Спосіб визначення фокусної віддалі цифрової знімальної камери

Реферат: Винахід належить до способів визначення фокусної віддалі цифрової знімальної камери. В способі розташовують контрольно-вимірну сітку на фіксованій відстані, яка не знаходиться для даної оптичної системи цифрової знімальної камери у нескінченності, виконують знімання контрольно-вимірної сітки та отримують її зображення. Згідно з винаходом, контрольно-вимірну сітку встановлюють горизонтально, беруть за основу отримане зображення контрольновимірної сітки, на якому виконують графічним способом побудову відрізка, величина якого відповідає фокусній віддалі цифрової знімальної камери. Винахід забезпечує значне спрощення визначення фокусної віддалі, підвищення технологічності, оперативності та точності, а також зменшення собівартості визначення фокусної віддалі. UA 107756 C2 (12) UA 107756 C2 UA 107756 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до наземного цифрового фототеодолітного знімання і може бути використаний при визначенні фокусної віддалі цифрової знімальної камери (ЦЗК) та подальшого застосування способу у фотограмметрії в різних галузях науки і техніки, зокрема в архітектурних обмірах, військовій справі, дослідження деформацій інженерних споруд, медицині тощо. Відомий спосіб визначення фокусних віддалей ЦЗК, згідно з яким виконують знімання об'єктів, розташованих у нескінченності для даної оптичної системи, та виміряють горизонтальні та вертикальні кути між напрямками на об'єкти кутомірним пристроєм, виміряють значення координат х та z цих точок та обчислюють за ними фокусну віддаль [Гельман Р.Н., Никитин М.Ю. Применение принципа фототеодолита при наземной цифровой съемке // Геодезия и картография. - М. - 2004. - С. 32-37]. Однак, точність визначення фокусної віддалі цим способом не достатня і становить 0,06 мм, наприклад, для знімальної камери з фокусною віддаллю f  200 мм, при сучасній точності вимірів зображень від 0,01 мм до 0.005 мм. Це пояснюється впливом похибок кутових елементів зовнішнього орієнтування на точність визначення виміряних координат. Відомий спосіб визначення фокусної віддалі ЦЗК, згідно з яким розташовують контрольновимірну сітку (КВС) у нескінченності для даної оптичної системи ЦЗК, виконують знімання КВС, виміряють координати перехресть КВС, за якими визначають фокусну віддаль (Патент на винахід № 99984UA МПК. В.М. Глотов, О.Д. Пащетник. Спосіб визначення фокусної віддалі цифрової знімальної камери. Опубл. бюл. № 20, від 25.10.2012). Але у цьому способі використовується кутомірний прилад та прецизійне дзеркало з можливістю відхилення зображення КВС в об'єктив камери для вимірів кутів, що значно знижує оперативність, собівартість та технологічність цього способу. В основу винаходу поставлена задача вдосконалити спосіб визначення фокусних віддалей ЦЗК, в якому нове розташування КВС забезпечило би здійснення способу без використання кутомірного приладу та прецизійного дзеркала, що суттєво спростить спосіб і дасть можливість підвищити технологічність, оперативність, суттєво зменшить собівартість способу та підвищить його точність. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення фокусної віддалі цифрової знімальної камери, згідно з яким розташовують контрольно-вимірну сітку на фіксованій відстані, яка не знаходиться для даної оптичної системи цифрової знімальної камери у нескінченності, виконують знімання контрольно-вимірної сітки та отримують її зображення, згідно з винаходом, контрольно-вимірну сітку встановлюють горизонтально, беруть за основу отримане зображення контрольно-вимірної сітки, на якому виконують графічним способом побудову відрізка, величина якого відповідає фокусній віддалі цифрової знімальної камери. Це забезпечує можливість значно спростити спосіб, підвищити технологічність, оперативність та точність, а також зменшити собівартість визначення фокусної віддалі. Спосіб визначення фокусної віддалі полягає у наступному. Розташовують КВС 2 у нескінченності для даної оптичної системи ЦЗК 1 (Фіг. 1). Виконують знімання та отримують зображення КВС (Фіг. 2). Зображення має вигляд рівнобічної трапеції abcd (Фіг. 2, Фіг. 3). Беруть за основу більшу сторону трапеції ad, та будують квадрат aekd (Фіг. 3). Проводять промені через точки e та b і k та с, в перетині отримують точку проекції S. З точки S опускають перпендикуляр oS на сторону ad (точка о). Відрізок oS є фокусна віддаль знімальної камери f. Для її знаходження розглядають спочатку трикутник b'be, з якого знаходять tg : 45 tg  b' b / eb' (1) З трикутника аее" обчислюють катет ae' : ae'  ae  tg 50 (2) Оскільки трикутник e'oS подібний до трикутника аее", то e' o  ae  (1 tg) . Враховуючи, що ae  ad згідно з побудовою та значенням tg з формули 1, тоді: f  oS  ad  b' b  ad 2b' b (3) 1 UA 107756 C2 5 Отже задача розв'язана строго. Для апробації способу проводилося визначення фокусної віддалі камери Canon EOS 450D № 2280509198 (Фіг. 1). Визначена за заявленим способом фокусна віддаль ЦЗК склала 51,552 мм, визначена відомим способом-прототипом - 51,543 мм, що не перевищує розрахункової точності - 0,01 мм. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 Спосіб визначення фокусної віддалі цифрової знімальної камери, згідно з яким розташовують контрольно-вимірну сітку на фіксованій відстані, яка не знаходиться для даної оптичної системи цифрової знімальної камери у нескінченності, виконують знімання контрольно-вимірної сітки та отримують її зображення, який відрізняється тим, що контрольно-вимірну сітку встановлюють горизонтально, беруть за основу отримане зображення контрольно-вимірної сітки, на якому виконують графічним способом побудову відрізка, величина якого відповідає фокусній віддалі цифрової знімальної камери. 2 UA 107756 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3