Brevet FR2192290A1 — publié le 19740208

On sait que, étant donné une paire de photogrammes stéréoscopiques d'un objet, pris avec un appareil photographique placé dans deux positions et, dans certaines limites, orienté de manière quelconque, le stéréocomparateur est l'instrument photogrammétrique qui permet de mesurer les coordonnées rectangulaires (x1, y1 sur le premier photogramme, x2, y2 sur le second photogramme) qui définissent - par rapport à un système d'axes orthogonaux définis sur ces photogrammes - la position des deux images I1 et I2 qui correspondent à un même point P de l'objet photographié. Tout stéréocomparateur est donc équipé de deux porte-plaque dont chacun est animé de deux mouvements dans des directions perpendiculaires qui permettent d'amener sur l'axe de deux optiques de collimation les deux images li et I2. Lorsque I1 et I2 sont collimatées, l'opérateur voit l'image stéréoscopique de l'objet et un unique repère stéréoscopique de collimation appliqué sur l'objet au niveau du point P; les coordonnées de I1 et I2 peuvent ainsi être lues sur des règles graduées ou des dispositifs équivalents. Les mouvements nécessaires pour déplacer les images li et I2 sur les axes des optiques de collimation peuvent être réalisés de manières différentes, à savoir a) les mouvements peuvent être réalisés de manière indépendante dans les deux porte-plaque; b) on peut monter un porte-plaqt sur un chariot animé de deux mouvements x, y et monter sur ce chariot un autre chariot animé de deux mouvements x, y sur lequel est disposé l'autre porteplaque; dans ce cas, le mouvement du premier porte-plaque détermine un mouvement semblable du second porte-plaque, mais celui-ci peut être à son tour déplacé dans deux directions perpendiculaires par rapport au premier; en bref, les deux porte-plaque sont raccordés mécaniquement, mais l'un des deux peut subir des déplacements par rapport à l'autre; une variante de ce schéma, qui permet de ne pas superposer les chariots, est basée sur l'utilisation de mécanismes différentiels : en agissant sur la couronne du différentiel, on détermine un mouvement égal des deux porteplaque, tandis qu'en agissant sur le satellite du différentiel, on détermine le mouvement d'un porte-plaque par rapport à l'autre; c) les mouvements peuvent être réalisés de manière indépendante sur les optiques de collimation; d) les mouvements peuvent être réalisés sur les optiques de collimation de manière coordonnée mécaniquement, de façon correspondante à ce qui a été indiqué dans le paragraphe b) pour les porte-plaque; e) les mouvements peuvent être répartis : les porte-plaque peuvent se déplacer de manière indépendante ou coordonnée mécaniquement dans la direction x, et les optiques de collimation peuvent se déplacer de manière indépendante ou coordonnée mécaniquement dans la direction y; ou bien vice versa, on peut déplacer les porte-plaque de manière indépendante ou coordonnée mécaniquement dans la direction y et les optiques de collimation peuvent se déplacer de manière indépendante ou coordonnée mécaniquement dans la direction x; f) les mouvements des porte-plaque et/ou des optiques de collimation peuvent être également déterminés de manière polaire, c'est-à-dire qu'au lieu de s'effectuer avec deux mouvements dans deux directions perpendiculaires, le déplacement d'un porte-plaque et/ou d'une optique de collimation peut être réalisé au moyen d'une rotation et d'une translation dans la direction correspondant à cette rotation. Essentiellement - d'après l'invention - dans le dispositif de commande d'un stéréocomparateur, certains des mouvements d'exploration stéréoscopique des photogrammes pour la restitution sont exécutés par commande manuelle et un calculateur électronique - numérique ou analogique - reçoit les informations et les traite pour obtenir des données complémentaires relatives à un autre mouvement au moins; des moyens sont prévus pour traduire en mouvement ces données complémentaires. Le mouvement d'exploration stéréoscopique des photogrammes pour la restitution