ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО

ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО
Область техники
Данное техническое решение относится к области вычислительной техники, а именно, к устройствам для получения изображений, специально предназначенных для фотограмметрии.
Уровень техники
Аналогом данного технического решения является известное устройство - вычислительный комплекс Аналит РДШ.320308, состоящий из стереокомпаратора, спецвычислителя и ЭВМ с соответствующим программным обеспечением.
Недостатком известного аналога является отсутствие возможности визуализации графики и, соответственно, точного контроля и исправления цифровой модели рельефа (ЦМР).
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства является фотограмметрический прибор - InterMap 6487 ImageStation (INTERGRAPH. USA) (см. рекламные материалы INTERGRAPH Solutions for the Technical Desktop), содержащий цифровой стереоплоттер, стереообзорную систему, процессор для компрессии/декомпрессии данных для минимизации файловой памяти образа, эргономически сконструированный стол.
Недостатки прототипа:
,
не обеспечивается возможность плавного перемещения графики по изображению для контроля и последующего исправления продукции оператором;
дороговизна аппаратуры.
Сущность полезной модели
Фотограмметрическое рабочее место (ФРМ) содержит персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ) в базовой конфигурации, состоящую из системного блока с подключенными нему монитором, клавиатурой, манипулятором графической информации типа мышь и принтером, стереоскопическое видеоконтрольное устройство (СВКУ), состоящее из цветного монитора, приэкранного поляризационного фильтра (ШФ), джойстика координат (ДЖК), джойстика параллаксов (ДЖП) и пульта оператора (ПО).
Целью данного технического решения является создание фотограмметрического прибора для обработки космических и аэрофотоснимков для получения цифровых моделей рельефа и кадастровых планов с более высокой точностью и меньшими стоимостными характеристиками.
Для получения данного технического результата известное устройство дополнительно содержит контроллер стереоскопического видеоконтрольного устройства, первый выход которого соединен с входом цветного монитора, второй выход с входом приэкранного поляризационного фильтра, три входа которого соединены соответственно с выходами джойстика координат, джойстика параллаксов и пульта оператора, а вход-выход с выходом-входом локальной вычислительной сети (ЛВС) системного блока ПЭВМ.
Контроллер стереоскопического видеоконтрольного устройства содержит блок сопряжения с ЭВМ, первый вход-выход которого соединен по шине SCSI с выходом-входом адаптера системного блока ПЭВМ, второй вход-выход с внутренней шиной ШД контроллера, первый (Адрес ЛвК) и второй (Адрес ПрК) выходы соединены с внутренней шиной АДР контроллера, а первый и второй входы соответственно с цепями синхронизации ЛвК и ПрК, регистр пульта оператора (РгПО), вход которого соединен с выходом пульта оператора, а выход с внутренней шиной данных ШД контроллера, регистр джойстиков, два входа которого соединены соответственно с выходом джойстика координат (ДЖК) и джойстика параллаксов (ДЖО), а выход с внутренней шиной данных ШД контроллера, узел управления призкранного поляризационного фильтра ППФ, выход которого соединен с входом призкранного поляризационного фильтра, а вход с цепью синхронизации ЛвК, оперативное запоминаюшее устройство изображения (ШУИ), четыре входа которого ЛвК и ПрК соединены попарно соответственно с внутренней шиной адреса (АДР) и шиной данных ШД, логическую схему ИЖ, выход которой соединен с внутренней шиной данных ШД, оперативное запоминаюшее устройство графики (OSjT), четыре входа которого ЛвК, ПрК попарно соединены соответственно с внутренними шиной адреса (АДР) и шиной данных ШД, первый регистр номеров траекторий (PHTpl), вход которого соединен с внутренней шиной данных (ШД), второй регистр номеров траекторий (РНТр2), вход которого соединен с внутренней шиной данных (ШД), счетчик номеров траекторий (СчНТр), вход которого соединен с внутренней шиной данных (ШД), регистр оперативного запоминаюшего устройства изображений (РгОЗУИ), вход которого соединен с выходом оперативного запоминаюшего устройства изображений
