相關係統和自適應控制系統等部分組成。

掃描系統是通過光電轉換,將相片對上像點的灰度轉化成為電信號。電子掃描一般採用陰極射線管。陰極射線管的光點透過相片投射到光電管上,光電管輸出的光電流受到相片上灰度的調製,同相片上的灰度成比例。陰極射線管螢光屏上光點的掃描圖形可以有不同的設計,如電視型(即平行掃描)、隨機型和對角線型等。立體像對的掃描除採用傳統的電子掃描系統外,還可以採用正在迅速發展的雷射掃描器,或利用電荷耦合器件(CCD)組成線性陣列的固體掃描器等掃描系統。

相關係統是自動測圖儀的核心部件。它利用影像相關技術判別左右兩個掃描系統輸出的電信號(或稱視頻信號)的相關程度,以自動尋求同名的像點。相關的方式有電子相關、數字相關和光學相關 3種。一般在電子相關的儀器中,採用相關函式作為基礎,用一組電子器件(如可變移相器、乘法器、積分器)解算相關函式。當相關函式取得最大值時,掃描圖形的中心點即可能是同名點。

自適應控制系統是利用相關係統的輸出,控制掃描圖形的大小與高程斷面(或等高線)測繪的速度。當相關係統的輸出較大時,應縮小掃描圖形,提高測繪速度,反之則要加大掃描圖形,降低測繪速度。在特殊地區(如大面積森林、水域、高大建築物)無法相關時,仍需作業人員協助處理,進行填補作業。

功能

自動立體測圖儀可以自動完成一般立體測圖儀上所有的工作,如相對定向、絕對定向、斷面掃描、曬印正射相片以及測繪等高線等。但有些自動化儀器主要是用於斷面掃描和曬印正射相片,至於等高線的測繪則利用斷面的高程數據,採用脫機方式進行數控繪圖來完成。

利用核線相關可以大大減少相關運算量,提高作業速度,減少旁向誤差,並簡化相關處理,如圖。通過相鄰兩投影中心 S1、 S2同地面任意一點所構成的平面稱為核面,例如過 A點的核面 WA。核面同左、右兩相片面的交線稱為核線,例如核面 WA 同左、右相片相交的核線為ɑ1 I1和ɑ2 I2。攝影基線延長同左、右相片面的交點稱為核點,如圖中的 I1、 I2。相片上所有的核線都相交於核點,像對上的同名像點必位於同名核線上。由此可知,若將光點沿核線掃描,也就可以找到同名像點。這樣,一個二維的掃描問題就變成了直線掃描問題。也就是說在平面內搜尋同名點的問題(又稱二維相關)變成在同名核線上搜尋同名點(又稱一維相關)。這種方式稱為核線掃描或核線相關。

還有一種全數位化自動測圖系統,其靈活性和自動化程度更高。這種系統是利用測微灰度計(影像數位化器)把相片的影像逐點數位化,即將模擬量的視頻信號進行模數轉換,變成數字量,成為一個灰度數字的陣列,然後將影像的灰度值全部存貯在磁帶上,這一過程稱為採樣與量化。數字計算機從左、右相片的數字陣列中提取出搜尋區和目標區的數據進行相關運算,自動找出同名點。最後套用解析攝影測量所包括的各種運算方法計算其地面坐標,建立地形模型,進行數字糾正,曬印正射相片,或由數控繪圖桌自動繪出線劃的地形圖。

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