des points isolés peut se produire par commande manuelle en ce qui concerne trois mouvements, et au moyen d'une information élaborée et appliquée par le calculateur en ce qui concerne le quatrième mouvement. Selon un autre mode de réalisation possible, le mouvement d'exploration stéréoscopique des photogrammes, pour la restitution d'une courbe de niveau d'une altitude déterminée, peut s'effectuer par commande manuelle en ce qui concerne les deux mouvements (x1, y1) et au moyen d'informations élaborées et appliquées par le calculateur en ce qui concerne les deux autres mouvements (x2, y2). L'invention pourra de toute façon être bien comprise à l'ai de des dessins ci-annexés qui représentent des schémas de réalisation et des schémas explicatifs. La figure 1 est un scéma de principe. La figure 2 représente, à titre d'exemple, une forme de réalisation cinématique. Cela dit - polir mettre bien en évidence l'essentiel du dispositif qui constitue l'invention - on notera que, pour collimater les images li et I2 et déterminer ainsi les coordonnées correspondantes x1, y1, x2, y2, l'opérateur de l'instrument doit agir (à la main ou avec interposition de moteurs) sur quatre volants qui déterminent, quelle que soit la structure mécanique du stéréocomparateur, quatre mouvements, à savoir des porte-plaque, ou des optiques de collimation ou de quelque manière répartie des porte-plaque et des optiques de collimation.Après qu'a été réalisée la collimation des images I1 et I2 d'un point P, ltopéra- teur doit encore agir sur quatre mouvements pour collimater les images I'1 et I'2 d'un autre point P', le nombre de mouvements imposés ne pouvant être réduit que dans le cas d'un objet plan et photographié dans des conditions nadirales, conditions qui ne se réalisent presque jamais, en particulier en photogrammétrie aérienne. Le dispositif de la présente invention est relatif à un raccordement particulier d'un stéréocomparateur à un calculateur électronique, numérique ou analogique, réalisé de telle manière qu'en conservant l'action manuelle de l'opérateur pour trois des quatre mouvements, le quatrième mouvement s'effectue automatiquement par traduction en mouvement des informations élaborées par le calculateur. C'est ainsi par exemple que la collimation du point P pourra être réalisée par les mouvements manuels x1, y1, x2, tandis que le mouvement Y2 est commandé par le calculateur. Ce type de raccordement permet donc de réaliser un restituteur photogrammétrique analytique, en ce sens que les informations envoyées au calculateur par les trois positionnements manuels, afin que celui-ci puisse élaborer l'information qui détermine le quatrième mouvement, permettent également d'obtenir les coordonnées X, Y, Z du point collimaté par rapport à une référence intrinsèque à l'objet photographié (restitution d'un point). Les coordonnées X, Y, Z calculées peuvent etre lues sur des dispositifs d'affichage et fournir les informations pour le fonctionnement d'un traceur de courbe plane qui permet la restitution graphique, sur une feuille de dessin, des positions planimétriques de l'objet photographié, ou bien la construction d'une carte à l'échelle de l'objet. Mais un tel dispositif de raccordement ne permettrait que la restitution point par point de l'objet, alors que dans un restituteur photogrammétrique usuel, l'opérateur a la possibilité de repérer une courbe de niveau de l'objet photographié, c'est-à-dire la ligne d'intersection entre l'objet et un plan Z = constante. Pour avoir cette possibilité dans le dispositif de raccordement, il faut prévoir l'asservissement d'un second mouvement au calculateur : ainsi, s'il a été prévu l'asservissement d'un mouvement y pour la restitution point par point, il est nécessaire de prévoir également, pour le repérage des courbes de niveau, l'asservissement d'un mouvement x ou vice versa, s'il est prévu l'asservissement d'un mouvement x pour la restitution point par point, il faut prévoir également l'asservissement d'un mouvement y pour le repérage de la courbe de