l.l.f(l
о
(033Tl), a выход с первым входом логической охемы ИЖ, регистр оперативного запомипающего устройства графики (РгОЗУГ), вход которого соединен с выходом оперативного запоминающего устройства графики (03jT), а выход со входом логической схемы ИЖ, узел формирования марки, вход которого соединен с внутренней шиной адреса (АДР), схему сдвига изображения, вход которой соединен с выходом регистра оперативного запоминающего устройства изображения (РгОЗУИ), дешифратор номеров точек графики, четыре входа которого соединены соответственно с выходом регистра оперативного запоминающего устройства графики (РгОЗУГ), первого регистра номеров траекторий (PHTpl), второго регистра номеров траекторий (РНТр2) и счетчика номеров траекторий (СчНТр), цифро-аналоговый преобразователь (ДАЛ), вход которого соединен с выходом схемы сдвига изображений, схему сдвига графики, вход которой соединен с выходом дешифратора номеров точек графики, блок сопряжения с монитором, три входа которого соединены соответственнс с выходом узла формирования марки, цифро-аналогового преобразователя (ДАЛ) и схемы сдвига графики, а три выхода (Видео, Н и V) с соответствующими входами цветного монитора.
Перечень фигур, чертежей и иных материалов
На фиг. 1 приведена структурная схема фотограмметрического рабочего места.
На фиг. 2 приведена структурная схема стереоскопического видеоконтрольного устройства.
Пример варианта выполнения устройства
Принцип стереоскопического измерения, реализованный в устройстве.
Вариант принципа стереоскопическсго измерения, реализованный в устройстве - неподвижная марка, подвижная модель. Перемещение левого изображения модели относительно правого приводит к видимому перемещению модели вдоль луча зрения (на оператора или от него). Левое и правое изображения марки неподвижны и совмещены. Параллакс марки (Рмк) равен нулю. Марка постоянно лежит в плоскости экрана. Оператор, изменяя параллакс модели (Рмд), перемещает ее и совмещает изображение некоторой точки поверхности модели с изображением неподвижной марки. При атом параллакс точки модели, совмещенной с маркой, равен Рмд - Рмк. Точность отсчета составляет 1 пиксел - минимальная величина, на которую могут быть раздвинуты (сдвинуты) левое и правое изображения модели.
Особенностью, реализованной в образце, является возможность отображения левого и правого изображений марки не только в одной точке, но и на расстояниях -/4, /д и  пиксела между ними. Это изменение параллакса марки перемещает ее вдоль оси зрения и обеспечивает возможность измерения параллакса точек модели относительно марки с точностью  пиксела. При этом как обычно модель может перемещаться через 1 пиксел. Монотонное перемещение модели относительно марки выглядит следующим образом (начальный параллакс модели относительно марки Р):
.
- 5 Параллакс модели меняется через пиксел, параллакс марки через  пиксела. Измеряемый параллакс, равный разности параллакса модели и марки, изменяется через  пиксела.
Принципиально для отображения графики достаточно одного бита на пиксел. Ноль - графики нет. Единица - пиксел заполнен цветом графики. Однако, в этом случае дискретность отображения стереоскопической графики по параллаксу (высоте) будет соответствовать одному пикселу. Операторы утверждают, что отображенный профиль они видят ступенчатым, в то время как рельеф выглядит гладким. Шаг по параллаксу, равный пикселу - велик.
