۱۳۹۹/۰۶/۰۲ ۱۴:۵۵ ۸۱
طبقه بندی: طراحی، تست و کالیبراسیون
چچ
داده‌ها و سنجندها - زیر سیستم‌ها و الزامات - آزمون‌های مداری - کالیبراسیون هندسی

داده‌ها و سنجندها - زیر سیستم‌ها و الزامات - آزمون‌های مداری - کالیبراسیون هندسی

کالیبراسیون هندسی سنجنده‌های فضایی بعد از قرارگیری سنجنده در مدار، اولین گام در پردازش تصاویر ‏ماهواره‌ای حاصل است. در این فرآیند به دنبال استخراج اطلاعات هندسی(موقعیتی) و نهایتاً تولید ‏نقشه‌ها و محصولات مختلف زمین مرجع ‌شده می‌باشیم؛ استخراج این اطلاعات از تصاویر مربوط به یک ‏منظره نیازمند شناخت ارتباط ریاضی سیستم مختصات تصویری با سیستم مختصات زمینی است.

این ‏موضوع مستلزم کسب دانش و آگاهی لازم از خطاهای سیستماتیک و احتمالی و مدل‌سازی دقیق ‏خطاهای موجود در فرآیند تشکیل تصویر است. مجموعه عوامل مؤثر در تشکیل تصویر و مدل‌سازی ‏هندسی و فیزیکی در سامانه‌های تصویربرداری را می‌توان در موارد ذیل خلاصه کرد:‏

  • پارامترهای توجیه خارجی: موقعیت و وضعیت سنجنده نسبت به سیستم مختصات زمینی
  • پارامترهای توجیه داخلی: شرایط فیزیکی و هندسی سیستم تصویربرداری

به بیانی دیگر در کالیبراسیون هندسی به دنبال برقراری ارتباط بین سیستم مختصات تصویری و سیستم ‏مختصات مرجع زمینی از طریق یک مدل‌سازی مناسب با شناخت جامع از کلیه عوامل مؤثر بر هندسه ‏اخذ تصویر هستیم که این ارتباط از طریق پارامترهای توجیه داخلی و خارجی امکان‌پذیر است.‏


داده‌ها و سنجندها - زیر سیستم‌ها و الزامات - آزمون‌های مداری -  <strong class='sis-keyword'>کالیبراسیون</strong> هندسی
شکل 1 – طرح‌واره نگاشت در دستگاه‌های مختصات


در این مدل‌سازی به سه سیستم مختصات نیازمندیم که عبارت‌اند از: سیستم مختصات شی‌ء، سیستم ‏مختصات دوربین و سیستم مختصات تصویر؛ شکل بالا طرح‌واره دستگاه‌های مختصات در کالیبراسیون ‏هندسی را نشان می‌دهد. به‌منظور ارتباط بین مختصات تصویری و شی‌ء، نگاشت در 4 مرحله انجام ‏می‌شود:‏


1.‏ انتقال نقطه شی‌ء از مختصات شی‌ء به مختصات دوربین
‏2.‏ نگاشت نقطه شی‌ء در حالت ایده آل به صفحه تصویر
‏3.‏ انتقال نقطه تصویری به سیستم مختصات دوربین
‏4.‏ مدل‌سازی خطاهای تصویربرداری به‌منظور تعیین نقطه تصویر در نقطه مشاهده


در مدل‌های مذکور فرض بر این است که هندسه سیستم تصویربرداری کاملاً ایده آل است درحالی‌که ‏عواملی دیگری که باعث انحراف مسیر نور از خط مستقیم یا عواملی دیگری که باعث جابجایی مختصات ‏تصویری می‌شوند، این فرض را نقض می‌کنند؛ لذا بایستی این خطاها را با توجه به نوع اثرشان به‌صورت ‏مدلی مجزا تعیین و سپس تا حد امکان تصحیح نمود. اولین خطا در این فرآیند، کرویت زمین است و ‏خطای مهم دیگر، خطای شکست اتمسفری است که باعث شکست شعاع نور می‌شود. شکل ذیل طرح‌واره ‏جابجایی ناشی از انحنای زمین را نشان می‌دهد.‏


طرح‌واره جابجایی ناشی از انحنای زمین
شکل 2 – طرح‌واره جابجایی ناشی از انحنای زمین