niveau. Lors de la restitution d'une courbe de niveau, l'opérateur détermine donc deux des quatre mouvements par commande manuelle, tandis que le calculateur détermine les deux autres. La courbe de niveau est repérée, ctest-à-dire individualisée, si l'opérateur fait en sorte, en agissant sur les deux mouvements à sa disposition, que le repère stéréoscopique de collimation (résultant de la fusion des deux repères effectifs) se déplace en restant toujours collé à l'image stéréoscopique de l'objet. I1 y a lieu de définir maintenant les bases de la théorie sur lesquelles est fondé le raccordement selon l'invention entre stéréocomparateur et calculateur électronique. Les caractéristiques du raccordement stéréocomparateurcalculateur, de manière à réaliser un restituteur analytique, sont dictées par les résultats d'une théorie de photogrammétrie analytique dont les lignes générales seront données brièvement ci-après. Sur la figure 1, 1 et 02 indiquent les points de prise des photogrammes; p est la distance principale de l'appareil de prise de vues (distance focale); le trièdre 01 x1ylzl a son origine en 01, l'axe Zl coïncidant avec l'axe de l'appareil de prise de vues et les axes x1, y1 étant parallèles aux axes définis par les quatre repères sur le photogramme.Mutatis mutandis, il en va de même pour le trièdre 02 x2y2z20 On a désigné par Q la longueur du segment 0102 Un trièdre 1 XYZ a son origine en 0î, l'axe X coïncidant avec la droite passant par 0102 et le plan XZ contenant l'axe Z1, d'où il résulte certaines simplifications de calcul. L'objet photographié a pour référence le trièdre ENQ. On sait d'après la théorie qu'il existe la relation suivante entre les coordonnées rectangulaires x1yl et les coordonnées rectangulaires x2y2 a12 X1 + a22 y1 + a32P b b12 x2 +b22 22 + b32p (1) a13 x1 + a23 y1 + a33p b13 x2 + b23 Y2 + b33p dans laquelle les termes a.. sont six des neuf cosinus directeurs qui définissent l'orientation du trièdre 1 x1ylzl par rapport au trièdre 0i XYZ et les termes b.. sont six des neuf cosinus directeurs qui définissent l'orientation du trièdre 02 x2y2z2 par rapport au trièdre 0 XYZ. I1 est évident qu'à partir de la relation (1), on peut déterminer la valeur de y2 en fonction de x1, y1 et x2, une fois qu'on connaît les cosinus directeurs a.., b. et la distance principale p. Les procédés analytiques pour déterminer les cosinus directeurs sont connus; par conséquent, si les valeurs des cosinus directeurs et la valeur de la distance p sont disponibles dans la mémoire du calculateur et si les informations numériques, relatives aux valeurs x1, y1 et x2 sont introduites dans le calculateur par des interfaces électroniques appropriés, on peut déterminer y2 par un programme de calcul, puis, au moyen d'un autre interface, envoyer l'information y2 convenablement transformée en quantité analogique au porte-photogramme (ou à l'optique de collimation) du stéréocomparateur. Selon un mode de réalisation possible, la mise sous forme numérique des informations x1, y1, x2 est effectuée au moyen de générateurs d'impulsions lOx1, lOy1, lOx2, lOy2, calés sur les vis de mesure du stéréocomparateur, pour fournir les impulsions destinées au calculateur, tandis que la conversion en quantité analogique de l'information numérique y2 (provenant du calculateur) s'effectue au moyen d'un moteur pas à pas lly2, calé sur la vis correspondante (figure 2). Si l'on désigne par l la distance 0102, on démontre que les coordonnées du point P par rapport au trièdre 0 XYZ peuvent être calculées par les formules et, par rapport au trièdre O ENQ, par les formules E = pXp c11 + Yp c21 + Zp c31] + E01 N p = [Xp c12 + Yp C22 + C32] + N01 Q p A c13 + Yp c23 + Zp c33] * Q01 (3) dans lesquelles A est un facteur d'échelle, les termes c.. sont les cosinus directeurs du trièdre O XYZ par rapport au trièdre O ENQ et E01, N01, Q01 sont trois translations. On connaît les procédés qui permettent de calculer les cosinus directeurs cij, le facteur # et les translations. Etant donné que ces données sont disponibles dans le