селам (без графики), пусты, t; , соответствующм пикселам, содержадщм точки графики, записываются: в двух разрядах - смещение точки графики относительно номинального положения, выраженное в четвертях пиксела, в остальных разрядах - номер траекторий (графического образа - профиля, горизонтали и т.п.). Такая структура позволяет держать в памяти графики не один объект отображения, а несколько (до 64). Это позволяет в каждый момент времени высвечивать только те графические объекты, номера которых заданы (до трех). Кроме того, без всякой подготовки можно показывать некоторую последовательность образов (мультипликация), перебирая их номера. Так возможен показ профиля рельефа, плавно скользящего по нему, или горизонталей, плавно перемещающуюся по высоте. Эти эффекты существенно ускоряют контроль вычисленного рельефа при одновременном повыщении качества контроНаличие записи смещения позволяет реализовать его путем задержки отображаемой точки во времени на записанную величину, что поднимает качество отображения графики. Для оператора это практически устраняет ступенчатость отображаемого профиля.
Техническая реализация.
Фотограмметрическое рабочее место (ФРМ) (фиг. 1) содержит персональную электронную вычислительную мащину (ПЭВМ) 1, состоящую из системного блока 2, монитора 3, ьшавиатуры 4, манипулятора мыщь 5, принтера 6, и стереоскопическое видеоконтрольное устройство (СВКУ) 7, состоящее из контроллера СВКУ 8, монитора цветного 9, приэкранного поляризационного фильтра (ППФ) 10, джойстика координат (ДЖК) И, пульта оператора (ПО) 12 и джойстика параллаксов (Д1П) 13.
Контроллер отереоскопического видеококтрольного уотройства (фиг. 2) оодержит блок сопряжения с монитором 14, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 15, схему сдвига графики ±6, узел формирования марки 17, схему сдвига изображения 18, дешифратор номеров точек графики 19, регистр оперативного запоминающего устройства изображений (Рг ОЗУМ) 20, регистр оперативного запоминающего устройства графики (Рг ОЗУГ) 21, ОЗУ изображений (ОЗУИ) 22, логическая схема ИЖ 23, оперативное запоминающее устройство
т- -  г 1  г/   i I t О ИT-T -sv-N-rMTyV - ЛTЛTIГ ЛГnl- тт м(.-т- гт-1 - /-, DLj Т -ч -1 ЛОСТ
i афиКУ vOciji ; -Ч:, иерЬЫИ jjei иСТр пимерОс Трс1СГ гиииИ vrhipij
второй регистр номеров траекторий (РНТр2) 26, счетчик номеров траекторий ССчНТр) 27, регистр пульта оператора (РгПО) 28, блок сопряжения с ЭВМ 29, регистр джойстиков 30, узел управления приэкранного поляризационного фильтра (ППФ) 31, адаптер 32.
Принцип работы фотогра лметрического рабочего места.
ФРМ предназначено для получения цифровой матрицы рельефа, (IlmP) по цифровым фотоизображениям стереопар фотоснимков.
Оно состоит (см. фиг. 1) из ПЭВМ 1, стереоскопического видеоконтрольного устройства (ОВКУ) 8, стандартного программного обеспечения (ПО) (Windows) и двух специальных программных пакетов, один из которых позволяет обрабатывать космические снимки, а другой - аэрофотоснимки масштаба 1:500, 1:2000, 1:4000 и т.д. для получения кадастровых планов на заданные ршюны в электронном виде.
Работа на ФРМ состоит из нескольких этапов, выполняемых с помошью алгоритмов специального программного обеспечения (СПО):
автоматический ввод информации о снимках со сканера;
БЗа,ИмНОв ОрИвНТИрОЕа.Ку1в снимков ИНТврЗгТИЕпОМ рвЖИмб; БНвШНбб ОрИбИТИрОВйКИб снимков в сШТОМЗТИБИрОБсшНОМ рвЖИМб.
автоматическое получение ПМР;
X - ттг JTT-.T/,
УШ idLicLTbrilCncm Дирс1ииГ1 с1 mvir , rvUnXUUJlD У1 пилу HC-flilf иКиПЧсЧ
тель НОИ ДМг;
преооразование в стандартный формат и передача Дмг по ЛВС или на нослателе потреоителю.
