Лаврова Н.П., Стеценко А.Ф. Аэрофотосъемка. Аэро

Подождите немного. Документ загружается.

Достоинство метода в том, что устройство для испытаний мо-

жет устанавливаться на летальном аппарате и характеристики

определяют в натурных условиях — в полете.

§ 74. Влияние работы затвора на качество

фотографического изображения

Экспонирование светочувствительного материала происхо-

дит в течение определенного времени, что приводит к искаже-

ниям фотографического изображения, которые можно условно

подразделить на геометрические и оптические.

Геометрические искажения возникают из-за перемещения

ЛА за период I из одной точки съемки в другую, неодновре-

менного экспонирования всего поля кадра, остаточных вибра-

ций после ударного момента между тормозящими и тормози-

мыми деталями затвора. Это приводит к нарушению ортоско-

пии изображения объектов и его смазу.

Оптические искажения фотометрических свойств объектов

возникают из-за неравномерности экспонирования из-за разной

скорости в начале и конце открытия затвора, непостоянства

времени выдержки для разных участков кадра. Возможны

блики на аэронегативах из-за отражения света от металличе-

ских частей затвора. Геометрические искажения изображения

объектов фотографирования при съемке аппаратами со штор-

но-щелевыми затворами существенны. На рис. 113 схематично

показано искажение из-за работы шторного затвора. В момент

времени будут зафиксированы на снимке точки В и другие,

в момент времени ^ шторка переместится со скоростью V, но

ЛА также переместится на отрезок пути АЬ со скоростью №.

Лучи в это время будут проходить от точки А, которая зафик-

сируется в точке а. Отрезок а'а—

пропорционален масштабу

изображения, путевой скорости и времени экспонирования:

Н -

где — фокусное расстояние объектива АФА; Я— высота фо-

тографирования.

Расстояние, которое пробегает шторка, установленная от

светочувствительного слоя на расстоянии Н, за время экспони-

рования, определяется форматом кадра и равно I. С учетом

этого

б =

. (161)

Н-р

В настоящее время разработаны методы аналитического

учета искажений, возникающих при съемке со шторно-щеле-

выми затворами.

'200

Поправки вводятся в из-

меренные координаты при ус-

ловии строгой калибровки ра-

боты шторно-щелевого за-

твора.

Геометрический сдвиг изо-

бражения в соответствии с

(161) возникает из-за переме-

щения ЛА во время экспони-

рования ^ и зависит от путе-

вой скорости, высоты фото-

графирования и фокусного

расстояния АФА. Отрезок на

местности Ь, соответствую-

щий сдвигу б, назовем приве-

денным сдвигом изображения. При съемке кадровыми АФА

приведенный сдвиг изображения пропорционален масштабу

съемки и одинаков по всему полю зрения объектива:

Рис. 113. Искажение изображения

шторно-щелевым затвором

1 =

сопз}:.

(162)

Оптическое изображение объектов будет менее резким из-за

сдвига изображения, изменения пограничного контраста объ-

екта фона:

Доб — Дф

К =

Вф

(163)

где К—контраст изображения; В

б, Вф — яркость объекта и

фона.

Уменьшение разрешающей способности съемочной системы

за счет появления сдвига изображения весьма существенно.

Самые совершенные АФА не могут обеспечить разрешающую

способность выше, чем

Ясд - -7-

•

(164)

Для характеристики оптической системы помимо разреша-

ющей способности часто используют передаточную функцию.

Пространственно-частотная передаточная функция У7

СД

опреде-

ляет искажение изображения из-за влияния работы затвора

и сдвига изображения.

Рассмотрим, как происходит преобразование оптической ин-

формации, поступающей от объекта, при условии съемки ли-

нии. Если фотографируем линию, а скорость изображения

равна 0, то распределение освещенности на кадре показано на

рис. 114. Пространственно-частотный спектр линии равен

1, (165)

'201

5к

К, "у)

Ух

•V,

Рис. 114. Преобразование информации оптической системой

он имеет одномерный характер и не изменяется вдоль оси X.