calculateur - où elles ont été placées préalablement - on dispose de tous les éléments pour le calcul de Ep, Np, Qp Ces coordonnées peuvent être utilisées pour le fonctionnement d'un traceur de courbes, selon ce qui a été indiqué précédemment. La série de calculs exécutés par le calculateur et relatifs aux formules (1), (2) et (3) doit être effectuée avec une rapidité notable, car les valeurs de y2, Ep, Np, Q doivent être disponibles, pour un fonc p tionnement correct, dans les limites d'une petite fraction de seconde à partir du moment auquel les informations x1, Y1, x2 sont introduites dans le calculateur. Pour le repérage des courbes de niveau, on procède comme suit. Avec une altitude ou cote fixée Q c de la courbe, on a, d'après la dernière des relations (3) QC - QO1 Xpc13 + Ypc23 + Zp c33 = # d'où, en tenant compte des relations (2) et en posant qui, avec la relation (1), constitue un système de deux équations à deux inconnues x2, y2, étant donné que l'on suppose connues les valeurs x1, y1. Les valeurs x1, y1 étant ainsi introduites dans le calculateur, on obtient les valeurs x2, y2 qui déterminent les deux mouvements asservis. Plus précisément, les valeurs x2 et y2 en provenance du calculateur sont appliquées, à titre de données analogiques, aux moteurs llx2 et lly2 des axes filetés respectifs; on peut ainsi calculer les coordonnées planimétriques E, N du point collimaté (Q restant fixe) pour le fonctionnement de la planche à dessin. La vitesse de calcul doit être du même ordre que celle qui est caractéristique de la restitution point par point. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'un stéréocompaabeur, caractérisé en ce que certains des mouvements d'exploration stéréoscopique des photogrammes en vue de la restitution sont exécutés par commande manuelle, et en ce qu'un calculateur électronique numérique ou analogique - reçoit les informations et les traite pour obtenir des données complémentaires relatives à un autre mouvement au moins, des moyens étant prévus pour traduire en mouvement ces données complémentaires. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement d'exploration stéréoscopique des photogrammes en vue de la restitution de points isolés se produit par commande manuelle en ce qui concerne trois mouvements, et au moyen d'une information élaborée et appliquée par le calculateur en ce qui concerne le quatrième mouvement. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement d'exploration stéréoscopique des photogrammes, en vue de la restitution d'une courbe de niveau d'une altitude déterminée, se produit par commande manuelle en ce qui concerne les deux mouvements (x1, y1) et au moyen d'informations élaborées et appliquées par le calculateur en ce qui concerne les deux autres mouvements (x2, y2). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 3 pour réaliser un restituteur photogrammétrique analytique, caractérisé en ce que le calculateur fournit les coordonnées (X, Y, Z) d'un point collimaté par rapport à une référence; ces coordonnées (X, Y, Z) pouvant être lues sur des dispositifs d'affichage et permettre le fonctionnement d'un traceur de courbes planes pour la restitution graphique sur dessin. 5. Dispositif selon la revendication I dans lequel chaque stéréocomparateur à deux photogrammes comporte quatre vis d'entraînement qui peuvent déplacer les porte-plaque par rapport aux optiques de collimation, caractérisé en ce que le raccordement stéréocomparateur-calculateur comprend, sur les quatre vis d'entraînement, des moyens pour déterminer - directement ou par des mécanismes interposés - le fonctionnement de quatre générateurs d'impulsions respectivement, pour envoyer au calculateur les informations qui définissent à chaque instant les positions des quatre éléments mobiles (porte-plaque ou optiques de collimation) et comprend en outre des moteurs qui sont calés sur une vis (x) et une vis (y) - directement ou par des mécanismes interposés et dont les rotations sont déterminées par les informations qui proviennent du calculateur