Тема 1.4.2.Основные критерии съёмочных систем

Тема 1.4.2.Основные критерии съёмочных систем

Различные типы съёмочных систем создают изображения с неодинаковыми информационными свойствами.

Для оценки информационных возможностей съёмочных систем, применяют следующие критерии:

· линейная разрешающая способность,

· спектральная разрешающая способность,

· фотограмметрическая точность,

· фотометрическая точность.

Линейной разрешающей способностью съёмочной системы называют её возможность раздельно воспроизводить на снимке мелкие детали снимаемого объекта.

Для фотографических систем разрешающая способность (R) определяется количеством раздельно воспроизводимых чёрных линий в 1мм изображения, при таком же белом интервале между ними. Для числа воспроизводимых линий R и ширины линии ρ_ссправедлива следующая зависимость

ρ_с =1/2R (2.1)

Например, если съёмочная система имеет разрешающую способность R= 50 мм^-1 , то это означает, что в 1мм изображения может быть зафиксировано 100 чёрных и белых линий, и минимальный размер различимого элемента изображения будет равен 0,01мм.

Величину ρс называют разрешением на снимке. Размер соответствующего элемента на поверхности снимаемого объекта называют разрешением съёмочной системы.

Разрешающая способность съёмочной системы определяется путём съёмки миры.

Мира – специальный тест-объект, представляющий собой основу, на которую нанесён рисунок в виде чёрных и белых полос. Вместо полос могут быть использованы чёрные и белые сектора круга. В первом случае миру называют штриховой, во втором – радиальной (рис.2.1).

Рис. 2.1. Типы тест-объектов (мир):

а- штриховые, б- радиальные, в- П-образная мира с изменением частоты штрихов

Среди штриховых наиболее часто применяется пятишпальная мира. Она представляет собой тридцать решёток, каждая из которых содержит пять светлых полос на чёрном фоне. Длина полос в десять раз больше их ширины. В каждой последующей решётке ширина полос уменьшается на 1/10.

Съёмку миры выполняют в лабораторных условиях или с летательного аппарата.

Размер миры должен обеспечивать воспроизведение её деталей на реальном снимке.

Разрешающая способность съёмочных систем, в которых приёмниками излучения служат ПЗС-линейки или ПЗС-матрицы (сканеры и цифровые кадровые системы), выражается количеством элементов или линий в одном дюйме изображения – dpi(dots per inch – точек на дюйм) или lpi(line per inch- линий на дюйм). Например, 600 или 1200 dpi означает, что минимальный размер элемента изображения соответственно равен 0.04 и 0.02 мм.

Под термином спектральная разрешающая способность съёмочной системы понимают минимальную ширину спектральной зоны, в которой производится съёмка.

Ширина спектральной зоны определяется возможностью используемого сенсора воспринимать интегральный сигнал (уровень излучения), создаваемый в данной зоне. Для фотографических систем она приблизительно равна 40-50 нм, для нефотографических систем – 10…20нм и менее. Современные гиперспектральные съёмочные системы регистрируют излучение в зоне шириной 1…2нм.

Наноме́тр (от лат. nanos — карлик и др.-греч. μέτρον — мера, измеритель; русское обозначение: нм; международное: nm) — дольная единица измерения длины в Международной системе единиц (СИ), равная одной миллиардной части метра (то есть 10⁻⁹ метра). Устаревшее название — миллимикрон (10−3 микрона; обозначения: ммк, mµ или (реже) µµ). Нанометр часто ассоциируется с областью нанотехнологий и с длиной волны видимого света. Это одна из наиболее часто используемых единиц измерения малых длин. Нанометр также наиболее часто используется в описании технологий полупроводникового производства.

Фотограмметрическая точность съёмочных систем – критерий геометрического искажения получаемого снимка. Степень геометрического искажения определяется позиционной точностью построения оптического изображения и последующей деформацией данного оптического изображения приёмником излучения.

Существуют топографические и нетопографические съёмочные системы.

Под топографическими понимаются такие системы, геометрические искажения в которых минимальны и практически не влияют на точность фотограмметрических преобразований. К этому же классу можно отнести съёмочные системы, имеющие значительные искажения геометрии построения изображения, но с постоянной и известной моделью деформации. Используя модель деформации, можно учесть геометрические искажения снимка при цифровой фотограмметрической обработке.

Для нетопографических съёмочных систем фотограмметрическая точность не основной показатель - главным является получение изображения с высокими изобразительными свойствами.

Съёмочные системы, обеспечивающие регистрацию пропорций яркостей элементов снимаемой местности по полю изображения, относят к фотометрическим. Причинами, снижающими фотометрическую точность, могут быть оптический тракт съёмочной системы, нестабильность работы её электронной цепи, непропорциональность регистрации сигналов сенсором и др. В качестве одного из показателей фотометрической точности может быть использовано отношение сигнал/ шум -критерий определяющий отношение основного сигнала, несущего информацию, к величине сигнала-шума (помехи). Чем больше отношение сигнал/шум, тем выше фотометрическая точность системы.

Рассмотренные критерии можно считать основными и общими при оценки и сравнении различных съёмочных систем. Для отдельных типов съёмочных систем могут быть определены специфические критерии.