Если фотографирование линии производить аппаратом с иде-

альным затвором, то распределение Я в изображении линии

имеет сечение в виде прямоугольника, а пространственный

спектр имеет вид

Преобразование изображения спектра линии при работе за-

твора и без него определяется формой характеристической кри-

вой работы затвора. Отношение ^^ определяется

ЧтЛ"*)

количественной характеристикой оптического изображения —

передаточной функцией сдвига, т. е.

51П

ПУ

из

{фЫ

ЛУиз 1фМ

сд

(дд:

(167)

Передаточная функция сдвига одномерна и представляет

преобразование Фурье от функции распределения экспозиции

вдоль оси X при работе затвора с характеристической кривой

с фазами открытия, полного открытия и закрытия:

сд

(Лд= | Н(х)е-

™*йх.

(168)

Частотная передаточная функция определяет связь между

выходным и входным гармоническими сигналами. Если харак-

202

Рис. 115. График зависимости вели-

чины сдвига изображения и прост-

ранственной частоты:

1, 2, 3, 4 — кривые для определения ча-

стотной передаточной функции при раз-

ных сдвигах изображения

теристическую кривую работы затвора аппроксимировать тра-

пецией, то распределение экспозиций Я (х) можно записать

с учетом скорости изображения V, выдержки I и коэффициента

полезного действия т|:

ГГ (ЛМ

— С

— "П>

Для затворов с -л<0,7

п { =

310^3^3^(1-,) _

На рис. 115 приведены графики функции П

д(Л^) =П

(А'ж)

в соответствии с (169). На оси абсцисс отложим простран-

ственную частоту Ы

, на оси ординат — П

д(Л

), для скорости

полета ЛА порядка 300 км/ч и сдвига изображения 0,01

и 0,03 мм.

§ 75. Оптимизация выбора затвора

При выборе типа затвора, его светотехнических характери-

стик необходимо учитывать условия аэрофотосъемки. Время

выдержки, в течение которого светочувствительный слой под-

вергается воздействию света, определяется экспонометрической

зависимостью

{

__ ф"О (171)

ЕгЗдКсКаТа

где Кв — коэффициент, зависящий от выбора критерия свето-

чувствительности;

Кф

— кратность светофильтра; п

— знамена-

тель относительного отверстия объектива; Е, г — освещенность

и коэффициент яркости аэроландшафта; 5

— светочувствитель-

ность пленки в заданной выбранной системе; Кс, К

а.

— коэффи-

циент светоотдачи затвора и светопропускания объектива АФА.

Рассматривая формулу, можно выделить величины постоян-

ные для данного полета и переменные, определяющие требуе-

мый экспозиционный интервал. Назовем постоянные величины

203

группой А и отнесем сюда светочувствительность и коэффици-

енты Кв, Ка, Кс, Кф. Переменные величины назовем группой В

и отнесем к ним изменение освещенности, коэффициент ярко-

сти, пропускание атмосферы и относительное отверстие объек-

тива. С другой стороны, необходимо учитывать требования со-

хранения ортоскопичности объектов, что определяется величи-

ной сдвига изображения, скоростью полета ЛА и масштабом

съемки:

бН

• (172)

Для сохранения этого условия необходимо

Величины коэффициентов группы А определяем перед поле-

том в лабораторных условиях. Кб зависит от выбора системы

единиц светочувствительности и изменяется при определении

светочувствительности по критерию

5 = ^

;

(173)

0+0,2, #00+0-2 '

где Я— экспозиция; Д, — оптическая плотность вуали.

При определении 5 для цветных и спектрозональных мате-

риалов по критерию

о _ Ю

0,85 Н

(174)

Коэффициент К=20.

Кратность светофильтра для случая съемки на черно-белых

материалах изменяется в пределах от 1,5 до 8,0, светочувстви-

тельность аэропленок имеет большой диапазон и изменяется от

$о

+о,85=

150

единиц до 1500-^2000 ед. ГОСТа.

Таким образом, изменения величин группы А значительны,

и их необходимо учитывать при определении типа затвора. Все

постоянные величины группы А устанавливают на калькуля-

торе электронного аэроэкспонометра или автомата регулирова-

ния экспозиции.

