2020-04-07
601
Задание: определить элементы внутреннего ориентирования и параметры дисторсии визуальным методом с использованием результатов измерений на оптической скамье.
Результаты измерения углов на опт. скамье:
| r пр. | 
| r пр. | 
|
| r лев. | 
| r лев. | 
|
| По оси «x» | По оси «y» | ||
| 10 | 4°04¢49² | 10 | 4°04¢52² |
| 10 | 04¢41² | 10 | 04¢37² |
| 20 | 8°07¢31² | 20 | 8°07¢15² |
| 20 | 06¢57² | 20 | 07¢00² |
| 30 | 12°04¢50² | 30 | 12°05¢02² |
| 30 | 04¢35² | 30 | 04¢27² |
| 40 | 15°55¢47² | 40 | 15°55¢38² |
| 40 | 55¢10² | 40 | 55¢20² |
| 50 | 19°37¢42² | 50 | 19°37¢55² |
| 50 | 37¢33² | 50 | 37¢19² |
| 60 | 23°10¢25² | 60 | 23°10¢10² |
| 60 | 09¢48² | 60 | 09¢58² |
| 70 | 26°32¢18² | 70 | 26°32¢37² |
| 70 | 31¢43² | 70 | 31¢40² |
| 80 | 29°42¢44² | 80 | 29°42¢44² |
| 80 | 42¢23² | 80 | 42¢11² |
При фотограмметрической обработке аэрофотоснимков для восстановления связки проектирующих лучей необходимо знать элементы внутреннего ориентирования АФА, которые определяют положение центра проекции относительно аэроснимка в момент фотографирования. К элементам внутреннего ориентирования относятся фокусное расстояние объектива f и координаты главной точки снимка x 0 и y 0. Их и величину фотограмметрической дисторсии определяют в процессе калибровки АФА.
Фокусным расстоянием АФА называется расстояние между задней узловой точкой объектива Sz' и плоскостью снимка (плоскостью прикладной рамки фотокамеры). Главным лучом называется проектирующий луч S'O, перпендикулярный плоскости снимка. Обычно при изготовлении фотокамеры стремятся установить объектив так, чтобы оптическая ось объектива была перпендикулярна плоскости снимка (плоскости прикладной рамки), т.е. чтобы оптическая ось фотокамеры совпадала с главным лучом фотокамеры. Поэтому часто главный луч фотокамеры называют оптической осью фотокамеры.
Главной точкой снимка называется точка пересечения главного луча с плоскостью снимка. Координатные метки xx, zz прикладной рамки при изготовлении фотокамеры стремятся установить так, чтобы главная точка O' снимка совпадала с началом координат на снимке (с точкой пересечения линий, соединяющих координатные метки xx, zz). Однако вследствие недостаточно точной установки координатных меток главная точка снимка O' не совпадает с началом координат снимка O.
Дисторсия – это искажения, возникающие из-за неравномерности увеличения по полю зрения объектива АФА, вызывает нарушение ортоскопии объектива, т.е. способность строить изображения объектов с сохранением геометрического подобия. Дисторсия в любой точке характеризуется вектором, произвольно ориентированным в системе координат снимка и имеющим радиальную и тангенциальную составляющие. Для того чтобы внести поправки в координаты точек при фотограмметрической обработке необходимо для всего снимка иметь векторное поле ошибок, вызванных дисторсией.
Параметры дисторсии и элементы внутреннего ориентирования являются паспортными характеристиками конкретного экземпляра АФА, определяются в результате калибровки, любые изменения в оптической системе (замена объектива или выравнивающего стекла) должны сопровождаться калибровкой с занесением её результатов в паспорт АФА. Методы калибровки делятся на визуальные и фотографические.
Данная лабораторная работа заключается в определении элементов внутреннего ориентирования и дисторсии визуальным методом.
Для определения f, x 0, y 0 и радиальной дисторсии визуальным методом используется оптическая скамья - установка для испытания оптических приборов и отдельных деталей.
Рис. 1. Схема измерения углов при визуальном способе калибровки АФА.
Если измерены расстояния до крестов ri и измерены центральные углы α i, то для каждой зоны (рис.1) может быть вычислено фокусное расстояние fi:
; 
(2.1)
1. При помощи оптической скамьи через объектив АФА измеряются центральные горизонтальные углы α i между направлениями на маркированные кресты, лежащие в плоскости прикладной рамки камеры (рис.1). Вершиной измеряемых центральных углов является задняя узловая точка объектива. При этом расстояния между марками ri измерены с высокой точностью. Измерения углов производятся по маркированным крестам, лежащим на координатных осях x и y (см. вариант).
2. просуммировать ri, вычислить tg α i, найти их сумму
3. Предварительные значения фокусного расстояния вычислить по оси x и по оси y:
; 
(2.2)
где 
и 
– известные расстояния от центрального до i -го маркированного креста по осям x и y соответственно (мм); 
и 
– измеренные углы между направлениями на центральный и i -ый маркированный крест.
4. Вычислить окончательное значение фокусного расстояния АФА как среднее значение из 
и 
:
(2.3)
5. Значения дисторсии для точек, соответствующих центрам крестов, лежащих на координатных осях, вычисляют в два этапа. Сначала предполагают, что главная точка снимка совпадает с центральным крестом, т.е. 
и 
.
5.1. вычислить для каждого маркированного креста f· tg αi
5.2. Предварительные значения дисторсии находят для каждого маркированного креста по формулам:
; 
(2.4)
5.3. вычисляют Σδ´пр(х) и Σδ´лев(х) потом разность этих сумм Σδ´пр(х)- Σδ´лев(х)
5.4.вычисляют Σδ´пр(у) и Σδ´лев(у) потом разность этих сумм Σδ´пр(у- Σδ´лев(у)
5.5.вычисляют tg2αi отдельно поосям х и по у
5.6. вычисляют координаты главной точки:
; 
(2.5)
где 
и 
– предварительные значения дисторсии для точек, лежащих соответственно справа и слева от центрального креста (мм).
5.7.Вычисляют поправки Δδi(х) и Δδi(у) к предварительным значениям дисторсии зная координаты главной точки х0 и у0,:
; 
(2.6)
5.8.Окончательное значение дисторсии для каждой точки (креста) вычисляется по формулам:
; 
(2.7)
Результаты выполнения работы оформляются на специальном бланке (Приложение 4) с указанием номера варианта. Фокусное расстояние рассчитывают с точностью до 0,001 мм, 
вычисляют с точностью не менее 6 знаков после запятой. Предварительные значения дисторсии d¢ и поправки Dd вычисляют с точностью до 0,001 мм, а окончательное значение дисторсии – с точностью до 0,01 мм.
