ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Представление трехмерных геометрических моделей сцен комбинацией двумерных изображений из "Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий " Центральным моментом в трехмерном геометрическом модельном представлении реальной сцены является выбор соответствующих представлений (описаний) объектов этой сцены. Трехмерная геометрическая модель должна обеспечивать уникальные и однозначные представления для широкого диапазона заданных объектов, что особенно важно при создании конкретного эталонного описания конкретной сцены, используемого в бортовой системе наведения беспилотного летательного аппарата. Если допустить, что представление объектов не уникально, то конкретному физическому объекту на рассматриваемой сцене может соответствовать более одного представления. При неоднозначности представления объектов сцены информация, необходимая для восстановления ЗВ-описаний объектов и сцены в целом, может оказаться недостаточной. В этих случаях построение трехмерной модели сцены, необходимой для формирования набора эталонных изображений, соответствующих различным ракурсам и дальностям визирования сцены в процессе полета летательного аппарата, может оказаться невозможным. [c.164] Для исследовательских задач во многих случаях сохраняется допустимость множественного представления объектов в процессе модельного генерирования рассматриваемых сцен и объектов при использовании различных программных пакетов. [c.164] Учитывая сформулированные требования к представлениям объектов, рассмотрим возможную последовательность этапов формирования трехмерной геометрической модели сцены для случая монокулярного изображения. [c.164] Способы создания трехмерных структур (например — рассеянное контурное изображение), соответствующих двумерным описаниям единичного изображения, заключаются в установлении строгих геометрических зависимостей между свойствами объекта и его проекцией при построении описания каждого двумерного силуэта. [c.164] Формирующееся при этом контурное изображение состоит из пространственных описаний границ и вершин, соответствующих двумерным контурам рассматриваемого объекта. [c.164] Естественно начальной процедурой формирования контурного изображения является процедура предобработки (фильтрации), заключающаяся в подавлении шумов в исходном изображении. В настоящее время достаточно хорошо разработан целый набор методов и алгоритмов по решению этой задачи (методы линейной и нелинейной, минимаксной, морфологической и т. п. фильтрации) [5.2]. [c.164] При построении пространственного описания границ и вершин может быть использовано например представление всех поверхностей и возвышенностей либо горизонталями, либо вертикалями (по отношению к поверхности земли) [5.3]. Таким образом первой ступенью создания трехмерного контурного изображения является обозначение всех линий как горизонталей и вертикалей введением признака перспективной проекции все линии, указываюш,ие на вертикальную точку схода, выбираемую при построениях произвольным образом, считаются вертикалями, все остальные -- горизонталями. Учитывая конечность размеров объекта, конец каждой вертикали, ближайшей к вертикальной точке схода, обозначается как низ , а противоположный —- как верх . [c.165] После маркировки всех линий местонахождение каждой конечной точки в трехмерном пространстве может быть определено при известном местонахождении противоположной точки каждой линии. [c.165] Если пространственное расположение начальной точки некоторой вертикали V известно (рис. 5.3 а), то линия Р1Р2 в плоскости наблюдаемого изображения П1 представляет собой изображение горизонтальной линии в пространстве линия Р1Р3 представляет собой изображение вертикальной линии в пространстве, а U есть трехмерный вектор вертикального направления, полученный переносом его из фокальной точки О в вертикальную точку схода изображения в плане. Положение конечной точки горизонтали V2 тогда определяется пересечением прямой, проходящей через фокальную точку О и точку Р2, и горизонтальной линии, проходящей через точку Vi. [c.166] Положение конечной точки вертикали V3 находится на пересечении прямой, проходящей через фокальную точку О и точку Р3, и вертикальной линии, проходящей через Vi и параллельной вектору U. [c.166] Использование такого алгоритма определения местонахождения любой точки ограничено условием связи искомой и известной точками только отрезком прямой линии. Для определения местонахождения исходных точек могут быть использованы два способа. [c.166] Первый способ в качестве исходных точек использует точки на плоскости Пз, уравнение которой Up = —D, где U — единичный вертикальный вектор, Р — точка на плоскости планового изображения Пх, D — расстояние от фокальной точки до плоскости П3. Если значение расстояния D неизвестно, оно остается свободной переменной в уравнении плоскости и тогда определяется только соответствующее положение вершины. Положение, например, точки V3 на плоскости П3 определяется пересечением плоскости луча, проходящего через изображение точки Рз на плоскости П1. [c.166] Точки вертикальных линий, рассматриваемые как низ , считаются началом отсчета. [c.166] Не все границы данного объекта связаны с вертикалями на поверхности. [c.166] Некоторые из них могут быть найдены с помощью второго способа, а именно если построены двумерные изображения двух прямых, то предполагается, что построено трехмерное изображение линий на сцене. Если в этом случае осуществляется построение неизвестной прямой на плоскости П3 в соответствии с известной прямой (её изображением на плоскости Hi), то расположение любой конечной точки на неизвестной прямой может быть найдено на пересечении известной линии и луча, проходящего через фокальную точку и изображение конечной точки. [c.166] Первые два условия допускают обозначение каждой линии как горизонтальной или вертикальной, что гарантирует построение трехмерных координат всех точек вокруг каждой линии. Другие два условия соответствуют двум рассмотренным способам определения местонахождения исходных точек для дальнейших построений (определение вертикали и выступов). [c.167] На рис. 5.4 и 5.5 показаны два примера, иллюстрирующие процедуру создания контурных представлений монокулярных изображений с использованием выше описанных способов. На рисунках видно соответственно исходное изображение сцены городского типа (а), выборочные двумерные линии и границы объектов (5) и перспективный вид рассеянного контурного изображения (в). Вертикальными линиями рассеянного контурного изображения становятся только те границы объектов, которые состоят из вертикальных линий или могут быть изображены в трехмерном пространстве с использованием коллинеар-ных зависимостей для построения вершин контурного изображения. [c.167] Одной из проблем монокулярного анализа является возможная потеря части информации в двумерном представлении. Например в случае, когда вертикальные линии пространственного объекта или его элементов очень малы, они просто теряются в двумерном представлении. На рис. 5.5 в короткие вертикальные линии, соединяюш,ие нижние и верхние части крыши крайнего левого здания, оказались утраченными (область А). Таким образом трехмерной структуры этой крыши создано быть не может. Кроме того нет трехмерной информации об областях, в которых отсутствуют соединения, как например у большей части передней стены крайнего левого здания на рис. 5.5 в (область В). [c.167] Если же вертикальные линии выделяются, но их размер очень мал, они могут быть обозначены как горизонтальные вместо вертикальных. В качестве примера можно привести линию L на рис. 5.5 в. Иногда горизонтальная линия (например L2 на рис. 5.5 в) направляется к вертикальной точке схода и обозначается вертикальной. Если линии обозначены неправильно, в модели создания контурного изображения появляются ошибки, создавая порой такие изображения, какие в природе не встречаются. [c.167] Использование не только горизонталей и вертикалей объектов, но и других геометрических характеристик, позволяет решить отмеченные проблемы и наиболее полно представить трехмерные структуры третьего уровня. [c.167] Вернуться к основной статье