Изменения величин группы В более существенны. Осве-

щенность аэроландшафта изменяется при съемке от 6 до

120 тыс. лк, следует отметить, что это изменение плавное и за-

висит от времени и географического места съемки. Это измене-

ние необходимо учитывать при съемке с космического летатель-

ного аппарата, при его движении по орбите. Коэффициент

прозрачности атмосферы изменяется в небольших пределах, но

следует учитывать при этом изменение выдержки с изменением

высоты полета. Диаметр действующего отверстия объектива и

фокусное расстояние АФА, определяющие знаменатель относи-

тельного отверстия и освещенность в фокальной плоскости, из-

меняются в аппаратах в пределах 1/2,54-1/22.

204

Фокусное расстояние аппарата определяет масштаб съемки,

поэтому величина п

зависимая и не может быть изменена ис-

ходя только из условий минимальной выдержки.

Таким образом, можно выделить величины постоянные для

данного полета (зависимые), переменные зависимые и перемен-

ные независимые. К постоянным зависимым величинам можно

отнести высоту фотографирования и скорость полета ЛА, к пе-

ременным зависимым — величину относительного отверстия и

время экспонирования (.

Глава XI

КАССЕТЫ АЭРОФОТОАППАРАТОВ

§ 76. Устройство кассет аэрофотоаппаратов

Кассетой называется часть аэрофотоаппарата, предназна-

ченная для размещения и предохранения от засветки светочув-

ствительного материала, его перемотки и выравнивания в пло-

скость в момент фотографирования.

Кассета АФА является сложным механизмом, к которому

предъявляются специфические требования. Кассета должна

вмещать заданное количество пленки, обеспечивать ее пере-

мотку от кадра к кадру с выдерживанием заданного расстоя-

ния между ними, производить выравнивание пленки в пло-

скость в момент экспозиции, обеспечивать светонепроницае-

мость и предохранять от различного рода механических

воздействий.

Кассета состоит из устройства для размещения аэрофото-

пленки, транспортирующего механизма и механизма выравни-

вания (рис. 116). Большинство кассет являются съемными и

легко отделяются от фотокамеры.

Однако встречаются и несъемные кассеты, фотопленка в ко-

торых располагается в специальных пеналах, размещенных на

полуосях сматывающей и наматывающей катушек.

Катушка, на которой находится неэкспонированная аэрофо-

топленка, называется сматывающей, а катушка, на которую

перематывается экспонированная фотопленка, называется на-

матывающей или принимающей.

По характеру движения аэрофотопленки кассеты можно

разделить на две группы — с прерывистым движением и непре-

рывным движением пленки. Прерывистое движение пленки

применено во всех кадровых АФА, непрерывное — у щелевых.

Транспортирующий механизм может работать или от авто-

номного привода или от распределительного механизма ка-

меры. В большинстве топографических АФА используется пер-

вая система, как более надежная в эксплуатации. В зависимо-

'205

КП

Л.

Рис. 116. Основные части кассеты:

I — сматывающая катушка, 2 — наматывающая катушка, 3 — двигатель, 4 — коромысло,

5 — мерный валик, 6 — прижимной стол

сти от кинематики транспортирующие механизмы кассеты де-

лятся на три типа:

безизмерительные;

измерительно-тянущие;

тянуще-измерительные.

Безизмерительные механизмы практически не применяются,

так как в них в течение цикла работы угол поворота наматы-

вающей катушки постоянен, что приводит к увеличению пере-

мотанного фильма по мере увеличения радиуса наматывающей

катушки. Угол поворота наматывающей катушки должен обес-

печивать перемотку участка аэрофотопленки при начальном

радиусе сердечника катушки г

и при радиусе г

намотанной

пленки.

Запас аэрофотопленки в кассете определяется формулой

Очевидно, что для обеспечения необходимого и постоянного

межкадрового расстояния угол поворота наматывающей ка-

тушки должен измеряться обратно пропорционально ее ра-

диусу.

Изменение угла поворота можно осуществить или непрерыв-

ным регулированием или прерывистым регулированием от

цикла к циклу.

