3.2 Тестирование модуля «Компаратор»

Для тестирования перевода снимков в тайловый формат, загрузки модуля «Компаратор» и снимков достаточно выполнить каждую из перечисленных операций. Загрузка снимков осуществляется с помощью кнопок «Open TK-350 image left», «Open TK-350 image right». При этом одновременное использование снимков разными приложениями невозможно.

Загрузка файлов-проектов «вклейки», файлов с измеренными координатами точек снимков и сохранение измерений выполняются также нажатием соответствующих кнопок. Для тестирования загрузки и сохранения файлов измерений выполнялись непосредственно измерения координат точек снимков, процесс их сохранения, повторная загрузка снимков и загрузка сохранённых измерений. Проверка загрузки файлов-проектов выполнялась аналогично.

Кроме этого проводились эксперименты для определения правильности «вклейки» фрагментов КВР-1000 в изображения ТК-350. Для этого запускался модуль «Компаратор», загружались снимки ТК-350 и файлы-проекты «вклеек». После этого выполнялось увеличение изображения и «вклеивание» части фрагмента снимка КВР-1000. Затем производилась визуальная оценка качества «вклеивания». Данная операция выполнялась для разных участков фрагмента. Для тестирования выбирались, как правило, контуры, легко отождествляемые как на снимках КВР-1000, так и на снимках ТК-350. Проверка выполнялась отдельно для левого и правого снимков. При визуальной оценке выявлялись случаи грубой «вклейки», т.е. несовпадение контуров объекта на снимке ТК-350 и «вклеенном» участке фрагмента снимка КВР-1000 (рисунок 25).

1 – качественная «вклейка», 2 – некачественная «вклейка» тех же участков

Рисунок 25 – Визуальная оценка «вклейки»

При удовлетворительном качестве «вклейки» данного и последующих участков фрагмента снимка КВР-1000 проверялись все остальные «вклеиваемые» фрагменты.

Если качество «вклейки» данного участка фрагмента было неудовлетворительным, то сначала проверялись другие части фрагмента, а затем выполнялся анализ возможных причин смещения «вклеимого» участка или всего фрагмента в целом. Смещение всех или большинства «вклеиваемых» участков проверяемого фрагмента примерно в одном направлении свидетельствовало о неправильной «вклейке» всего фрагмента. Это было вызвано, как правило, ошибками привязки фрагмента. Для исправления этой ситуации заново выполнялась привязка фрагмента либо только на одном снимке, либо на обоих.

Смещение отдельных участков может быть вызвано в общем случае рельефом местности (часто для горных районов), ошибками работы коррелятора и ошибками наведения курсора на точку, координаты которой необходимо измерить. При построении изображения смещение точек за рельеф по-разному сказывается для каждого из снимков. Кроме того, будут различны углы наклона левого и правого снимков, поэтому смещения точек за углы наклона снимков для левого и правого изображения будут различными. Так как «вклеиваемый» фрагмент снимка КВР-1000 используется один и тот же для обоих снимков ТК-350, то чем меньше отличия в изображениях снимков ТК-350 и КВР-1000, тем точнее «вклеивается» участок фрагмента. Качество работы коррелятора во многом зависит от фотографического качества снимков и тщательности наведения курсора на точку, координаты которой необходимо измерить. Она указывает положение «вклейки» участка фрагмента КВР-1000. При малых контрастах и разных оптических плотностях снимков ТК-350 и КВР-1000 на одну и ту же территорию коррелятору сложнее найти соответствие фрагментов указанных выше снимков.

В том случае, когда произведена ошибочная вставка участка изображения из другого фрагмента, проверялась правильность составления файлов-проектов и соответствие номеров фрагментов в имени файла фрагмента и в файлах-проектах.

При «вклеивании» не того участка фрагмента (пример на рисунке 26) проверялось соотношение пикселей снимков КВР-1000 и ТК-350. Для этого, в первую очередь, проверялись границы вставляемого фрагмента на снимке ТК-350 (красная рамка). При правильном соотношении граничные контуры фрагмента снимка КВР-1000 будут соответствовать контурам снимка ТК-350. При ошибочно установленном соотношении рамка, показывающая границы вставляемого фрагмента, будет захватывать большую или меньшую территорию (пример на рисунке 27).

