Спосіб цифрового аерофотознімання

Спосіб цифрового аерофотознімання, що полягає у зйомці місцевості цифровою аерофотознімальною камерою з літального апарата з наступною комп'ютерною обробкою матеріалів і картографуванням, який відрізняється тим, що при зйомці виконують покадрове сканування місцевості, переміщуючи зображення картини місцевості в поле зору цифрової аерофотознімальної камери в напрямку, перпендикулярному до напрямку руху літального апарата, і виконують експозицію знімків дискретно із врахуванням заданих перекриттів, одночасно зі скануванням виконують оптичне коливання зображення місцевості в картинній площині камери, діючи ультразвуковим методом на елементи оптичного тракту аерознімальної камери, при цьому визначають моменти взаємної компенсації руху зображення за рахунок сканування і переміщення літального апарата та за рахунок ультразвукових коливань оптичного елементу і в ці моменти в зоні центра кадру проводять експозицію. Запропонований спосіб цифрового аерофотознімання відноситься до області геодезії, зокрема до способів аерофотогеодезичної зйомки. Відомий цілий ряд способів цифрового аерофотознімання, зокрема, способи сканування місцевості з космосу цифровими знімальними системами [1]. Сканерний спосіб цифрового аерофотознімання з літака з охватом 4-х зон-смуг місцевості, реалізований системою ADS-40 [2]. Спосіб по-кадрової зйомки місцевості цифровою камерою, аналогічний способу традиційної аерофотозйомки [3]. Недоліком першого способу є мале поле зору й слабка роздільна здатність. При реалізації другого способу використовуються прилади із зарядовим зв'язком (ПЗЗ) у вигляді лінійки, а для формування зображення застосовується принцип дії електрооптичного сканера. У тому місці прикладної рамки, де повинна бути ПЗЗ-лінійка, розміщується не одна, а дві так, щоб вони були взаємно зміщені між собою на половину пікселя. Таке зміщення підвищує роздільну здатність удвічі. Особливістю сканерного зображення є те, що воно формується зі смуг. Кожна смуга має свій миттєвий центр проекції, а через те що літак переміщується, суцільне зображення є деформованим. Недоліком третього способу є мале поле зору цифрової камери. До загальних недоліків всіх існуючих цифрови х способів аерофотознімання варто віднести: 1. Відомо, що окремі елементи (пікселі) ПЗЗлінійок і матриць при експлуатації можуть втратити чутливість у набагато більших межах. При цьому фактично можуть виходити з ладу групи елементів (до 15-20). Це призводить до зниження роздільної здатності системи. (19) UA (11) 79505 (13) (21) a200503806 (22) 21.04.2005 (24) 25.06.2007 (46) 25.06.2007, Бюл. №9, 2007р. (72) Бурачек Всеволод Германович, Железняк Олег Олександрович, Крельштейн Петро Давидович, Надточій Олександр Володимирович, Шульц Роман Володимирович (73) ЧЕРНІГІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ІНСТИТУТ ЕКОНОМІКИ ТА УПРАВЛІННЯ (56) UA 2001117807, 15.03.2004 SU 686002, 15.09.1979 UA 40212, 16.07.2001 RU 2207504, 27.07.2003 DD 241471, 10.12.1986 US 600283, 15.07.1986 US 4932753, 12.06.1990 Дорожинський О.Л. Основи фотограмметрії. Львів:Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2003.- С.172-195 C2 1 3 79505 2. Зйомка за допомогою одного - двох рядів ПЗЗ-лінійок не дає можливості підвищити щільність зйомки за допомогою повторних експозицій однієї й тієї ж частини місцевості й у такий спосіб забезпечити точність зйомки. Найбільш близьким аналогом по технічній суті й прийнятим за прототип є спосіб цифрового аерофотознімання заснований на цифровому скануванні місцевості вузькими смугами, перпендикулярними до напрямку руху лі така. Даний спосіб реалізований у системі ADS-40 фірми LH Systems. Принцип дії системи ADS-40 полягає в наступному. У фокальній площині оптичної системи розташовані 3 здвоєних ПЗЗ-лінійки, таким чином, що під час руху літака одна знімає місцевість вперед за курсом польоту через систему дзеркал, друга в надирі, і третя назад теж через систему дзеркал. Інформація обробляється за допомогою програмного забезпечення. Завданням винаходу й технічним результатом є створення способу цифрового аерофотознімання, який дозволяє підвищити рентабельність виконання аерофотозйомочних робіт та забезпечити точність виконання топографічного аерофотознімання на невеликих висотах малими літальними апаратами. Поставлене завдання вирішується на основі зйомки місцевості цифровою аерознімальною камерою з літального апарату з наступною комп'ютерною обробкою матеріалів. Запропонований спосіб відрізняється тим, що при зйомці виконують по-кадрове сканування місцевості, переміщуючи зображення картини місцевості в поле зору цифрової аерофотозйомочної камери в напрямку перпендикулярному до напрямку руху літального апарата, і виконують експозицію знімків дискретно із врахуванням заданих перекриттів; одночасно зі скануванням, оптично виконують коливання зображення місцевості в картинній площині камери, ультразвуковим методом діючи на елементи оптичного тракту аерознімальної камери, при цьому визначають моменти взаємної компенсації руху зображення за рахунок сканування і переміщення літального апарату та за рахунок ультразвукових коливань оптичного елементу (е фект «антизмазу») і в ці моменти в зоні центра кадру проводять експозицію. Аналіз відомих технічних засобів і наукової літератури, показав відсутність технічних рішень; для даних цілей, які б дозволили підвищити рентабельність аерофотозйомочних робіт. Запропонований спосіб реалізується за допомогою пристрою, схема якого представлена на Фіг.1. 