§ 99. Измерение цифровых снимков

Измерение цифровых снимков и построенной по ним стереоскопи­ческой модели может быть выполнено монокулярным или стереоско­пическим способами.

Монокулярный способ измерений используют для нанесения на снимки опорных точек, при внутреннем ориентировании снимков и др. Применительно к обработке цифрового изображения монокулярные измерения сводятся к опознаванию нужной точки пу­тем наведения на нее маркера, заменяющего измерительную марку стереокомпаратора.

Условимся считать координаты элемента изображения физичес­кими (Хр,у_р\ если они представлены в линейной мере, и растровыми (*х»*уХ если единицей их измерения является элемент геометри­ческого разрешения. Эти координаты связаны простыми формулами

i_x =*_Р/Д,|

(14.8)

где Д - геометрическое разрешение изображения.

Точность измерений на мониторе компьютера всегда соответству­ет одному пикселу, поэтому если при визуализации цифрового снимка один пиксел монитора соответствует одному пикселу изображения, то растровые координаты точки А (рис. 14.12, а) равны ix= 2,5 и iy= 1,5, а ее физические координаты будут х_р = 2,5хА и у_р = 1,5хА.

I

В (4,5; 0,5)

А (2,5;1,5)

-> ix

i_Y a) +^lY б)

Рис. 14.12. Измерение цифрового снимка (показаны границы пикселов мони­тора; заштрихован один пиксел снимка). Пиксел снимка соответствует одному (а) и четырем (б) пикселам монитора.

270

Пусть снимок выведен на монитор так, что один его пиксел соот­ветствует четырем пикселам монитора (рис. 14.12, б). В этом случае сю матрица размером 2x2 пиксела несет информацию об одном пик­селе изображения, разрешение экрана оказывается в два раза меньше разрешения изображения (т.е. равно А/2), и маркер можно навести на центр любого из четырех пикселов монитора. В этом случае растровые координаты точки В (рис. 14.12, б) будут ix⁼4,5 и iy=0,5 пиксела мо­нитора, а физические координаты с учетом его разрешения оказыва­ются равными х_р = 4,5 х А/2 = 2,25А и у_р = 0,5 х А/2 = 0,25А. Легко заметить, что этот прием позволяет повысить точность измерения, но требует выявления элемента изображения в пределах однородного по своим оптическим характеристикам пиксела изображения.

Стереоскопические измерения выполняют способом мнимой марки, в качестве которой используют курсор, причем, опера­тор может выбрать любой из доступной палитры цвет его изображе­ния, размер и форму (точка, крест, прицел, косой крест и пр.). Суб­пиксельная точность измерений достигается теми же способами, что и при монокулярных измерениях.

§ 100. Автоматическая идентификация точек цифровых снимков (коррелятор)

Первые исследования в области автоматизации стереоскопических измерений были выполнены в МИИГАиК профессором А. С. Скири-довым.в 1924-1932 гг. Полагая изображения достаточно малых участ­ков снимков стереопары подобными, он предложил преобразовывать эти участки в электрические сигналы и, анализируя их, отождествлять (идентифицировать) соответственные точки. В то время это не полу­чило развития из-за отсутствия технических средств, и свои исследо­вания А. С. Скиридов возобновил только в 1960 г., приступив вместе с Г. Д. Федоруком к созданию изогипсографа - прибора для автомати­ческой рисовки горизонталей.

Первый автоматизированный прибор, доказавший принципиаль­ную возможность решения этой задачи, был разработан в 1950-х гг. по предложению Гаррисона фирмой Бауш и Ломб совместно с Научно-исследовательским топографическим отделом инженерных войск США. Позднее эти идеи были воплощены в целой серии фотограммет­рических приборов - Аналитическом стереоприборе ОМИ-НИСТРИ (Канада), Аналитическом фотокартографе (СССР), Стереомате (США) и др.

271

Новый импульс получили идеи автоматизации с появлением ПЭВМ, дешевой электронной памяти, высокоточных сканеров и раз­витием теории машинного зрения. Применение этих и ряда других достижений науки и техники открыло путь к автоматизации широкого круга фотограмметрических задач, основанных на автоматической идентификации точек на перекрывающихся снимках.

В настоящее время идентификация точек на паре снимков рас­сматривается как статистическая задача распознавания изображений при наличии помех и искажений и решается на основе динамической теории зрения с использованием оптико-электронных или програм­мных блоков, называемых корреляторами. В ее основе лежит понятие образа - произвольной по форме и размерам области снимка вместе со всей имеющейся информацией. С математической точки зрения образ представляет собой многомерный вектор R как совокуп­ность элементов изображения (пикселов), каждый из которых характери­зуется своим положением и яркостью ру согласно (14.6).

Опознавание точки левого снимка на правом сводится к определе­нию некоторого образа R на левом снимке и поиску на правом снимке такого образа В! , чтобы расстояние между ними было минимальным:

|Д - Д'| = min. (14.9)

Практически для автоматического опознавания точки необходимо: