CC BY
147
МЕТОДИКА КАЛИБРОВКИ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ СНИМКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ТРЕХКАМЕРНОЙ ФОТОГРАФИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ С БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Александр Сергеевич Костюк
ООО “ЛАГ”, 644008, г. Омск, ул. Сибаковская, 4, инженер-геодезист, тел. (913) 9762937, email: kas-55@yandex.ru
Андрей Леонидович Быков
ООО “ЛАГ”, 644008, г. Омск, ул. Сибаковская, 4, инженер-геодезист, тел. (913) 9798280, email: abu-ll@yandex.ru
Леонид Васильевич Быков
ООО “ЛАГ”, 644008, г. Омск, ул. Сибаковская, 4, зам. директора, кандидат технических наук, доцент, тел. (913) 9709701, e-mail: blv-55@yandex.ru
Представлена конструкция трехкамерной фотоплатформы, установленной на специально разработанном беспилотном летательном аппарате ПП-45. Рассматриваются вопросы калибровки снимков и сшивки изображений. Представлены результаты калибровки камер, оценки производительности и качества экспериментальной аэрофотосъемки.
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, трехкамерная фотоплатформа, калибровка снимков, сшивка изображений.
CALIBRATION TECHNIQUE AND PRELIMINARY PROCESSING IMAGES OBTAINED THREE-CHAMBER PHOTOGRAPHIC SYSTEMS WITH UNMANNED AERIAL VEHICLES
Alexandr S. Kostyuk
ООО “LAG”, Omsk, 644008 Sibakovskaya st. 4, engineer, tel. (913)9762937, e-mail: kas-55@yandex.ru
Andrey L. Bykov
ООО “LAG”, Omsk, 644008 Sibakovskaya st. 4, engineer, tel. (913)9798280, e-mail: abu-ll@yandex.ru
Leonid V. Bykov
ООО “LAG”, Omsk, 644008 Sibakovskaya st. 4, vice director, PhD, lecturer, tel. (913)9709701, e-mail:blv-55@yandex.ru
In article describes three-chamber photoplatform mounted on a specially developed unmanned aircraft PP-45. Report results of calibration cameras. Consider problems of cross-linking images and the joint photogrammetric image processing. The results of evaluation performance and quality of experimental aerial photography.
Key words: unmanned aerial vehicle, three-chamber photoplatform, the calibration images, imagestitching.
Вопрос повышения производительности и качества аэрофотосъемки, выполненной с беспилотного летательного аппарата (БПЛА), является актуальным. Сверхлегкий летательный аппарат, весовой категории до 5 кг, невозможно удержать на маршруте с необходимой точностью даже при незначительном ветре. Лучшие образцы автопилотов гарантируют приемлемое качество съемки при скорости ветра до 4 м/сек. Реальная аэросъемка выполняется при скорости ветра 5-15 м/сек. В этих условиях выдержать заданные параметры фотографирования невозможно. Одним из вариантов решения проблемы является увеличение поля зрения фотографической системы. Исходя из этого предположения, нами разработана трехкамерная фотоплатформа, обеспечивающая значительное увеличение захвата территории одним кадром. Для установки фотоплатформы разработан новый многоцелевой БПЛА ПП-45 [1]. Конструкция фотоплатформы представлена на рис. 1.
Рис. 1. Трехкамерная фотоплатформа
При такой аэросъемке существенно увеличивается захват территории с одного маршрута, продольное ориентирование кадра вдоль маршрута создает благоприятные условия для выдерживания продольного перекрытия снимков, а перспективные снимки гарантируют обеспечение поперечного перекрытия между маршрутами.
Одной из ключевых проблем является калибровка камер и учет ее результатов при фотограмметрической обработке снимков. Калибровка камер выполняется с использованием плоского тест-объекта по методике, разработанной авторами [2]. Для полной калибровки камер координаты узловой точки объектива определяются с помощью электронного тахеометра. Методикой предусматривается трехкратное фотографирование тест-объекта каждой съемочной камерой. По результатам обработки всех снимков определяются усредненные параметры калибровки. Результаты калибровки трехкамерной фотографической системы с использованием разработанной методики представлены в таблице.
Таблица. Результаты калибровки трех камер фотоплатформы
Левая камера Элементы внутреннего ориентирования
£, мм 5,086
х0, мм -0,008
у0, мм 0,015
Центральная камера £, мм 5,080
х0, мм 0,006
у0, мм 0,007
Правая камера £, мм 5,080
х0, мм -0,004
у0, мм 0,008
Результатом калибровки являются элементы внутреннего ориентирования и снимки, приведенные к центральной проекции или параметры калибровки в виде элементов внутреннего ориентирования и коэффициентов полинома, описывающего дисторсию изображения.
При аэрофотосъемке любительскими камерами приходится обрабатывать большое количество изображений, что снижает скорость фотограмметрической обработки снимков. Существенно повысить производительность такой обработки можно за счет предварительного объединения снимков в единый псевдопанорамный кадр. Для этого калиброванные снимки, полученные одновременно с помощью фотоплатформы, сшиваются в единый растр. Затем фототриангуляционная сеть строится по сшитым растрам. Исследования, выполненные нами ранее, показывают, что методические ошибки, возникающие при сшивке снимков, не превышают случайных погрешностей измерений. На рис. 2 показан сшитый растр, для сравнения приведен центральный снимок триплета.
Рис. 2. Центральный снимок и сшитый растр из трех изображений
Сравнение площади территории, отобразившейся на снимках (рис.2), показывает, что сшитый кадр охватывает на 80% большую площадь местности, чем один исходный снимок. За счет перспективных снимков достигается жесткость межмаршрутных связей, что повышает точность фотограмметрических построений.
Широкий захват территории за счет дополнительных перспективных снимков, оперативная калибровка камер, объединение трех одновременно полученных снимков в единый растр обеспечивают существенное повышение производительности и качества аэросъемки, а также фотограмметрической обработки снимков, полученных с БПЛА.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Погарский, П.М. Научно-исследовательская лаборатория «Малые беспилотные аппараты» http://www.omgtu.ru/scientific activities/innovative structure/research_laboratories/njl quot small unmanned vehicles quot/Научно-исследовательская
2. Быков, В.Л. Полевая калибровка снимков с использованием средств спутникового позиционирования/ В Л. Быков // Геодезия и картография — 2007 — №9.-С 39-43
© А.С. Костюк, А.Л. Быков, Л.В. Быков, 2012