1. об'єктив цифрової знімальної камери (ЦЗК); 2. багатоелементний фотоприймач (ПЗЗматриця) ЦЗК; 3. оптичне дзеркало; 4. п'єзоелектричні шайби (ПЕНІ); 5. призма, що відбиває; 6. пластина-основа ПЕШ, жорстко закріплена на корпусі пристрою; 7. блок обробки інформації; 8. блок керування; , 4 9. механізм обертанні призми 5 навколо горизонтальної осі; 10. ультразвуковий генератор; 11. перетворювач; 12. датчик вертикалі; 13. GPS-приймач; 14. земна поверхня; 15. датчик швидкості; 16. промені світловогої потоку, що йдуть в об'єктив пристрою; 17. блок зберігання інформації. Пристрій установлений на літальному апарату, оптична вісь ЦЗК спрямована вниз по вертикалі. [Всі елементи розміщені в єдиному корпусі. Пристрій працює по запропонованому способу таким чином: Світловий потік 16, що містить у собі зображення місцевості 14, через призму 5 й оптичне дзеркало 3, надходить на об'єктив 1 ЦЗК, при цьому об'єктив 1 формує зображення місцевості в картинній площині об'єктива на робочій поверхні фотоприймача 2. Зображення місцевості у фотоприймачі 2 перетвориться в сукупність електричних сигналів, що надходять у перетворювач 11. Електричні сигнали з перетворювача 11, що несуть зображення в електронному коді надходять у блок обробки інформації 7. Призму 5 обертають навколо горизонтальної осі з певною частотою, що дозволяє зробити кадрову розгортку перпендикулярно курсу літального апарата й забезпечити необхідні поперечне та поздовжнє перекриття. Блок керування 8 задає необхідну Частоту обертання призми 5, а також погоджену з нею частоту ультразвукового генератора 10. Генератор 10 подає імпульси на ПЕШ 4, змінюючи їхні розміри із заданою частотою (в противофазі на діаметрально-протилежні елементи). Вказані частоти визначаються в блоці оброки інформації 7 з врахуванням даних датчика щвидкості 15 та передаються в блок управління 8. Блок оброки інформації 7 приймає також інформацію від датчика вертикалі 12 та GPS - приймача 13. Однією з важливих задач блоку оброки інформації 7 - це синхронізація частот обертання призми 5, частоти кутового зміщення дзеркала 3 на п'єзо-шайбах 4 та визначення моментів експозицій, які повинні відповідати інтервалам кадрової розгортки, що здійснюється обертанням призми 5, а також моментам напрямку та швидкості руху зображення на фотоприймачі 2 за рахунок кутового повороту дзеркала 3, що створює антизмазування. Крім самого пристрою, що фотографує, встановлюються GPS приймач - для визначення точного місцеположення центра кожного знімку, таймер для визначення часу, коли) проводиться опитування матриці, і для синхронізації системи, блок попередньої обробки зображення, навігаційний блок, блок керування, блок запису й збереження інформації, система відображення й монітор. Таким чином, при зйомці виконують покадрове сканування місцевості, переміщуючи зображення картини місцевості в поле зору цифрової аерофотозйомочної камери в напрямку перпендикулярному до напрямку руху літального 5 79505 апарата, і виконують експозицію знімків дискретно із врахуванням заданих перекриттів; одночасно зі скануванням, оптично виконують коливання зображення місцевості в картинній площині камери, ультразвуковим методом Діючи на елементи оптичного тракту аерознімальної камери, при цьому визначають моменти взаємної компенсації руху зображення за рахунок сканування і переміщення літального апарату та за рахунок ультразвуковий коливань оптичного елементу (е фект «антизмазу») і в ці моменти в Зоні центра кадру проводять експозицію. Завдяки відображенню Однієї ділянки зйомки різними ділянками ПЗЗ-матриці, з'являється можливість подолати помилки ділянок з дефектними пікселями. Запропонований спосіб цифрового аерофотознімання дозволяє робити зйомку кожної ділянки Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 місцевості з використанням різних груп пікселів ПЗЗ-матриці, що дозволяє підвищити рентабельність виконання аерофотозйомочних робіт та Забезпечити точність виконання топографічного аерофотознімання на невеликих висота х малими літальними апаратами. Література: 1. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоинформационный анализ данных дистанционного зондирования. - М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 2001. 228с.: ил. 2. LH System ADS 40, XIX ISPRS Congress, Amsterdam, July, 2000. 3. Дорожинсысий О.Л. Основи фотограмметрії: Підручник. - Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2003.-214с. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601