Модель стереопары как основа синтеза алгоритмов восстановления рельефа

Стереофотограмметрия строит зависимости, которыми связываются 3 объекта: сцена, т.е. ее глубина Z(Xсцены, Yсцены), левый снимок стереопары ЯРКлев (Xлев Yлев), и правый снимок стереопары ЯРКправ (Xправ Yправ). С позиций математики типы этих объектов идентичны – все они являются функциями двух переменных, где сами переменные трактуются как координаты точки. Функции же трактуется как распределение яркости на снимках и как глубина сцены (Следует отметить, что в большинстве приложений сцена – это рельеф местности)
Основное свойство указанного множества из 3-х объектов – то, что здесь как и в уравнении с одним неизвестным, по любым двум объектам, представленным как функции 2-х переменных, находится (строится) третий объект. Так, при известной глубине сцены (рельефе) Z(Xсцены, Yсцены и известном левом снимке ЯРКлев (Xлев Yлев), алгоритм построения правого снимка (в предположении о ортотропном отражении света элементами сцены) выглядит следующим образом:
Организуется перебор всех точек (Xсцены, Yсцены) изображенной сцены. Для каждой точки сцены выполняется следующее:
Находится (выбирается) значение рельефа Zсцены (Xсцены, Yсцены)
На основе уже известных трехмерных координат точки сцены (Xсцены, Yсцены, Zсцены(Xсцены, Yсцены) ) рассчитываются координаты точек снимков (Xлев Yлев), (Xправ Yправ)., в которые проектируется эта точка сцены.
Из известного левого снимка выбирается значение яркости в этой точке - ЯРКлев(Xлев, Yлев), которое тут же переносится в точку правого снимка с координатами (Xправ Yправ).
По окончании перебора всех точек сцены правый снимок построен.
Несколько по другому строится рельеф местности Z(Х,Y) по известным снимкам стереопары ЯРКлев (Xлев Yлев), и ЯРКправ (Xправ Yправ). Организуется перебор всех точек (Xсцены, Yсцены) изображенной сцены, и в процессе перебора для каждой точки сцены выполняется следующее:
Задается пробное значение глубины сцены (рельефа Z (Xсцены, Yсцены)).
На основе предполагаемых трехмерных координат точки сцены (Xсцены, Yсцены, Z (Xсцены, Yсцены) ) рассчитываются координаты точек снимков (Xлев Yлев), (Xправ Yправ) , в которые проектировалась бы эта точка, если предполагаемая координата Zсцены была бы корректной. Сравниваются яркости ЯРКлев и ЯРКправ в этих точках (в предположении об ортотропной форме отражения света элементами сцены)
Сравнения производятся для всех значений Zсцены, генерируемых как пробные, и из них выбирается то Zсцены, при котором величины ЯРКлев и ЯРКправ, а также яркости точек из ближайшего их окружения наиболее близки. Выбранное Zсцены считается истинным.
По окончании перебора всех точек сцены функция Zсцены считается построенной.
Описанное выше можно считать словесной формой описания модели стреопары.
В ней для всех элементов сцены формулы стереофотограмметрии устанавливают связь между координатами элемента сцены и координатами его проекции на левый и правый снимки, и к этим формулам добавляется условие на яркости соответствующих точек на снимках стереопары. На базе этих связей между координатами и яркостями синтезируется ряд алгоритмов определения рельефа, которые представлены в докладе.
Там также представлено формальное описание модели стереопары, и конкретизируется ряд особенностей, которые в словесном описании представлены не четко, и которые в алгоритме построения глубины сцены (рельефа местности) Zсцены (Xсцены, Yсцены) по известным снимкам стереопары ЯРКлев (Xлев Yлев), и ЯРКправ (Xправ Yправ). могут быть реализованы не одним, а множеством способов. Это:
• Организация перебора всех точек (Xсцены, Yсцены) изображенной сцены
• Задание пробных значений глубины сцены (рельефа Z(Xсцены, Yсцены) ).
• Сравнение яркостей ЯРКлев и ЯРКправ
• правила выбора Zсцены, при котором величины ЯРКлев и ЯРКправ, а также яркости точек из ближайшего их окружения наиболее близки, и ряд других.
В докладе рассматриваются различные алгоритмы восстановления рельефа, порождаемые выбором различных особенностей из вышеприведенного множества.