(175)

'206

В измерительно-тянущих механизмах в качестве ведущего

звена, т. е. механизма, непосредственно прикладывающего уси-

лие к пленке и осуществляющего ее движение, является мер-

ный валик, делающий постоянное число оборотов в течение

цикла. В этих механизмах требуется специальная конструкция

мерного валика, обеспечивающая надежную связь его с аэро-

фотопленкой, чтобы избежать проскальзывания пленки. Как

правило, в кассетах с измерительно-тянущим механизмом ис-

пользуется перфорированная пленка. Основными недостатками

механизмов этого типа является необходимость тщательной и

частой проверки и регулировки фрикционных муфт, приложе-

ние усилия тяги к краям пленки, опасность ее разрыва в слу-

чае несовпадения отверстий перфорации с выступами валика

и т. д.

В тянуще-измерительных механизмах в качестве ведущего

звена используется наматывающая катушка 2, вращательное

движение на которую передается от привода кассеты

(рис. 117).

При движении аэропленка плотно огибает мерный валик,

в результате чего последний вращается и делает всегда одно

и то же число оборотов в течение цикла. Радиус мерного ва-

лика рассчитывается таким образом, чтобы при постоянном

числе его оборотов было перемотано требуемое количество

пленки (размер кадра плюс межкадровое расстояние).

§ 77. Выравнивание аэрофотопленки в кассетах АФА

В топографических аэрофотоаппаратах, предназначенных

для получения измерительных аэрофотоснимков, предусмотрен

механизм выравнивания пленки в момент фотографирования

в плоскость прикладной рамки или выравнивающего стекла,

расположенного в фокальной плоскости аэрофотокамеры.

'207

Ошибки, возникающие из-за невыравнивания аэрофото-

пленки, носят случайный характер и приводят к нарушению

геометрии построений изображений. Обозначим величину от-

ступления пленки от плоскости через 2 (рис. 118). При съемке

точка А местности изобразится на пленке в точке а, правиль-

ное ее положение — в точке а'. Смещение а

а' =

характери-

зует искажение из-за наличия невыравнивания аэрофотопленки.

оа' =

оа= / (176)

нев

= 1

—1 )

или

Невыравнивание аэрофотопленки влияет на резкость изо-

бражения, что, в свою очередь, снижает разрешающую спо-

собность съемочной системы. При выборе метода выравнивания

аэрофотопленки необходимо обеспечить независимость каче-

ства выравнивания от атмосферных условий, не должно быть

физических повреждений аэрофотопленки, выравнивающее при-

способление не должно вносить геометрических искажений

изображения, должна обеспечиваться кратковременность цикла

выравнивания. Требования к точности выравнивания аэрофото-

съемки могут быть обеспечены механическим или пневматиче-

ским методом. Кроме того, известны пневматические и электри-

ческие методы выравнивания аэрофотопленки в плоскость. Из

механических наибольшее распространение получил метод вы-

равнивания прижимом к стеклу (рис. 119). Выравнивающее

стекло закреплено в фокаль-

ной плоскости объектива

АФА, на нем нанесены калиб-

ровочные оптические метки,

которые позволяют с высокой

степенью точности опреде-

лять ошибки координат мест-

ности из-за влияния разных

факторов.

Выравнивающее стекло

должно входить в расчет оп-

тической системы АФА, так

как оно устанавливается

в сходящемся пучке лучей.

Аэрофотопленка выравнива-

ется с помощью прижимного

стола, давление которого

10 г/см

обеспечивает вырав-

208

Рис. 118. Искажение изображения,

вызванное невыравниванием аэро-

фотопленки

а 5

Рис. 119. Схема устройств выравнивания аэропленки:

а — механический способ выравнивания, б — метод двустороннего натяжения, в — ме-

тод «наддува», г — выравнивание методом «вакуума»

нивание с точностью 0,03-^-0,05 мм. Метод прост, независим от

условий съемки, позволяет определять дисторсию и деформа-

цию материалов.

Следует отметить и недостатки способа выравнивания

прижимом к стеклу: из-за наличия стекла увеличивается

светорассеяние, что ухудшает качество фотографического изо-

'209

Лаврова Н.П., Стеценко А.Ф. Аэрофотосъемка. Аэро - фотосъемочное оборудование

Подождите немного. Документ загружается.