SU1016672A1 - Устройство дл получени цифровой модели рельефа - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к фотограмметрии , а именнок устройствам дл  измерени  пространственных координат точек объекта сложной формы

. Известно устройство, содержащее оптическую систему, блок фотографи- i .ровани  изображени  объекта и запоминающий блок f 1 ,

В устройстве исследуемый объект фотографируют, по полученным стереоснимкам с учетом элементов внутреннего и внешнего ориентировани  оптической системы определ ют пространственные координаты точек объекта.

Кроме того, известны устройства, содержащие оптическую Систему, в плоскости изображени  которой установлена фотоприемна  матрица 2 .

Недостатками известных устройств  вл ютс  сложность процесса определени  пространственных координат точек объекта, так как он включает получение стереоснимков, их взаимное ориентирование и разпозначение на стереоснимках идентичных точек, и низка  производительность процесса.

Цель изобретени  - увеличение производительности процесса получени  цифровой модели рельефа.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  получени  цифровой модели рельефа, содержащее оптическую систему, в плоскости изображени  которой установлена фотоприемна  матрица, выполненна  в.виде совокупности m фотоприемных линеек, состо щих из п фоточувствительных элементов и запоминающий блок, введены импульсный генератор, последовательно соединенный с двоичным счетчиком, и блок анализа, состо щий из ni идентичных интегральных схем, в каждую из которых вход т (п-1) дифференциальна  схема (п-1) пороговое устройство, (п-2) элемента И,, (п-2) вентильные схемы, () двоичных регистра и вычислительный блок, причем кажда  интегральна  схема соединена с одной из фотоприемных линеек так, что 1выходы каждого 1-го и (i+l)-ro фоточувствительньгх элементов подключены к входам i-й дифференциальной схемы, выход которой подключен к входу I-го Порогового устройства, единичный выход которого соединен с входом i-ro элемента И, нулевой - с входом (i-l)ro элемента И, а выход 1-го элемента И подключен к разрешающему

входу 1-й вентильной схемы, при этом вход каждого }-го двоичного регистра подключен к выходу 1-й вентильной схемы , а его выход - к входу (1 + 1)-й вентильной схемы, вход первой вентильной схемы соединён с выходом двоичного счетчика, выход (п-2)-й вентильной схемы соединен с одним входом вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, а выход подключен к | запоминающему блоку.

На фиг. 1 представлена обща  функциональна  схема устройства; на фиг.2логическа  схема блока анализа.

Устройство содержит оптическую систему 1, фотоприемную матрицу 2, выполненную в виде идентичных фотоприе «4ых линеек-, блок 3 анализа, импульсный генератор 4,двоичный счет-, чик 5 и запоминающий блок 6.

Логическа  схема блока анализа 3, (фиг. 2) содержит р д дифференциальных схем 7, пороговые устройства 8, логические элементы И 9, вентильные : схемы 10, р д двоичных регистров 11 и вычислительное устройство 12, и показаны св зки блока 3 анализа с линейкой фоточувствительных элементов 13, двоичным счетчиком 5 и запоминающим блоком 6.