Среднее время ориентирования космргческих стереопар снимков - не более 2 часов. Среднее время получения ЦМР на номенклатурный лист масштаба  - не оолее 8 часов и прямо зависит от скорости процессора ЭВМ и квалификации оператора.
Принтер ПЭВМ необходим для вывода результатов работы операторов на  .ведение журнзла,.
Процессы  ориентирования снимков, автоматическое получение ЦМР и ее доработка выполняются с помощью стереоскопического ви-
J,fUri,UHiUUJiDnUl и VCrUUyiC., I L-oKj i , TuUiOpue UUeC ИеЧИ)С1е1 UilfUclIUвизуализацию стереоскопического изображения на специальном цветном мониторе с частотой 55 калров/с;
наложение на изображение дМР графики в виде горизонталей и точек ЦМР зеленого цвета для контроля и корректировки (при необходимости) их положения на изображении;
трехмерное перемещб-ние снимков на экране в интерактивном режиме с помощью джойстиков и в автоматическом режиме;
наведение оператором марки , выиранную точку изображения с точностью до /4 пиксела (данная функция отсутстБует в аналогах);
i. чем использовакие стакларткой клавиатуры .
Наличие иВКУ является характерной осооеккостью ФРМ. а поз TOMV опишем его оостав и назначение отдельных олоков иолее ПОД
lOI // -ч/Л тгт-1ОЧ,,,,  тгг-. тл,,,,  О / тттгт.-
иМ. фуи . .С; оиитиИт Ис ио г иптииллсис  о. мипитО
1.   J, , т т т т   .,  - л/ ТТТТ/ТЧ NЛ (
uci цистли U О, iipyidri-pcinhui и ПиЛНриос1ЦУ1иппи1 U (lyijiuriJci viiii i J-u,
джойстика координат (ДЖК) 11, пульта оператора (ПО) 12 и джойстика параллаксов 13.
Джойстик (11. 13 на фиг. 1) зто устрорютво. которое выдает импульсы при отклонении его ручки влево, вправо, вверх и вниз. ИМПУЛЬСЫ взводят соответствуюпБЮ триггера в регистре джойстиков: контроллера ь. который, в свою очередь, регулярно опрашивается программой ПЭВМ. Угол наклона ручки задает частоту импульсов.
Р зультат опроса фиксируется в ПЭВМ, а регистр джойстиков сбрасывается после з-авершения команды  Опрос джойстиков.
ПУЛЬТ оператора (1 на фиг. 1) - это устройство оперативного взаимодействия оператора с программой, он содержит.
о функциональных  К1  Кь. назначение которых опреде ляется программой;
ь авишу включения-отключения графики;
клавишу включения режима мигание марки ;
клавишу Частота графики, которая изменяет частоту перебора номеров точек траекторий графики счетчиком с в контроллере при исполнении программы контроля полученной цМР путем наложения горизонталей на изображение. Счетчик обеспечивает плавное перемешение горизонталей по поверхности, что позволяет оператору определить дефектные участки иМг PI затем исправить их.
npHSKpSJinbiii ПОЛЛрИосШИОННмК фИЛЬТр iU COBMGCTHO С ПЭ.ССИБНЬг ivlH ПОЛЯиИЗаЛИОКНЫМИ ОЧКЗлМИ иОвСПвЧИВавТ возможность СОЗЛЭ-НИЯ
стереоизображения путем визуализации левого кадра в левом глазу оператора, а правого  в правом глазу оператора . ирактргчесга поляризация гфисталлов фильтра изменяется на уО  nppi прохождении правого кадра и возвращается в исходное состояние при прохождении левого кадра.
Соответственно ЭТОМУ ориентирована и поляризационная пленка Е очках оператора. ПОЭТОМУ левый кадр он видит только левым гла,зом. а правый  правым. {Ши высокои частоте смены кадров в глазу оператора возникает стереоизооражение.
