Результати застосування програмного забезпечення для визначення елементів зовнішнього орієнтування цифрових зображень аеротопографічного знімання з БПЛА

Abstract

Однією із проблем застосування БПЛА для високоточного картографування є те, що на цих апаратах неможливо встановити точну систему стабілізації для визначення кутових ЕЗО знімків, у зв’язку з чим виникає потреба розроблення методів точного знаходження ЕЗО. Сьогодні є немало розробок для визначення ЕЗО. Разом з тим, виникає низка питань під час їх практичної реалізації. Це стосується, передусім, спроби підвищення точності отримання координат точок об’єктів на місцевості. Мета. Дослідити можливість запропонованого алгоритму для визначення ЕЗО цифрових знімків, одержаних під час аерознімання з БПЛА. Методика. Основана на визначенні мінімуму функцій (двох типів), отриманих на основі умов колінеарності. Процес визначення ЕЗО реалізується за допомогою програмного забезпечення. Різноманітний набір програм дає можливість виконати такий пошук, а обґрунтоване початкове наближення ЕЗО забезпечує збіжність ітераційного процесу та визначення оптимальних параметрів [Hlotov, 2020; Заварзин, 2013; Березіна, 2018; Ким Хон Ир, 2017]. Результати. Запропонований підхід перевірено на відповідних цифрових зображеннях, отриманих під час аерознімання з БПЛА за контрольними точками, що дало можливість обґрунтувати ефективність запропонованої методики. Значення заданих СКП такі: = 0,15 м, = 0,18 м, = 0,40 м. Після уточнення похибки вони дорівнювали = 0,06 м, = 0,03 м, = 0,25 м. Аналіз наведених результатів підтверджує підвищення точності визначення координат за рахунок уточнення значень ЕЗО відносно отриманих у програмному пакеті Models та за запропонованим алгоритмом. Наукова новизна. Розроблено алгоритм, який дає можливість визначати значення ЕЗО, застосовуючи програмне забезпечення без залучення спеціальних програмних засобів оброблення цифрових зображень. Практична значущість. Передусім це дає можливість підвищити точність визначення ЕЗО для цифрових знімків, отриманих з БПЛА, та істотно розширити коло завдань з використанням БПЛА.

One of the problems with the use of UAVs for high-precision mapping is the inability to install on these devices an accurate stabilization system to determine the angular EEO images, so there is a need to develop methods for accurate location of EEO. To date, there are many developments in the definition of elements of EEO. However, there are a number of issues in their practical implementation. This applies primarily to attempts to improve the accuracy of obtaining the coordinates of the points of objects on the ground. Aim. Investigate the possibility of the proposed algorithm for determining the elements of EEO of digital images obtained by aerial surveying from an UAV. Methodology. Based on the condition of collinearity, two types of functions are determined for which the minimum is searched. This process of determining the elements of the EEO is performed using software. A diverse set of programs makes it possible to implement such a search, and a reasonable initial approximation of the EEA and provides a definition of their optimal parameters [Hlotov, 2020; Zavarzin, 2013; Berezina, 2018; Kim Hon Ir, 2017]. Results. The proposed approach was tested on the corresponding digital images obtained by aerial surveying from UAVs at checkpoints, which made it possible to justify the effectiveness of the proposed method. The specified RMSE had the following values: = 0.15 m, = 0.18 m, = 0.40 m. After specifying the steel error = 0.06 m, = 0.03 m, = 0.25 m. The analysis of the unknown results confirms the improvement of the accuracy of coordinate determination by specifying the values of RMS relative to those obtained in the software package Models and the proposed algorithm. Scientific novelty and practical significance. An algorithm has been developed that makes it possible to determine the value of EEO using software without the use of special software for digital image processing. First of all, it makes it possible to improve the accuracy of EEO determination for digital images obtained from UAVs and allows to significantly expand the range of tasks using UAVs.