Фотограмметрические измерительные системы V-STARS

В 1994 году компания Geodetic Systems Inc. (США) представила систему V-STARS, основанную на цифровых технологиях. Сегодня Geodetic Systems Inc – мировой лидер в сфере промышленной фотограмметрии и уже более 500 систем V-STARS работает по всему миру.

V-STARS – технология, позволяющая определить трехмерные координаты точек объекта из серии цифровых фотографий. Достаточно нескольких снимков объекта, чтобы создать его 3D модель (рисунок 2).

Рисунок 2 - Создание 3D модели

Принцип измерения объектов с помощью V-STARS похож на зрение человека. Фотограмметрическая система преобразует изображения одного и того же объекта, снятые с нескольких точек, в трехмерный объект, а точнее в облако точек. В фотограмметрии применяются масштабные линейки, позволяющие точно определить размер объекта.

Основным элементом системы V-STARS является специальная цифровая камера INCA3 (рисунок 3), спроектированная специально для применения в фотограмметрии.

Рисунок 3 – Система V-STARS

Достаточно легкая, эргономична, с высококачественным калиброванным широкоугольным объективом камера, заключенная в прочный корпус, создана для применения в производственных условиях. Среди множества достоинств можно выделить новейшую функцию «самокалибровки» камеры, лазерные указатели, большой LSD дисплей (рисунок 3). Изображения могут как записываться на Flash-носитель, так и передаваться по встроенному Wi-Fi протоколу.

Видеограмметрия

Метод видеограмметриии

С целью повышения оперативности измерений разработан метод видеограмметрии, принципиальная схема которого представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Принципиальная схема видеограмметрии

Метод видеограмметрии по своей сущности и математическому обеспечению аналогичен фотограмметрии. Вместо фотопластинки фотокамеры снабжены фоточувствительными матрицами до 28 x18 мм с большим числом пикселей (до 6х10⁶ единиц) порядка 10х10 мкм. Каждый элемент преобразует свет в электрический сигнал, который затем передается в компьютер со своим значением: от 0 (черный) до 255 (белый). После оцифровки изображение обрабатывается мощным программным обеспечением с решением задач фототриангуляции. Время получения информации о координатах точки А занимает несколько секунд. Разрешающая способность измерения расстояний достигает 10^{-5 L (где L в мм). Контрольные точки маркируются либо заранее нанесенной видимой отметкой, либо пятном видимого луча вспомогательного лазера, либо переносным маркером, устанавливаемым на контролируемую точку.}

Погрешности определения координат точки А в значительной мере зависят от погрешностей ориентирования фотокамер и определения параметров их ориентирования. Наиболее точным и наиболее применяемым является первый способ. Расположение фотокамер относительно объекта определяется его размерами, угловым полем зрения фотокамер и требуемой точностью измерений. Для производства измерений объекта должен быть предварительно составлен проект, включающий этапы:

- определения контролируемых и базовых точек объекта;

- расстановки и геодезической привязки фотокамер;

- оценки условий освещения контрольных и базовых точек объекта;

- расчета точности измерений.

Имеющаяся информация о применении фото- и видеограмметрии в зарубежном судостроении носит общий описательный характер. Математическое, метрологическое и программное обеспечение для судостроительных задач либо отсутствует, либо имеет закрытый коммерческий характер.

Особенностями применения видеограмметрии в судостроении являются:

- сложность базирования фотокамер относительно объекта;

- затесненность помещений, малые расстояния до объекта при требуемой большой глубине резкости и панорамности съемки;

- короткобазисный характер стереоснимков.