‏ خطاهای دیگر، خطاهای اعوجاج اپتیکی، خطای تغییر بعد فیلم و حرکت تصویر می‌باشند که باعث دور ‏شدن از یک سیستم تصویر ایده آل می‌شوند. کلیه مختصات مشاهداتی که در عکس اندازه‌گیری می‌شوند ‏شامل این خطاها می‌باشند. شکل ذیل طرح‌واره اعوجاج شعاعی برای یک شبکه مربعی را نشان می‌دهد. ‏این رفتار ذاتی در المان‌های اپتیکی، می‌تواند به‌صورت منفی(بالشتک) یا مثبت(بشکه) در تصویر ظاهر ‏شود؛ ضرایب اعوجاج اپتیکی معمولاً در مراحل کالیبراسیون قبل از پرتاب تعیین می‌شوند تا بدین ترتیب ‏امکان تصحیح مختصات تصویر از خطای اعوجاج فراهم گردد.‏


طرح‌واره اعوجاج شعاعی برای یک شبکه مربعی
شکل 3 – طرح‌واره اعوجاج شعاعی برای یک شبکه مربعی


در یک سامانه تصویربرداری فضایی مختصات هر نقطه تصویر می‌تواند در یک سیستم قائم‌الزاویه دوبعدی ‏اندازه‌گیری شود که مبدأ آن ممکن است در خارج و یا هر جای دلخواهی از تصویر قرار داشته باشد. ‏ازآنجاکه در بیشتر موارد برای حل مسائل به مختصات نقطه تصویری نسبت به نقطه اصلی (به‌عنوان مبدأ) ‏احتیاج داریم (حل توجیه داخلی)، برای رسیدن به چنین مختصاتی لازم است هر نقطه اندازه‌گیری شده ‏پس از حل توجیه داخلی، تبدیل به مختصاتی نسبت به نقطه اصلی شود.‏ به‌صورت کلی در تصحیح هندسی تصاویر یک سنجنده پوش بروم، هر خط تصویر مستقل و پارامترهای ‏توجیه آن به‌صورت مجزا لحاظ می‌شود؛ به علت وابستگی نزدیک بین این پارامترها، برآورد همه آن‌ها ‏ممکن نمی‌باشد که بدین منظور ابتدا تعدادی از پارامترهای مستقل انتخاب و برآورد می‌گردند و سپس ‏پارامترهای دیگر از طریق آن‌ها محاسبه می‌شوند. معادله‌ای که بین نقطه زمینی و مرکز تصویر لحظه‌ای و ‏نقطه تصویری نظیر، ارتباط برقرار می‌کند، چنین نوشته می‌شود:‏


معادله‌ای که بین نقطه زمینی و مرکز تصویر لحظه‌ای و ‏نقطه تصویری نظیر، ارتباط برقرار می‌کند،


در این معادله، ‏RO‏ سیستم زمین-ثابت را به سیستم شبه اینرشیال، ‏RI‏ شبه اینرشیال را به سیستم ‏اسمی سکو، ‏RII‏ سیستم اسمی سکو را به سیستم واقعی سکو و ‏RIII‏ سیستم سکو را به سیستم سنجنده ‏دوران می‌دهد. ماتریس دورانی به شکل ذیل تعیین می‌شود:‏


‏ سیستم زمین-ثابت را به سیستم شبه اینرشیال، ‏RI‏ شبه اینرشیال را به سیستم ‏اسمی سکو، ‏RII‏ سیستم اسمی سکو را به سیستم واقعی سکو و ‏RIII‏ سیستم سکو را به سیستم سنجنده ‏دوران می‌دهد.


زوایای ماتریس ‏RII‏ به‌صورت توابع چندجمله‌ای از مرتبه پایین برحسب تغییرات خطوط (مختصات ‏x‏) در ‏نظر گرفته می‌شود. زوایای ماتریس ‏RIII‏ اغلب طی تشکیل یک تصویر ثابت است و مختصات مرکز تصویر ‏می‌تواند توسط چندجمله‌ای‌های مرتبه پایین که تابعی از زمان هستند، بیان ‌شود. در حالت کلی ‏مدل‌سازی پارامترهای به سنجنده موردنظر که قرار است مدل شود، بستگی دارد. دقت مدل‌سازی ‏پارامترهای مذکور برای تصاویر ماهواره‌های با قدرت تفکیک بالا، امر بسیار مهمی در انجام فرآیند ‏کالیبراسیون هندسی و نهایتاً انطباق مختصات نقاط زمینی با موقعیت نظیر آن‌ ها در تصاویر حاصل است.‏


آدرس کوتاه شده: