Графический трансформатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскки

Соцмалксткческкк

Республнк

<п>985708 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (5f) М. К)1.з (22} Заявлено 09.01. 81 (21).3234467/18-10 с присоединением заявки ¹(23) ПрмормтетG 01 С 11/08

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53)УДК 528.722. З2 (088. 8) Опубликовано 3012.82. Бюллетень Мо 48

Дата опубликования описания 04.01.8З (72) Авторы изобретения

В.Я.цветков и A Á.ÄMèòðêåâ (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт прикл (54) ГРАФИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к фотограмметрии, а именно к устройствам для графического трансформирования сним.ков и, в частности, снимков с неизвестными элементами внутреннего ориентирования.

Известно несколько способов колли- . неарного трансформирования изображения на фотоснимкет фотомеханический, 1р оптикографический и графомеханический.

При фотомеханическом способе трансформированное иэображение отпечатывается на фотобумаге, а при оптикографическом оно вычерчивается карандашом на планшете в условных знаках.

При графомеханическом способе трансформирование производится с помоцью механических приборов f1) °

Недостатком указанных способов явпяется необходимость использования громоздкого и дорогостоящего оборудования.

Известно также. устройство графического преобразования изображений, содержащее звенья, которые образуют систему параллелограммов, имеющих по две общие стороны, соединенных в центре подобия с дополнительными рычагами и образующие ромб с вершиной в центре подобия, а центр подобия и противоположная вершина дополнительного ромба, имеющие шарнирное сочленение, расположены на муфтах, csoбодно перемецающихся вдоль оси подобия.

Такое устройство предназначено для преобразования кривых с коэффициентом подобия, равным единице в одном нап.равлении и отличным от единицы в перпендикулярном направлении f2) .

Недостатком укаэанного устройства является невозможность его использования для проективного преобразования снимков, так как в своей основе оно использует принцип частного случая афинного преобразования.

Наиболее близким по технической суцности к изобретению является прибор для графического трансформирования аэроснимков; включаюций основание, два планшета, один из которых установлен с возможностью изменения положения по высоте, а второй - с возможностью поворота в двух перпендикулярных направлениях, трансформирующий узел, выполненный в виде кронштейнов, в которых помещены коничес- кие концы оси двойной пластины, вращающейся около- этой оси, и двух

985708 трубчатых стержней с пишущим и обводным приспособлениягли (3) .

Недостаткогл известного прибора является также невозможность выполнения трансформирования снимков с неизвестными фокусными расстояниями, а также снимков с анаморфными и провктивно-преобразованными связками. !

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что визвестном устройстве,,включающем основание, два планшета, трансформирующий узел с пишущим и обводным is элементами, трансформирующий узел выполнен в виде пары наложенных друr на друга шарнирных четырехугольников, образованных системой телескопических звеньев, одни концы которых соединены попарно между собой посредством вертикальных осей направляющих кареток, расположенных на общей оси, жестко закрепленной на основании между планшетами, а .свободные концы звеньев попарно соединены шарнирами, которые несут на себе приспособления для установки обводного и пишущего элементов, при этом одновременные звенья четырехугольников соединены в своей средней части между собой посредством 30 вертикальных осей кареток, установленных на двух направляющих линейках, закрепленных на основании над планшетами посредством переставных ползунов. 35

При этом каретки, установленные на направляющих линейках, имеют штифты, укрепленные соосно с вертикальными осями кареток.

Кроме того, телескопические звенья 40 и направляющие линейки выполнены съемными.

На фиг.1 приведена схема, поясняющая геометрическую сущность принципа построения предлагаемого графического 45 трансформатора; на фиг.2 — принципиальная схема трансформатора.

Основные теоретические предпосылки к обоснованию графического трансформатора заключаются в следующем.

Из пряглой теоремы Деэарга следует, что если соответственные стороны трехвершинников АВС и А В C пересекаются в точках R, Р и Q; лежащих на одной прямой, то прямые AA,ВВ и с

СС сходятся в одной точке 5. Эта теорема распространяется как на четырехвершинники, так и íà и-вершинники.

