Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» Строительный факультет Кафедра инженерной геодезии «О ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ЦИФРОВЫХ СНИМКОВ» Докладчики: к.т.н., доцент Корнилов Юрий Николаевич к.т.н., ассистент Боголюбова Анна Андреевна 2015 г.

Если Вы в состоянии измерить и выразить то, о чём Вы говорите, в числах, то Вы кое-что об этом знаете, но если вы не можете измерить это и выразить в числах, Ваши знания скудны и неудовлетворительны. Уильям Томпсон 2

Проблематика вопроса Единица измерения цифровых снимков - пиксель Автоматические измерения цифровых изображений производят с субпиксельной точностью Отсутствие в литературе объективной количественной меры субпиксельной точности при использовании алгоритмов автоматической обработки измерений 3

Цель измерений цифровых снимков Цель измерений цифровых снимков - определение координат центра знака (контрастный объект, например, белые крест, квадрат, круг и проч. на черном фоне.) Рассмотрим два варианта автоматических измерений 4

Первый вариант Восстановление границ знака Оцениваются координаты центра тяжести получившейся фигуры Второй вариант Оценка распределения плотностей пикселей, формирующих изображение Определение координат знака Варианты автоматических измерений цифровых изображений 5

Алгоритм автоматического определения координат центра знака, при котором в расчет включаются пиксели с плотностями, превышающими некоторое граничное число Счётчик Сумматор ординат Сумматор абсцисс 6

Экспериментальные объекты для фотографирования 7

Sony DSC-F828Технические характеристики Сенсор ПЗС-матрица 2/3 дюйма 8,2 млн. пикс. Размер матрицы, мм 10×13,333 Число пикселей 2448×3264 Фокусное расстояние объектива, мм 7,1 Размер пикселя матрицы, мкм 4,15 Отстояние, м 1,5 Разрешение GSD, мм/пиксель 0,88 8

Распределение плотностей пикселей покрывающих и окружающих квадрат 1a 9

Распределение плотностей пикселей покрывающих и окружающих круг 1a 10 10

Алгоритм определения координат центра знака 11 Сформированы по 32 пары отрезков l между центрами смежных знаков, например, (1a-1b и 2a-2b), (1a-2a и 1b -2b) и т.д. Длины отрезков l измерены на стереокомпараторе с точностью m l = 0,01 мм, которая позволила принять их за эталоны l э Эти же длины l п вычислены по результатам автоматического измерения координат в программе TNTLite 6.2 Оценим зависимость между результатом (координатами центра знака) и установленной граничной плотностью

Автоматическое измерение координат центров знаков в программе TNTLite

Оценка точности измерения координат знаков Оценка точности выполнена, используя понятие разрешения на местности GSD, которое в идеальном случае зависит от трех параметров Размера пикселя светочувствительной матрицы Фокусного расстояния камеры Отстояния 13

Оценка точности измерения координат знаков (продолжение) Для каждой из 32 пар отрезков l вычислить значения GSD ' и GSD" по формуле (1) : Сформировать разности Δ GSD полученных выше величин для каждой из 32 пар объектов с квадратами и кругами (1) где l м - длина горизонтального отрезка l м объекта, перпендикулярного главному лучу, мм; l п – длина изображения отрезка на цифровом снимке, в пикселях. 14

Оценка точности измерения координат знаков (продолжение) Считая полученные выше величины, как разность двойных измерений, вычислить среднюю квадратическую ошибку m GSD по формуле (2): (2) где k – число двойных разностей, штук. 15

Оценка точности измерения координат знаков (продолжение) Вычислить среднюю квадратическую ошибку m определения координаты знака по формуле (3): (3) Заметим, что вышеприведенные формулы справедливы, если ошибка измерения длины эталона меньше ошибки измерения расстояний на компьютере 16

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА Погрешности измерений в пикселях Сетка квадратов Сетка кругов m l, ммGSDm GSD mm l, ммGSDm GSD m 0,010,950,00190,030,010,770,00120,03 17

Нельзя завышать граничную плотность, так как при вычислении используются не все пиксели, расположенные внутри контура (на белом фоне), и это приводит к грубой ошибке; Координаты, получаемые для различных граничных плотностей – случайные величины; Правильнее за результат измерений принимать средние из значений координат центров знаков; Точность измерений, которая оказалась равной 0,03 пикселя для средних значений, возможно, не зависит от формы знака; Предложен простой и легко реализуемый алгоритм автоматического измерения координат знаков, обеспечивающий высокую точность результата. Выводы по результатам эксперимента 18

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!! 19