Аэрокосмические съемки

Аэрокосмические съемки

«Расчет пространственного разрешения съемочной системы»

Порядок выполнения работы

2.2.1. Оценочный расчет разрешающей способности изображения

Оценочный расчет разрешающей способности изображения, получен-ной цифровым фотоаппаратом, может быть выполнен с использованием следующего выражения:

(1)

где:

Rм- разрешающая способность матрицы фотоаппарата,

Rоб — разрешающая способность объектива фотоаппарата, полученная по, например, радиальной мире.

Вычисление разрешения матрицы:

(2),

где pi- размер пикселя фотоаппарата в миллиметрах.

Размер пикселя фотоаппарата берется из паспортных данных ЦФК или вычисляется, исходя из линейного размера и количества пикселов матрицы по длинной стороне.

Часто принимается, что объективы по соображениям оптимального со-отношения цена/качество конструируются с разрешающей силой, приблизительно равной разрешению матрицы.

2.2.2. Расчет разрешающей способности аэросъемочной системы

Изобразительное качество аэрофотосъёмочной системы оценивается разрешающей способностью изображения, которая зависит от:

ü яркостных характеристик снимаемых объектов и условий визирования;

ü характеристик слоя атмосферы, находящегося между объективом и ландшафтом;

ü сдвига изображения;

ü — характеристик оптической системы;

ü характеристик приемника излучения (ПИ).

Таким образом, аэрофотосъёмочную систему можно рассматривать как совокупность отдельных элементов, факторов (оптическая система, прием-ник излучения, фактор сдвига изображения, фактор влияния атмосферы), каждый из которых снижает разрешающую способность системы в целом.

Кроме того, разрешающая способность зависит от контраста соседних элементов изображения (объекта и фона), а также от порогового контраста приемника излучения. Под пороговым контрастом приемника излучения понимают минимальный контраст соседних деталей изображения, при котором они могут быть зарегистрированы раздельно. Если контраст изображения меньше величины порогового контраста приёмника (глаза, фотоплёнки, фото-преобразователя), то объект и фон на изображении неразличимы.

Для предварительной, до выполнения аэрофотосъемки, оценки разрешающей способности изображения с учетом перечисленных факторов, влияющих на качество аэрофотоизображения, рассчитывается функция передачи модуляции (ФПМ) аэрофотосъемочной системы и кривая порогового контра-ста приемника излучения. Пересечение этих кривых и позволяет приблизительно оценить разрешающую способность аэрофотоизображения.

2.2.3. Функция передачи модуляции (ФПМ) аэрофотосъемочной системы

Контраст изображения на выходе системы зависит не только от яркостных свойств объекта (изображения на входе), но и от размера деталей изображения или пространственной частотыN. При этом период миры Т- ширина темной линии и прилегающего к ней с одной стороны просвета, считая, что их ширина одинакова, пространственная частота N =(1/Т) – количество периодов, приходящееся на единицу длины, в направлении, перпендикулярном длиной стороне штриха миры. Частота миры может изменяться постепенно – в радиальной мире, или возрастать по какому-либо закону (например, в геометрической прогрессии).

При фотографировании миры постоянного контраста с увеличивающейся пространственной частотой N, контраст изображения миры на выходе системы (на изображении) уменьшается с увеличением N, то есть изображение штрихов миры с высокой пространственной частотой передаётся с уменьшением яркостных различий. Функция, характеризующая снижение контраста изображения на выходе системы по отношению к контрасту изображения на входе в зависимости от пространственной частоты N, называется функцией передачи модуляции (ФПМ). Строго говоря, она должна определяться по си-нусоидальной мире, т.е. тест-объекту, освещенность за которым изменяется по синусоидальному закону.

2.2.3.1. Коэффициент модуляции Татм.

Коэффициент модуляции Татм определяет влияние атмосферы:

(6)

Таким образом, в первом приближении можно считать, что коэффициент модуляции Татм , определяющий влияние атмосферы на контраст изображения, не зависит от частоты N. Вычисляется как отношение контраста, формируемого в плоскости изображения с учетом влияния атмосферной дымки, отнесенного к контрасту ландшафта. Модуляционный контраст ландшафта:

2.2.3.2. ФПМ аэрофотосъёмочных объективов

ФПМ аэрофотосъёмочных объективов определяют на стадии проектирования. В результате исследования большого числа объективов была получена эмпирическая формула:

2.2.2.3. Расчет ФПМ сдвига изображения

При выполнении аэрофотосъёмки из-за линейных и угловых перемещений АФА во время экспонирования кадра возникает сдвиг изображения, который влияет на ФПМ аэросъёмочной системы, хотя и не является её физическим звеном. Для оценки влияния сдвига используют формулу