Legaturile fotogrametriei cu alte discipline

Legaturile fotogrametriei cu alte discipline

Pe parcursul evolutiei tech fotogrametrice aceasta a avut stranse legaturi cu diferite discipline. Astfel fotogrametrie a fost influentata de aviatie, chimie, electronica, tehnica de calcul, matematica, astronomie, intr-un cuvant, toate disciplinele pe care le intalnim astazi in masuratorile terestre. Dupa cum se cunoaste, in present tehnologia fotogrametrica a ajuns in stadiul digital iar principalele influente care se manifesta acum, asupra fotogrametriei sunt legate de techinica prelucrarii digitale a imaginii.

Disponibilitatea imaginilor in forma digitala impreuna cu cresterea prelucrarii realizata pe PC deschide multe posibilitati pentru adaptarea tehnicilor din alte discipline. Prima dintre acestea este prelucrarea imaginii unde prelucrarea se realizeaza pe imaginea digitala prin intermediul calculatorului. Aceasta sucsecvent solicita diferite operatii astfel cum este: compresia prin care imaginea originala este convertita la o alta forma ce necesita un spatiu mai mic de stocare. Intarirea si restaurarea pentru a imbunatati calitatea unei imagini afectata de zgomot. Si de asemeneasegmentarea si descrierea ce reclama conversia in parti sau primitive, masurarea proprietatilor lor, si descrierea imaginii in termenii primitivelor si proprietatilor lor.

A doua disciplina legata de fotogrametrie este recunoasterea esantioanelor , o analiza pe PC a imaginilor care are ca rezultat extragerea automata a esantioanelor inteligente din imagini si recunoasterea din esantioane prin comparatie cu un set de esantioane tipic disponibil intr-un dictionar. Inteligenta artificiala implica studiul tehnicilor care permit PC-ului sa realizeze lucruri la care in prezent factorul uman e cel mai bun. Cand aceste tehnici sunt aplicate la imagini se vorbeste adesea de intelegerea imaginii ( image understranding) s i vedere cu PC-ul sau prin intermediu PC-ului (computer vision). Obiectivul major al acestora este sa rezolve descrieri semnificative ale obiectelor fizice de la imaginilor lor. Metodele intelegerii imaginii si vederii cu pc-ul se dezvolta in prezent accentuate le fiind incorporate in sistemele fotogrametrice sub forma de mijloace (functii) automate care reduc foarte mult sarcina operatorului uman, imbunatatesc robustetea si cresc eficienta.

Diviziunile fotogrametriei

Fotogrametria poate fii impartita in primul rand in raport cu domeniile in care are aplicatii foarte largi. Dupa cum se cunoaste, foarte multe aplicatii ale fotogrametriei se refera la reprezentarea suprafetei terestre sau a Pamantului. Toate aplicatiile care se refera la o astfel de topica sunt cuprinse in fotogrametria topografica. Restul aplicatiilor sunt incluse intr-un domeniu denumit fotogrametria netopografica. In continuare fotogrametria mai poate fii divizata in functie de modul preluarii imaginilor fotografice, imagini care conventional sunt denumite fotograme. In acest sens deosebim:

1.      Fotogrametria cosmic

2.      Fotogrametria aeriana

3.      Fotogrametria de la mica si scurta distanta

In continuare fotogrametria mai poate fii impartita dupa modul exploatarii imaginilor. Astfel avem:

1.      Fotogrametria planimetrica care se ocupa cu exploatarea imaginilor independente si

2.      Stereofotogrametria care trateaza exploatarea stereo-modelelor sau stereogramelor care reprezinta zona de dubla acoperire dintre 2 imagini.

PARTEA I

ELEMENTE DE OPTICA APLICATE IN FOTOGRAMETRIE

Schema de principiu a formarii imaginii prin obiectivul fotogrametric ideal.

Constructia imaginii printr-un obiectiv fotografic, deci implicit fotogrametric, se realizeaza conform legilor opticii geometrice. Corespunzator acestor legi, lumina se propaga intr-un mediu uniform, recti-liniar. De asemenea la interfata sau separatia dintre 2 medii, lumina, se poate refracta sau reflecta.

Un obiectiv fotogrametric ideal, trebuie sa indeplineasca urmatoarele 3 conditii:

1.      un fascicul de raze, fascicule denumit si omocentric, dupa ce traverseaza obiectivul fotogrametric trebuie sa ramana tot omocentric, deci un pct din spatial obiect se inregistreaza in spatial imagine tot printr-un pct.

2.      un plan dispus perpendicular pe axul optic sau axul principal al obiectivului, se inregistreaza in spatial imagine tot printr-un plan dispus perpendicular pe axul optic.

