Разрешающая способность фотографических съемочных систем.

1. Фотограмметрия: определение, назначение, краткие исторические сведе­ния

Фотограмметрия – техническая наука изучающая методы определения размеров формы и положения объектов на плоскости или в пространстве по их фотографическому или нефотографическому изображению.

Фотограмметрия получила наибольшее развитие в решении мониторинга территорий, при проектных изысканиях, формы и содержании объектов, при решении дорожной планировки территории, проведении обмерных работ существующих архитектурных объектов.

 

Краткие исторические сведе­ния

Фотограмметрия появилась в середине XIX века. Применять фотографии для создания топографических карт впервые предложил французский геодезист Доминик Ф. Араго в 1840 г.

Начальный период развития фотограмметрий (до 1900 г.) характеризуется возникновением, разработкой ее основ и применением для решения локальных задач в интересах военной разведки и картографирования. В России методы фотограмметрии начали применять в последние десятилетия XIX в.

Второй этап развития фотограмметрии (с начала и до 60-х гг. XX в.) характеризуется становлением, развитием и массовым применением методов аэрофототопографической съемки на базе специальных фотограмметрических приборов.

Третий этап развития фотограмметрии (начало 1960-х до середины 1980-х гг.) характеризуется развитием и массовым использованием аналитических методов.

Широкое использование фотограмметрии в народном хозяйстве страны обусловлено следующими ее достоинствами:

 1) высокой точностью измерений и информации об объекте

 2) большой производительностью труда,  достигаемой благодаря

измерению не самих объектов, а их изображения;

 3) полной объективностью и достоверностью результатов измерений,

 4) возможностью получения в короткий срок информации о

состоянии всего объекта и отдельных его частей.

 5) возможностью изучения неподвижных, быстро или медленно

движущихся объектов, а также скоротечных или медленно проходящих

процессов

 6) исследованием объектов дистанционным (бесконтактным) методом.

 

Современное состояние фотограмметрии характеризуется массовым применением цифровых методов обработки материалов аэро и космической съемки, базирующихся на достижениях аналитической фотограмметрии и теории компьютерного зрения, машинной графики и распознавания образов, теории сигналов и теории информаций, вычислительной геометрии и многих других отраслей знаний.

2. Фотоаппарат: назначение и устройство и основные характеристики.

Фотоаппарат— устройство для получения и фиксации неподвижных изображений материальных объектов при помощи света.

Состоит из: Корпус, к которому крепится объектив, кассета и элементы работы фотоаппарата.

Объектив – главная часть фотоаппарата, с его помощью строится изображение, снимаемого объекта.

Кассета – предназначена для размещения светочувствительного слоя.

Затвор – с помощью затвора регулируется выдержка, т.е. время в течении которого свет проходит через объектив и попадает на светочувствительный слой.

Диафрагма – предназначена для регулирования интенсивности светового потока, проходящего  через объектив.

 

3. Фотообъектив. Его основные характеристики.

Фотографический объектив – представляет собой сложную оптическую систему, состоящую из комбинации собирательных и рассеивающих линз и предназначенную для получения действительного обратного изображения фотографируемого объекта. Все линзы объектива ограничены шаровыми поверхностями различных радиусов и центрированы относительно прямой, проходящей через центры кривизны всех линз. Эта прямая называется главной оптической осью, а совпадающий с ней луч - главным оптическим лучом.

Хроматическая операция – является следствием дисперсии света при прохождении им линз объектива.

Сферическая операция – возник из-за несовпадения фокусов крайнего и центрального лучей.

Дисторсия объектива – вызывает искажения подобия изображения. Является следствием искривлением хода луча при прохождении им объектива.

Если нет дисперсии α=α (tgα`/tgα >1, то дисторсия положительная)

 

Характеристики объектива:

 1. Фокусное расстояние  - изменение масштаба изображения

 2. Угол поля изображения - центральная часть угла поля зрения, в котором изображение, снимаемого объекта будет получено максимально четко

 3. Относительность отверстия – выражается отношением диаметра действительного отверстия объектива i к фокусному расстоянию.

1/(f/i)=1/K (K- число стоящее на объективе)

 4. Светосила объектива – отношение освещенности, созданное объективом на освещенном слое, к яркости объекта.

 J=E/B

 5.Гиперфакальное расстояние – расстояние от объектива фотоаппарата до ближайшей границы снимаем объекта, где изображение будет всегда резким.

 

4. Основная формула оптики, масштаб изображения, разрешающая сила объектива.

1/f=1/d+1/D  - Главная формула оптики

 Разрешающая способность снимка – фактор, зависящий от разрешающей силы объектива фотокамеры и разрешающей способности эмульсионного слоя, характеризующий их свойство раздельно изображать

мелкие детали объекта.

