Автометрия №2 2005

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Том 41 № 2 2005 (МАРТ - АПРЕЛЬ) СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА Автор / Название статьи АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ Косых В. П. Точность совместного оценивания трехмерных координат сцены и ориентации системы регистрации по серии изображений Киричук В. С., Шакенов А. К. Алгоритмы обнаружения точечных объектов по стереоизображениям Кулешов Е. Л., Бабийчук И. А. Линейное прогнозирование стационарных случайных процессов при известном и неизвестном тренде Ломакина С. С., Смагин В. И. Робастная фильтрация в непрерывных системах со скачкообразными изменениями параметров в случайные моменты времени Панин С. В., Сырямкин В. И., Любутин П. С. Оценка деформации твердых тел по изображениям поверхности Щербаков А. П. Быстродействующий алгоритм сегментации изображений Акатьев Д. Ю., Савченко В. В. Обнаружение разладки случайного процесса на основе принципа минимума информационного рассогласования Кириллов С. Н., Бузыканов С. Н. Алгоритм восстановления аналогового сигнала в модифицированном пространстве Соболева ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕМЕНТЫ И СИСТЕМЫ Пен Е. Ф., Родионов М. Ю. Неоднородные и нестационарные брэгговские голограммы: модели и методы исследований Грейсух Г. И., Ежов Е. Г., Степанов С. А. Коррекция аберраций оптической системы иглообразного жесткого градиентного эндоскопа Минин О. В. Дифракционный цилиндрический радиообъектив миллиметрового диапазона длин волн 98 115 124 3 14 23 36 44 59 68 75 Абденов А. Ж. Планирование автокорреляционной функции входного сигнала для стохастических непрерывно-дискретных динамических систем 81 номер страницы

Стр.1

Р ОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ АВ Т ОМЕТРИЯ 2005, том 41,¹2 АНАЛИЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ УДК 004.9 : 582.721.21/.22 Â. Ï. Косых (Новосибирск) ТОЧНОСТЬ СОВМЕСТНОГО ОЦЕНИВАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ КООРДИНАТ СЦЕНЫ И ОРИЕНТАЦИИ СИСТЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ ПО СЕРИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ* Исследуются ошибки оценивания трехмерных координат статической сцены и ориентации камер по серии изображений. Изображения формируются двумя камерами, движущимися по близким траекториям. Для оценивания применяется метод максимального правдоподобия. Приводятся результаты вычислительных экспериментов, моделирующих различные условия съемки. Введение. Восстановление трехмерной структуры сцены по серии изображений, зарегистрированных при разных ракурсах съемки, базируется на знании соответствий между точками различных изображений, являющимися проекциями одной и той же точки сцены. Если такие соответствия установлены, может быть реконструирована не только структура сцены (трехмерныекоординатывидимыхточек сцены),ноигеометрия съемки, т. е.положение и ориентация регистрирующей аппаратуры в моменты съемки. В общемслучае оценки координат сцены и параметрыгеометрии съемки получаются в достаточно произвольной (зависящей от метода оценивания) системе координат. Для того чтобы привести результаты оценивания по различным сериям наблюдений к единой системе координат, необходимо дополнительно знать либо координаты некоторых (опорных) точек сцены, либо координаты регистрирующей аппаратуры в этой системе. Это условие выполняется при наблюдении земной поверхности и приземного слоя атмосферы, когда положение космического летательного аппарата (КЛА) в геоцентрической системе координат измеряется бортовой приемной аппаратурой ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) или GPS (Global Positioning System) с весьма высокой точностью (îøèáêè в координатахКЛАне превышают десятков метров).Всвязи с этим возникает вопрос о потенциальной точности оценивания в геоцентрической системе координат * Работа выполнена при поддержке Министерства науки РФ(Государственный контракт ¹37.011.11.0014федеральной целевойнаучно-техническойпрограммы«Исследованияиразработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002–2006 ãã.»). 3

Стр.2

(с использованием только данных ГЛОНАСС/GPS) структуры сцены по последовательности ее изображений, полученных регистрирующей камерой, размещенной на борту КЛА. Одним из способов одновременного оценивания геометрии съемки и восстановления трехмерной структурысцены по серии изображений является известный в фотограмметрии способ связок [1–3].Втрадиционных фотограмметрических задачах способ связок применяется в основномдля взаимной привязки участков трехмерных поверхностей, восстановленных по частично перекрывающимся наборам изображений. В работах по компьютерному зрению этот способ используется для оценивания относительного положения регистрирующей аппаратуры и элементов наблюдаемой сцены [4, 5].Впредлагаемомисследовании метод связок используется для оценивания координат сцены и ориентации аппаратуры наблюдения в системе координат, фиксированной измеренными с высокой точностью положениями аппаратуры в моменты съемки. Цель работы состоит в изучении зависимости ошибокоценивания от геометриисистемынаблюденияиструктурысцены. Основная идея способа связок заключается в следующем.Предположим, что имеется F изображений (кадров) одной и тойже сцены, полученных при различных ракурсах съемки. Пусть в некоторой системе координат наблюдаемые точки сцены характеризуются трехмерными векторами Mi a aa (, , ) , ii i ского центра и ориентацией камеры (вектором трансляции t j и ортогональнойматрицей âðàùåíèÿRi j XY Z i P,1 а геометрия съемки определяется положением оптичеjj kww Т Т , aaj jF[], j , x ( , , , ); MR t aj i j j yij ðà. Точка Mi отображается в j-ì кадре в точку с координатами xyij которые связаны с параметрами сцены и камер соотношениями xG ijaa j G MR t a i j j всех неизвестных параметров Mt Rij j,, и aj . При известном распределении ошибок измерений для оценивания параметров можно применить метод ij , ij и их измеренными значениями ~ , ~ ij xyij путем одновременного подбора максимального правдоподобия (ММП) [6], гарантирующий получение статистическиоптимальныхоценок.Еслиизмерения координатнаизображениях сопровождаются аддитивными независимыми случайными ошибками   ij,(, ij N 0 2 ò. å. ), xx y yij ij  (2) ij ij ; ~ ij ij , J ij jMR ) , j aE C yGy   xGx MR t a22 ij,  [~ (, , ij i по искомым параметрам. 4 j j , )] [~ (, , j i j ij E MR t a )] j , j (, , t a a  -  (3) ~ aC a C то задача оценивания посредством ММП сводится к минимизации функционала y ( , , , ), 1 при съемке каждого êàäij,, ) (1) где функции Gx и Gy и вектор aj (вектор внутренних параметров камеры в момент съемки j-го кадра) определяются моделью камеры. Способ связок состоит в минимизации разницы между предполагаемыми координатами xy

Стр.3