МЕТОД ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОННОГО ТЕСТ-ОБЪЕКТА


DOI: http://dx.doi.org/10.21122/2220-9506-2017-8-4-374-385

Полный текст:


Аннотация

При проектировании устройств для дистанционного зондирования Земли большое внимание уделяется оценке уровня дисторсии объективов и обеспечения требуемых значений точности при геометрической калибровке оптико-электронных систем в целом. Среди существующих средств, предназначенных для геометрической калибровки оптических систем, наибольшее распространение получили тест-объекты. Целью проводимых исследований являлось создание метода автоматического расчета поправочных коэффициентов дисторсии, а также обеспечение точности в процессе измерения на уровне 3 мкм.

Предложен метод проведения геометрической калибровки элементов внутреннего ориентирования оптической системы на основе электронного тест-объекта. Представлен расчет яркостного изображения строки теста из его многоспектрального изображения и определение положения экстремумов фильтрованного сигнала. Показано соотношение между величиной дисторсии и заданными значениями центра интервала. Рассмотрены три варианта электронных тест-объектов с различным шагом и размером элементов. Установлено, что оптимальным является калибровочный элемент размером 3 × 3 пикселя, это обусловлено формой субпикселей, имеющих соотношение сторон излучающих площадок примерно 1 : 3. В качестве шаблона для построения электронного тест-объекта целесообразно использовать IPS матрицы. Представлена функциональная схема экспериментального контрольно-измерительного стенда на базе коллиматора и оптической скамьи ОСК-2ЦЛ. Установлено, что тест-объекты с шагом сетки 4 и 8 пикселей не могут обеспечить изображение, удовлетворяющее требованиям качества и разрешения в связи с неколлимированным излучением активных площадок и рассеянием на оптических поверхностях – существенно нарушается форма элементов. Для анализа величины дисторсии наилучшим образом подходят тест-объекты с шагом сетки 12 пикселей.

Представлены графики зависимости приращения координат от номера элемента для двух фотографических объективов Canon серии EF-S 17-85 f/4-5.6 IS USM и EF-S 18-55 f/3.5-5.6 IS II. Проведены расчет значений и оценка величины дисторсии в краевых зонах, которая соответственно составила 43 мкм и 51,6 мкм. Описана методика и алгоритм программной реализации. Указаны возможные направления развития метода.


Об авторах

Д. А. Кожевников
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
пр-т Независимости, 65, г. Минск 220013


Р. В. Фёдорцев
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Адрес для переписки: Фёдорцев Р.В. – Белорусский национальный технический университет, пр-т Независимости, 65, г. Минск 220013,   e-mail: feod@tut.by



Список литературы

1. Cramer, M. EUROSDR network on digital camera calibration / M. Cramer // International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. – 2004. – Vol. 35, Part B6. – P. 204–209.

2. Schuster, R. Calibration of the ADS40 airborne digital sensor / R. Schuster, B. Braunecker // International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. – 2000. – Vol. 33, Part B1. – P. 288–294.

3. Alharthy, A. Laboratory self-calibration of a multi-band sensor / A. Alharthy, J. Bethel // International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. – 2001. – Vol. 34, Part 3A. – P. 23–28.

4. Ежова, К.В. Математическое моделирование фотограмметрической дисторсии / К.В. Ежова // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. – 2006. – Вып. 26. – С. 235–239.

5. Комиссаров, Д.В. Методика калибровки цифровых неметрических камер для наземных лазерных сканеров / Д.В. Комиссаров, А.В. Комиссаров [Электронный ресурс]. – 2006. – Режим доступа: http:// www.geoprofi.ru/default.

6. Кочкуров, С.А. Измерение и коррекция искажений изображения, вызванных дисторсией объектива сканера / С.А. Кочкуров [Электронный ресурс]. – 2004. – Режим доступа: http://skochkurov.narod.ru/Distortion Paper.html

7. Brown Duane С. The Bundle Adjustment – Progress and Prospects. XIII Congress of the International Society for Photogrammetry. Helsinki, 21 (3), 1976. – Melbourne (Florida – USA): DBA Systems, 1976. – 33 s., 12 obr. Signature: K39684.

8. Кульчицкий, А.А. Исследование моделей калибровки камер технического зрения для программной компенсации искажений в системах контроля геометрических параметров объектов / А.А. Кульчицкий// Инновационная наука. – 2015. – № 10. – С. 86–91.

9. Цифровые зеркальные камеры EOS и компактные системные камеры Canon EOS 60D [Электронный ресурс]. – 2017. – Режим доступа: https://www.canon.ru/for_home/product_fiigital_slr/eos_60d/.

10. Объектив EF-S Lenses Canon EF-S 17–85 mm f/ 4–5,6 IS USM [Электронный ресурс]. – 2017. – Режим доступа: https://www.canon.ru/lenses/ef-s-17-85mm-f-4-5-6-is-usm-lens/

11. Объектив EF-S Lenses Canon EF-S 18–55 mm f / 3,5–5,6 IS II. [Электронный ресурс]. – 2017. – Режим доступа: https://www.canon.ru/lenses/ef-s-18-55mm-f-3-5-5-6-is-ii-lens/


Дополнительные файлы

Для цитирования: Кожевников Д.А., Фёдорцев Р.В. МЕТОД ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОННОГО ТЕСТ-ОБЪЕКТА. Приборы и методы измерений. 2017;8(4):374-385. DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-4-374-385

For citation: Kozhevnikov D.A., Feodortsau R.V. THE METHOD OF GEOMETRIC CALIBRATION OF OPTOELECTRONIC SYSTEMS BASED ON ELECTRONIC TEST OBJECT. Devices and Methods of Measurements. 2017;8(4):374-385. (In Russ.) DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-4-374-385

Просмотров: 41

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)