Управление поляризацией кристсгллов в ППФ 10 осуществляется из узла о1 контроллера с помощью сигнала Левый кадр.
исновными элементами контроллера являются иЗУ изооражения  и и&У графики L-i. каждое ив которых в свою очередь состоит из
--У, т Т-  Т  1- ,- -г-1, Л 77 Л т I ,1   -./,,m-(Ti-TTTf -чх ттчт.
Uoj левого и Uoj liUdijUi u Кадрис.  У1 uCj i pciuuidhji CyiHAuunnu.
ИХ содержимое непрерывио считывается и фиксируется на выходных оегистос х icU и ioi. ь связи с тем. что чтение из ОЗУК и выдачу
его на ПАИ и монитор с частотой dO МГц весьма затруднительно. Е контроллере реализовано параллельное считывание 8 байтов (S точек строки), оыстрыи пооаитныи сдвиг на схеме Id. преооразование цифрового значения пиксела в аналоговый в схеме 15 и передачу аналогового сигнала чеиез высокочастотные видеоусилители в блоке
идновременно с этим процессом о байтов  S4. в которых закодированы номера ;от 1 до 32; траекторий графики и их смещение (2 разряда на /4 пиксела, отсутствует в аналога 1 j подаются на вход схемы  1У. на другой вход которой подаются заранее зако-ияй --. uci Hu.iuua 1-1,1. i.L i-i L 4t;i4y r.c;.
гвЗУЛЬТДТ СрйЕНвНИЯ KOMcpOE IT Uoj  И ОвГИСТ
фиксируется Н-Э, восьмиразрядном регистр© СДВИГИ, ib.
в схеме 14 выходы восьми разрядов сдвигателя 16 собираются схемой ИЛИ и через усилитель в олоке 14 подаются в монитор на
и Г-. ..-, тт , ттт ryV П Т-. ч/ ., т-г М Т-. т I тт .-, .-ч I
oejitrnDJh ъХид cyi.cu .
iа.ким Оиразом. на каждую точку изоиражения иудет наложена зеленая точка грашики с соответствующим смешением, кратным / пиксела. После сдвига ь сайтов из иоУ выбираются очередные с  о аи то в и так до тех пор, пока не выоерется вся с т рока.. Адрес ОЗУ формируется в оло1ке сопряжения с obiyi Ud. где имеются регистры начального адреса развертки и счетчик адреса, занесение информаЦПУ В JOJ LJU1 CiilУ1 о V f 1-„ л i 1ч- - 1 Ч-- чJ-iilO ( lOiC-Ч: .схИ 1 а ,  il OcLli lllU 4eL vIC
ШИНУ данных  для тестирования иЗУ они связалы через схему
T/f ТПЛ о о  TTl-jQl. I
ylJih со L. iidbivi.
Лля наведения на поверхность изображения и измерения координа,т и высот точек служит марка. wlapKai выполнена в виде голуоои точки в иентре экрана и формируется в узле 1/. ь узле 17, кроме схемы сравнения адреса, имеется схема сдвига марки на /д пиксела для оолее точного ее наведения на измеряемую точку изображения. Смешением марки управляют  младших разряда регистра начального адреса развертки по строке. Из блока 14 в монитор выдаются также стандартные сигналы горизонтальной (Н) и вертикальной  /, разверток монитора.
Управление СВКУ 8 от ПЭВМ 1 осуш,ествляется через адаптер :Jic. Ада,птер устанавливается в iioBivi i в ра.зъем 1Ьм и реализует усеченный вариант стандартной шины bCSi.
-{ромышлснная применимость
Фотограмметрическое рабочее место промышлекко реализуемо, оолалает оолее высокой точностью. ЛУЧШИМИ стоимостными характеиистикагли.
Мй iUUb;.
. гглг,,,,, т 1 /т, Ml dliiin П . .
ЯКУНИН Ю.А.
Т 1 т т -г т г т т Т.- ьГШУИ ип Ь. о.