Рисунок 26 – «Вклейка» участка фрагмента КВР-1000, несоответствующего изображению ТК-350

1 – правильное положение, 2 – больше необходимого, 3 – меньше необходимого

Рисунок 27 – Границы «вклеимого» фрагмента

Соотношение пикселей снимков КВР-1000 и ТК-350 задаётся параметром Set Zoom, который устанавливается пользователем и может быть рассчитан следующим образом. Размер пикселя на снимке ТК-350 равен 14 мкм, на KВР-1000 – 7 мкм, а масштабы снимков 1:640 000 и 1:220 000 соответственно. Отрезок длиной 1000 м на местности на снимке ТК-350 будет соответствовать 1562,5 мкм или 111,6 пикселей, а на снимке KВР-1000 – 4545,45 мкм или 649,35 пикселей. Соотношение пикселей KВР-1000 к TK-350 в этом случае равно 5,8. (Для разных снимков данный параметр может быть различен).

После изменения параметра Set Zoom (и нажатия соответствующей кнопки) заново загружались файлы-проекты «вклеек».

При тестировании процесса выполнения измерений устанавливалась правильность измерения координат точек снимков и нумерации точек. Для проверки правильности нумерации точек выполнялся ряд измерений и отслеживались их порядковые номера. Для проверки правильности измерения координат точек снимков использовался графический редактор Adoub Photoshop 6.0. При проверке выбирались несколько чётких контуров и выполнялись измерения их координат в модуле «Компаратор». Затем снимки открывались в графическом редакторе, курсор наводился на эти же контура и сравнивались их координаты с измеренными в модуле «Компаратор». В результате установлено, что измерение координат точек снимков выполняется правильно, как и их нумерация.

Для удобства работы в программе предусмотрена возможность отключения показа навигатора и нумерации точек.

Для исследования влияния качества «вклейки» на точность измерения координат точек снимков (в системе координат цифрового изображения) для 20 точек стереопары было выполнено трёхкратное измерение их плоских координат для трёх вариантов:

1. по снимкам ТК-350 без «вклейки» фрагментов снимков КВР-1000;

2. по снимкам ТК-350 с использованием «вклейки» фрагментов снимков КВР-1000. В данном случае перед каждым приёмом измерения заново производилась «вклейка» участков фрагментов снимка КВР-1000;

3. по снимкам ТК-350 с использованием «вклейки» фрагментов снимков КВР-1000, которая выполнялась один раз перед началом проведения измерений.

На основе данных измерений были вычислены средние квадратические ошибки измерения координат точек снимков по формулам:

(24)

где – отклонение координат точек снимков

от среднего значения в пикселях;

i – номер точки;

n – число точек.

Для перевода полученных значений средних квадратических ошибок в микрометры необходимо умножить их на размер пикселя, для данных снимков равный 14 мкм.

Значения полученных средних квадратических ошибок приведены в таблице 4. Величины m_x, m_y для варианта (в) будут характеризовать ошибки наведения курсора на точки снимков и не учитывать ошибки «вклейки» участков фрагментов.

Таблица 4 – Оценка точности измерения координат точек снимков

Вариант измерения	Левый снимок				Правый снимок
	mx		my		mx		my
	pix	мкм	pix	мкм	pix	мкм	pix	мкм
а)	0,167	2,351	0,210	2,938	0,228	3,198	0,245	3,428
б)	0,795	11,130	0,468	6,550	0,699	9,787	0,423	5,929
в)	0,083	1,156	0,076	1,061	0,088	1,226	0,096	1,347

Из анализа полученных результатов следует:

• при условии отсутствия повторной «вклейки» участков фрагментов снимка КВР-1000 (вариант в) точность измерения координат точек снимка ТК-350 выше, чем без использования «вклейки» примерно в 2 – 3 раза;

• качество «вклейки» оказывает существенное влияние на точность измерения координат точек снимка, следовательно, необходимо с особой тщательностью проводить «вклеивание» участков фрагментов снимка КВР-1000.