Если известно, что точки А, В и С в плоскости i и точки A,В,С и в

I плоскости >4 взаимно соответственны, а положение центра проектирования S неизвестно, то для того, чтобы определить взаиглное ггосюжение плоскостей, Heofi <1öèìñ найти такую прямую, на 65 которой пересекались бы. продолжения соответственных сторон, или, выбрав

1 прямую необходимо вращать вокруг нее плоскость V и поворачивать в плосКости W трехвершинник A В С, добиваясь того, чтобы продолжения его. стороны совладали с точками R, P и (}.

Если такое совпадение допустимо, то тем самым определяется взаимно однозначное соответствие между точками плоскости W и точками плоскости V.

Переходя к фотограмметрии, плоскость W можно рассматривать как плоскость снимка,а плоскость V — как плоскость карты или картоосновы. Для осуществления трансформирования с ппоскости W, например, точки A необходимо строить два луча A В и

А С до пересечения с прямой в точках, Р и R, Из этих точек через известное положение точек С и В строятся два луча, засечка которых определяет точку A. Таким образом, не требуется определять точку S (центр проектирования) и фокусное расстояние (в данном случае перпендикуляр иэ точки S до плоскости W).

Для осуществления трансформирования необходимо определить взаимное. положение плоскостей W и V, иметь прямую, на которой пересекаются соответственные стороны трехвершинников, и не менее двух соответственных точек В, С и В, С в каждой из

l плоскостей.

Следует обратить внимание на то, что трехвершинник АВС или Аг В С может быть развернут на 180 относительно прямой, по которой пересекаются плоскости V и Ч, При этом точки Q, P u R не изменяют своего положения.

Графический трансформатор содержит основание 1, планшеты 2 и 3, размещенные на основании 1, направляющую ось 4, жестко закрепленную на основании 1 между планшетами 2 и 3, на ко торой смонтирован трансформирующий узел, выполненный в виде пары наложенных друг на друга шарнирных четырехугольников, образованных телескопическими звеньями 5-12. Одни. концы звеньев 5 и 6, 7 и 8, 9 и 12, 10 и

11 соединены между собой посредством вертикальных осей карвток 13-16, расположенных на оси 4 с возможностью перемещения вдоль нее, а сВободные концы звеньев 5 и 8, 6 и 7, 9 и 10, 11 и 12 шарнирно соединены и несут на себе приспособления 17-20 для установки соосно с центрами шарнирных соединений пишущих 21 и 22 и обводных 23 и 24 элементов.

Над планшетами 2 и 3 установлены соответственно линейки 25 и 26, предс ставляющие собой, иапсриг1ер., ци сгиндрические напрансгяюглие, -;сi:i ессленпыс иа

985708 основании 1 посредством переставных ползунов 27-30. Линейки могут перемешаться и быть эафиксирсФаны с помощью фиксаторов переставных ползунов

27-30. Телескопические звенья 5 и 10, 6 и 11, 7 и 12, 8 и 9 соединены между собой в своей средней части посредством вертикальных осей кареток

31-34, установленных на линейках 25 и 26 с возможностью перемещения и зафиксированных в заданном положении.

В нижней части кареток 31-34 соосно с их вертикальными осями. укреплены штифты, служащие для точной установки осей кареток над заданными точками планшетов 2 и 3.

Телескопические звенья 9-12 и линейки 25 и 26 выполнены съемными.

Планшет 2 представляет собой снимок или первичное картографическое отображение, а планшет 3 — картооснову или вторичное картографическое отображение.

Трансформатор работает следующим образом.

Снимок 2 и картооснову 3 кладут на основание 1.< На картооснову 3 по данным геодезической подготовки пред варительно наносят четыре опорные точки, изображения которых. имеются н снимке 2. Снимок 2 и картооснову 3 размещают зеркально друг к другу относительно оси 4. Линейку 25 закрепляют над картоосновной 3 так, чтобы она проходила над парой ближних к оси опорных точек. Подвижные каретки

31 и 34 иа линейке 25 закрепляют над этими опорными точками так, чтобы штифты этих кареток были установлены строго на опорные точки. Линейку 26 закрепляют над снимком 2 так, чтобы она проходила над изображением соответственных опорных точек,-над которыми установлена линейка 25.