Изображение исследуемого объекта ,с помсм1ью оптической систекы 13 (фиг. 1) строитс  на поверхности фотОприемной матрицы 2, котора  вместе с оптической системой перемещаетс  пр молинейно и параллельно плоскости изображени . При этом точки изображени  движутс  относительно фотоприемной матрицы вдоль параллельных пр мых , а скорости их завис т от рассто  НИИ Z от соответствующих точек объекта До передней главной плоскости оптической системы. Эта зависимость имеет вид -fr, (О где V - скорость перемещени  устройства относительно исследуемого объекта; скорость перемещени  точки изображени ; удаление соответствующей томки объекта; фокусное рассто ние объекта. Скорости точек изоб ражени  равны , . v-Y (2) где L линейный размер пол  зрени  оптической системы в направлении движени ; врем  прохождени  точки изображени  через поле зрени;) оптической системы. .С помое{ью блока 3 анализа выдел ют контурные точки изображени  и определ ют их скорости v или врем  Т, а которое различные контурные точки . проход т через поле зрени  оптической системы и по формуле определ ют удаление точек объекта от главной плоскости оптической системы. Величины Z дл  каждой контурной,точки записывают на запоминающий блок 6, в результате чего в нем формируетс  цифрова  модель рельефа пространственнЬго объекта, в которой сами величины представл ют одну координату точек объекта, а адреса этих величин в запоминающем устройстве несут информацию о двух других координатах точек пространственного объекта. Вьщеление контурных точек и определение их скоростей осуществл етс  следующим образом. Импульсы, вырабатываемые импульсным генератором k, поступают на двоич ный счетчик 5 увеличива  наход щийс  на счетчике код на единицу. Таким образом, в каждый момент на счетчике находитс  код времени, единицей, измерени  которого  вл етс  период импульсного генератора. Сигналы с выходов фоточувствительных элементов k и 13 (фиг. 2) поступают на входы дифференциальных схем 7 выходной сигнал которых пропорционален абсолютной величине разности вход ных сигналов и, с ледова тел I но, пропорционален разности освещенностей соседних фоточувствительных элементов 13 и 1 . Выходные сигналы с дифференциальных схем 7 поступают на входы пороговых устройств 8, устанавливающихс  в единичное состо ние, когда входной сигнал превышает рпределенную пороговую величину, vi в нулевое состЬ ние в противном случае. Таки.м образом, там, где имеет место большой перепад  ркости изображени  вдоль линейки фоточувствительных элементов. Т.е. в контурных точках, пороговые устройства 8 устанавливаютс  в единичное состо ние. В единичном состо нии на единичных выходах пороговых . - . 10 2.,4 устройств 8, обозначенных на схеме цифрой 1, устанавливаютс  nbteHциалы 1, а на нулевых, обозначенных цифрой О - потенциалы О (в нулевом состо нии наоборот). Кажда  пара соседних пороговых устройств 8 и 15 подключена разноименными выходами к логическому элементу И 9. на выходе которого устанавливаетс  потенциал 1 тогда и только тогда, когда оба входных сигнала имеют потенциал 1. Вследствие этого никакие два срседних элемента. И 9 и 16 не могут одновременно иметь единичный выходной сигнал. Единичный ;игнал с выхода элемента И поступает на разрешающий вход вентильной схегш 10. Б этом случае код, наход щийс  на счетчике 5 подключенном к входу вентушьной схемы, поступает на регистр 11, подключенный к выходу вентильной схемы 10. Пусть изображение исследу&мого объекта переме)(аетс  относительно фоточувствительных элементов каждой линейки в направлении, указанном на фиг. 2 стрелкой. При по влении на фо- . точувствительной поверхности контурной точки пороговое устройство С устанавливаетс  в единичное состо ние, тогда как пороговое устройство 15 еще находитс  в нулевом состо нии. Эле- . нент И 9 единичным потенциалом открывает вентильную схему 10 и код, наход щийс  на двоичном счетчике, переноситс  на регистр 11. При дальнейшем перемещении контурной точки по линейке фоточувствительных элементов этот же код аналогичным образом пepeнocиtсй на регистр 17, и т.д. до (п-3) регистра 18. Таким образом, вместе с движусдейс  точкой переноситс  код времени по влени  контурной точки на фоточувствительной поверхности. При достижении контурной точкой конца фотоприемной линейки этот код поступает в вычислительное устройство 12, где он вычитаетс  из увеличившегос  к этому времени кода, наход щегос  на счетчике 5. Полученна  разность кодов равна количеству импульсов К, выработанных импульсным генератором за врем  перемещени  контурной точки по строке фоточувствительных элементов 13 и Н. Врем  перемещени  Т контурной точки определ етс  выражением т К. , где К - разность кодов на входах уст ройства 12; f - частота импульсного генерато ра k, Откуда удаление соответствующей точки объекта от главной плоскости оптической системы в соответствии с формулой (3) Судет с V 1 .(г 2 F (Ь) Скорость V не об зательно должна быть посто нной. Необходимо только, чтобы частота импульсного генератора Ц была пропорциональна ей: f oC-v ,(6) где коэффициент пропорциональнЬс ти, равный количеству импульсов, выр ботанных генератором 4 при перемещении устройства на единицу длины. В этом случае количество импульсов К, выработанных генератором k за врем  прохождени  контурной точки изебраже ни ,по строке фоточувствительных эле ментов 13 и И не зависит от скорост V U удаление z определ етс  по форму ле, в которую не входит скорость перемещени  устройства К С К где С - посто нна  величина, Вычисление рассто ний от главной плоскости объектива 1. до точки объект та по формуле (7) осуществл етс  в вычислительном устройстве 12, с выхода которого полученные величины поступают в запоминающий блок 6. . . Итак, изобретение позвол ет полу-j, мать цифровую модель рельефа пространственного объекта в реальном времени , т.е, в процессе перемещени  устройства относительно исследуемого объекта. Если скорость перемещени  устройства равна 500 м/с, а масштаб изображени , сформированного оптической системой 1:10000, то цифрова  модель рельефа объекта, соответствующе го изображению 30-30 см будет получена за 6 с, тогда как врем  обработки стереопары снимков формата 23 6 см с целью получени  информации о рельефе объекта на цифровой автоматической картосоставительской системе DAMCS фирмы IBM составл ет около часа . Таким образом, изобретение обеспечивает многократное увеличение производительности процесса определени  пространственных координат точек объекта. Он может быть использован при автоматическом получении топографических карт местности, дл  контрол  поверхностей сложной формы в технологии , в медицине и т.п.

Фиг.

Claims (1)

1. . УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ РЕЛЬЕФА, содержащее оптическую систему, в плоскости изображения которой установлена фотоприемная матрица, выполненная в виде совокупности m идентичных фотоприемных линеек, состоящих из η фоточувствительных элементов, и запоминающий блок, отличающееся темо, что, с целью увеличения производительности процесса получения цифровой модели рельефа, в него введены импульсный генератор, последовательно соединенный с двоичным счетчиком, и блок анализа, состоящий из m идентичных интегральных схем, в каждую из которых входит (п-1) дифференциальная схема, (п-1) пороговое устройство, (п-2) элемента И, (п-2) вентильные, схемы, (п-3) двоичных регистра и вычислительный блок, причем каждая интегральная схема соединена с одной из фотоприемных линеек так, что выходы каждого ί-го и (i+1)~ro фоточувствительных элементов подключены к входам ί-й дифференциальной схемы, выход которой подключен к входу i-ro порогового устройства, единичный выход которого соединен с входом i-ro элемента И, нулевой - с входом (i-1)-ro элемента И, а выход i-ro эле- g мента И подключен к разрешающему входу i-й вентильной схемы, при этом . вход каждого'i-r-o двоичного регистра подключен к выходу i-й вентильной схемы, а его выход - к входу (|+1)-й вентильной схемы, вход первой вентильной схемы соединен с выходом двоичного счетчика, выход (п-2)-й вен-., тильной схемы соединен с одним входом вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, а выход подключен к запоминающему блоку.