3.      un obiect plan dispus perpendicular pe axul optic, se inregistreaza in spatial imagine printr-o imagine asemenea cu obiectul.In figura 1 se prezinta schematic elementele principale ale obiectivului ideal.

FIGURA 1

Notatiile de pe figura 1 au urmatoarea semnificatie:

F si F' reprezinta punctele focale sau focalele obiectivului, F - focalul anterior si F' - focalul posterior

Segmental sau distant FF' reprezinta axul optic sau axul principal al obiectivului

F⁰F'⁰ reprezinta planele focale ale obiectivului : F⁰ planul focal anterior F⁰' planul focal posterior, plan care coincide cu planul imaginii data de obiectiv.

N1 si N2 sunt pctele nodale ale obiectivului. N1 - pctul de incidenta iar N2 pctul de emergenta.

H si H' sunt planele principale ale obiectivului

f0 si f'0 reprezinta distantele focale ale obiectivului, distante care in cazul obiectivului ideal sunt egale.

Cunoscand elementele principale ale obiectivului, putem sa construim razele conjugate, sau razele omoloage, care trec prin diferite pcte ale acesuia. Pentru aceasta putem sa folosim 2 centre de proiectie. Pentru spatiul obiect, drept centru de proiectie se poate folosi punctul nodal, anterior sau N1. Pentru spatiul imagine, centrul de proiectie poate sa fie reprezentat de punctul nodal posterior sau N2. Cele 2 centre de proiectie insa se pot cns confundate sau suprapuse, aceasta deoarece distanta respectiv spatiul dintre planele principale nu influenteaza mersul razelor din planul imaginii si de asemenea nu influenteaza nici dimensiunile imaginii.

Figura 2 reprezinta schematic imaginea P' corespunzatoare planului P dispus perpendicular pe axul principal al obiectivului la distanta finita T de centrul obiectivului.

FIGURA 2

Din figura 2 se poate obs ca planul imagine P' corespunzator planului P, plan imagine, care practic este conjugat cu planul P, imaginea P' se formeaza la o distanta l, mai mare decat distanta focala f0 a obiectivului. Daca planul P dispus perpendicular pe axul optic se deplaseaza in lungul acestuia departandu-se de centrul O al obiectivului, atunci cand ajunge la infinitul fotografic, imaginea sa P' se va forma in planul imagine astfel ca distanta l va fii egala cu distanta focala F'0.

Din studiul obiectivilor fotografici deci implicit ai celor fotogrametrici, se stie ca in structura acestora este prezent intotdeauna un dispozitiv mecanic denumit diagragma, care dimensioneaza deschiderea fascicolului de raze luminoase, ce traverseaza obiectivul.

FIGURA 3

In figura 3 se prezinta schematic diafragma DD a obiectivului fotogrametric. Prezenta diafragmei in structura obiectivului creeaza asa numitele centre de proeictie fizice sau pupila de intrare si respective pupila de iesire. La obiectivii simetrici centrele de proeictie fizice coincid cu centrele de proiecttie optice. In cazul obiectivilor nesimetrici insa la proiectarea spatiilor din obiectiv, apar mici deformatii, dar in mod practice acestea nu se iau in considerare.

Calculul distantei minime de fotografiere

Folosind schita din figura 4, vom deduce relatia care da distanta minima de fotografiere.

FIGURA 4

In figura 4 se poate observa ca pctul A din teren formeaza imaginea punctiforma A' intr-un plan deplasat fata de planul focal al obiectivului fotogrametric. Deci in planul pi' practic in planul pi care corespunde planlui focal se formeaza o imagine care are aspectul unei mici pete sau cerc de neclaritate ce are diametrul delta. Pt a calcula distanta D, distant ca efectiv e mai mica decat infiitul fotografic, distant pana la care punctele din spatial obiect se inregistreaza suficient de clar in spatiul imagine. Se porneste de la ecuatia lentilelor :

1/f' + 1/D = 1/f

Din aceasta relatie vom determina valoarea lui f'

RELATII: .

In (RELATII) f reprezinta distanta focala a obiectivului, d deschiderea obiectivului, iar delta este deiamtrul admisibil al petei de neclaritate care se formeaza in planul imagine. Diametrul petei de neclaritate se stabileste in functie de puterea de rezolvare a ochiului uman.

Pentru utilizarea ca senzor de imagine a emulsiei fotografice, puterea de rezolvare a ochiului uman, este determinate in table iar in cazul folosirii senzorului de imagine digital, de ex unei matrici de elemente senzitive CCD, puterea de rezolvare din studiile experimentale care practice echivaleaza cu pata de neclaritate, are diametrul de 2-10μ.