Подвижные каретки 32 и .33 на линейке 26 закрепляют над изображением этих опорных точек так, что штифты этих кареток были установлены строго над иэображениями соответственных опорных точек. С помощью зажимных ви тов переставных полэунов 27-30 подв ные линейки 25 и 26 фиксируют над опорными точками, тем саьым посред Ьтвом штифтов подвижных кареток 31-3 прижимают снимок 2 и картооснову 3 к .основанию 1., Телескопические стороны трансформирующих четырехугольников надевают на оси подвижных кареток 13-16 и 3134. В приспособления 17-20 вставляют обводные элементы {например, штифты)

23 и 24, а пишущие элементы 21 и 22 устанавливают над следующей парой опорных точек. разворотами снимка 2 и перемещением обводных элементов 23 и 24 добизартся с< впадения изображений соотФормула изобретения

1. Графический трансформатор, содержащий основание, два планшета, 65 трансформирующий узел с пишущим и обветствующих опорных точек на снимке

2 с обводными элементами 23 и 24.

Посредством зажимних винтов переставных ползунов 27-30 фиксируют линейку 26 над снимком, а линейку 25 над картоосновой и тем самым посредством штифтов кареток 31-34 картооснова и снимок фиксируются на основа нии. Побившись совпадения, т.е. закончив взаимное ориентирование, сни10 мают звенья одного трансформирующего четырехугольника, например, состоящего нз направляющих 9-12 звеньев.

Затем заменяют пишущий элемент 21 в ггриспособлении 17 пишущим элементом, 15 перемещают обводной элемент 24 по точкам или линиям снимка 2 и получают трансформированные точки или линии на картооснове 3 с помощью пишущего элемента 21. В том случае, ес20 ли трансформируемая точка на снимке лежит близко к линейке 26 и навести на нее указатель нельзя, то подвижиые линейки 25 и 26 устанавливают над другой парой опорных точек на карто25 основе 3 и соответствующих их изображений на снимке 2. Затем разъединяют концы телескопических сторон и надевают их на подвижные каретки, а сереа дины их, ранее разъединенные и надеЗ0 тые на подвижные каретки, соединяют посредством кареток и вставляют в них обводной элемент для снимка 2 и пишущий элемент для картоосновы. При этом дополнительное ориентирование прово35 дить не нацо

Графический трансформатор позволяет выполнять трансформирование любых снимков, в том числе и снимков, полученных фотокамерами с неизвестными параметрами, например, архив40 ных снимков и снимков с любыми углами наклона. Преимуществом предлагаемого трансформатора является возможность его использования при создании технологии автоматизированного карти45 рования, в частности для автоматизации процесса дигитализации. Р этом

/ случае к обводному элементу 24 подсоединяют два взаимно перпендикулярных датчика "перемещение-код", кото50 рые преобразуют информацию о перемещении карандаша в цифровые сигналы.

4 Предлагаеьий трансформатор может быть применен также для оперативного редактирования в полевых условиях и

55 для оперативного обновления карт по фотоснимкам.

Экономический эффект от использования графического трансформатора составляет 9600 руб. в год.

985708 8

15

20 водным элементами, о т л и ч а ю— щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, трансформирующий узел выполнен в виде пары наложенных друг на друга шарнирных четырехугольников, образованных системой телескопических звеньев, одни концы которых соединены попарно между собой посредством вертикальных осей направляющих кареток, расположенных на общей оси, жестко укрепленной на основании между планшетами, а свободные концы звеньев попарно соединены шарнирами, которые несут на себе приспособления для установки обводного и пишущего элементов, при этом одноименные звенья четырехугольников попарно соединены между собой посредством вертикальных осей кареток, установленных на двух направляющих линейках, закрепленных на основании над планшетами посредством переставных полэунов.

2. Трансформатор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что каретки, установленные на направляющих линейках, имеют штифты, укрепленные соос- . но с вертикальными осями кареток.

3. Трансформатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что телескопические звенья и направляющие линейки выполнены съемными.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лобанов А.Н.Аэрофотопография.

М., "Недра", 1978, с. 135.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 572388, кл. В 43 L 13/10, опублик. 15.09.77.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 28330, кл. G 00 1 С 1111//0022, опублик. 30.11.32 (прототип).

985708

Составитель В.Васильев

Редактор М.Рачкулинец Техред К.йыцьо Корректор У. Пономаренко

Заказ 10157/65 Тираж б14 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М-35, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП,"Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4