Разрешающая сила объектива выражается наименьшим углом между лучами, изображающими две  точки раздельно, или числом различимых линий на 1 мм изображения. В угловой мере разрешающая

сила объектива : Ф" = 140"/ d (2.9)

 где d — диаметр отверстия объектива, выраженный в миллиметрах,

а в линейной мере: R = 16904 / f об (2.10)

 где R=1/1d (d-толщина отдельно взятой линии)

Формулы (2.9) и (2.10) позволяют определить теоретическую разрешающую силу объектива. Фактическая разрешающая сила объектива значительно меньше теоретической. Это объясняется наличием в каждом объективе различных искажений. Также, разрешающая сила реального объектива ограничена дифракцией света.

   Разрешающую способность можно определить различными способами:

1/R_c=1/R_{объектива}+1/R_{фотоаппарата}

По радиальным миррам, расположенным на фотоснимке, определяется по формуле:

R=N/ d

Где N – число черно-белых сегментов; П – 3.14; D – диаметр круга, расположенного на пересечении радиальных мирр (кружка нерезкости).

Масштаб изображения – отношение отрезка на плане к реальному расстоянию.

M=L/l=L_0*m/ l   

5. Светочувствительные материалы: назначение и основные характеристики.

Светочувствительные материалы — химические соединения, вещества, биологические светочувствительные материалы, электронные устройства произвольной сложности, которые под действием электромагнитного излучения (в том числе — видимого света) меняют свои структурные или физико-химические свойства.

 

Назначение:

Негативный

Позитивный

Обращаемый

 

Основные свойства:

Светочувствительность - способность светочувствительного слоя создавать после экспонирования и проявления, фотоизображение.

Фотографическая широта - способность фотоматериала правильно воспроизводить интервал яркостей объекта съемки.

Коэффициент контрастности – показатель показывающий способность фотоматериала тем или иным различием почернений передавать различие яркостей объектов съемки.

Спектральная чувствительность - определяет степень реагирования эмульсионного слоя на различные цвета спектра.

   Фотографическая вуаль - способность фотоматериала к почернению под воздействием проявителя даже в тех местах, на которые свет не действовал.

    Разрешающая способность - характеризуется количеством линий, раздельно передаваемых на 1 мм эмульсионного слоя.

 

6. Светофильтры и светочувствительный материал: назначение и основные характеристики.

Светофильтры – оптические системы изменяющие спектральный состав и величину проходящего через них потока лучистой энергии в диапазоне от 0,1 – 30мкм 100-3000 км.

Видимый спектр 0.4 – 0.75 мкм

Светофильтры бывают:

· Монохроматические (пропуск лучи одной очень узкой зоны спектра)

· Субтрактивные (поглощающие лучи полной узкой зоны спектра)

· Селективные (пропуск лучи одной, но довольно широкой зоны спектра)

· Компенсационные (служащие для приближения цвето-чувствительной системы к зрительному восприятию человеческого глаза)

 

Светочувствительные материалы — химические соединения, вещества, биологические светочувствительные материалы, электронные устройства произвольной сложности, которые под действием электромагнитного излучения (в том числе — видимого света) меняют свои структурные или физико-химические свойства.

 

7. Фотографическая съемочная система: назначение и характеристика ее составных частей.

Фотограф съемочная система – совокупность технических средств регистрирующее электромагнитное излучение, поступающее от объекта (0.4 – 0.76 мкм)

Фотограф метод позволяет зафиксировать предмет или явление в определенный момент времени с послед его изучением по полученной фотографии.

ФСС состоит из: Фотоаппарата и Светочувствительного материала.

       Фотоаппарат— устройство для получения и фиксации неподвижных изображений материальных объектов при помощи света.

       Светочувствительные материалы— химические соединения, вещества, биологические светочувствительные материалы, электронные устройства произвольной сложности, которые под действием электромагнитного излучения (в том числе — видимого света) меняют свои структурные или физико-химические свойства.

 

Разрешающая способность фотографических съемочных систем.

Разрешающую способность системы  (объектив + эмульсионный слой), находят в результате фотографирования данным фотоаппаратом миры в лабораторных или полевых условиях.

Экспериментальные исследования показали, что между разрешающей силой объектива (R), разрешающей способностью эмульсионного слоя (N) и разрешающей способностью системы (объектив + эмульсионный слой) Ro существует связь:

1/R₀ = l /R + l/N

Разрешающая способность наземных снимков около 100 лин/мм, аэрофотоснимков — 50 лин/мм в центре и 20 лин/мм на краях. Величина R₀ существенно изменяется в зависимости от контраста миры, условий фотографирования и способов обработки фотоматериала. Кроме того, визуальная оценка качества изображения миры носит субъективный характер. Поэтому разрешающая способность определяется с невысокой точностью.