Для всех вариантов измерения координат точек снимков (а, б, в) было выполнено взаимное ориентирование снимков. Исключение точек с грубыми остаточными поперечными параллаксами из обработки не выполнялось. Результаты приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Результаты взаимного ориентирования снимков

Вариант измерения	Номер приёма	Qmax, мкм	Qmin, мкм	mq, мкм
а)	1	19,950	0,341	8,594
	2	19,245	0,187	8,879
	3	18,821	0,308	8,080
б)	1	34,226	0,070	11,968
	2	36,332	1,546	16,364
	3	30,434	0,532	17,957
в)	1	30,513	0,929	15,793
	2	31,616	1,511	15,405
	3	31,082	0,919	15,155

Из анализа полученных результатов можно сделать следующие выводы:

• для варианта (б) полученные значения средних квадратических ошибок остаточных поперечных параллаксов изменяются от 12 до 18 мкм, в отличие от других вариантов. Это подтверждает вывод о том, что качество «вклейки» оказывает существенное влияние на точность измерения координат точек снимков;

• при использовании координат точек измеренных с использованием «вклейки» точность взаимного ориентирования ниже, чем без «вклейки». Это свидетельствует, о том, что, несмотря на более высокую точность измерения координат точек снимков (вариант (в) – точность наведения) совместная обработка снимков ТК-350 и КВР-1000 не привела к повышению точности обработки стереопары;

• в качестве причин более низкой точности обработки снимков ТК-350 (варианты б и в) могут быть следующие: отсутствие в программе Mftec предварительной обработки снимков КВР-1000, выполнение «вклейки» фрагментов по координатам одного угла, отличие геометрии построения панорамного снимка КВР-1000 от кадрового ТК-350, отсутствие в программе и документации к ней рекомендуемых значений допустимого размера «вклеиваемого» фрагмента.

На основе проведённых исследований в программу были внесены некоторые дополнительные изменения, например, возможность установки параметра «Set Zoom».

Для повышения точности обработки снимков ТК-350 с использованием «вклейки» фрагментов снимков КВР-1000 рекомендуется предусмотреть в программе Mftec выполнение привязки фрагментов по координатам четырёх углов. Кроме этого, рекомендуется провести исследования по выявлению максимально допустимого размера «вклеимого» фрагмента для разных участков снимка КВР-1000.

Конечным этапом тестирования модуля «Компаратор» являлось написание инструкции оператору. Кроме того, были составлены некоторые рекомендации пользователю, а именно:

• при подготовке данных выбор фрагмента на снимках КВР-1000 нужно осуществлять с учетом обеспечения максимальной точности его дальнейшей привязки. Левый верхний угол должен легко опознаваться как на снимке КВР-1000, так и на снимках ТК-350, с учётом фотографического качества левого и правого снимков. Также рекомендуется выполнять привязку фрагмента снимка КВР сразу же после нарезки (если есть возможность). Если такой возможности нет (нарезка выполняется на другом рабочем месте, недостаточно мощности компьютера или др.), то рекомендуется записывать номера фрагментов с приближёнными координатами левого верхнего угла на снимке КВР-1000, при привязке находить положение данного фрагмента на снимке КВР-1000, а затем на ТК-350;

• при нарезке «вклеиваемых» фрагментов снимков КВР-1000 необходимо учитывать качество отображения соответствующих деталей на снимках ТК-350, по которым возможно надёжно выполнить привязку. Точность привязки оказывает влияние на качество «вклейки»;

• при выполнении «вклейки» необходимо тщательно наводить курсор на точку, координаты которой необходимо измерить, так как она указывает положение «вклейки» участка фрагмента КВР-1000;

• при большом числе «вклеиваемых» фрагментов в файлах-проектах лучше использовать указанный в раздел 2.2 способ наименования файлов фрагментов, так как это позволяет автоматически открывать нужный фрагмент;

• для удобства работы с модулем «Компаратор» следует хранить фрагменты, файлы-проекты и файлы выполненных измерений в одной папке;

• не следует выбирать фрагменты снимков КВР-1000 и ТК-350 большого размера из-за разной геометрии снимков;

• не рекомендуется измерять сначала координаты нескольких точек на левом снимке, а затем на правом, так как это может привести к неправильной нумерации идентичных точек на снимках (из-за другого порядка измерения);

• при нажатии кнопки «Enter» программа полностью закрывается.