Калибровка фотограмметрических сканеров

Калибровка сканера это процесс, позволяющий определить величины геометрических и фотометрических искажений цифрового изображения, вносимых сканером в результате сканирования. Здесь рассмотрим калибровку сканера с точки зрения геометрии.

Все искажения вносимые сканером можно разделить на две составляющее: постоянные для данного сканера и переменные искажения. Источниками постоянных искажений изображения являются дисторсия объектива сканера, дефекты изготовления ПЗС (пикселей) и их взаимное расположение внутри линейки (матрицы) ПЗС, неперпендикулярность оси линейки ПЗС ее перемещению, скорость перемещения и т. д. К основным источникам переменных искажений можно отнести нестабильность перемещения линейки ПЗС, наличие пыли, электронный шум и т. д. Кроме того, у каждого конкретного сканера могут быть свои источники искажений, связанные с его конструкцией.

Калибровка сканера выполняется по контрольной сетке, представляющей собой плоскопараллельную пластинку с нанесенными на нее крестами. Координаты этих крестов x_k, y_k известны с высокой точностью порядка 0, 5 мкм. Эту сетку сканируют на исследуемом сканере, а затем по цифровому изображению измеряют координаты x_с, y_с сетки крестов (рис. 3. 1.).

Затем обычно выполняют аффинные преобразования

x_к = a₁ x_п + a₂ y_п + а₀;

y_к = b₁ x_п + b₂ y_п + b₀; (1)

для перехода из системы координат сканера о_с, x_с, y_с в систему координат калиброванной сетки о_к, x_к, y_к. Разности d_x, d_y координат сетки, полученных по (1) x’_к, y’_к и истинных координат крестов x_к, y_к характеризуют суммарные искажения, вносимые сканером в данной точке.

d_x = x’_к - x_к ;

d_y = y’_к - y_к ; (2)

Таким образом, имеем поле искажений сканера (рис. 3. 2.), которое следует учитывать при сканировании снимков.

Методы учета этих искажений могут быть различными. Можно хранить само поле искажений d_x, d_y и вводить соответствующие поправки в положение конкретного пикселя, интерполируя между ближайшими значениями d_x, d_y сетки крестов. Можно использовать различные функции, описывающие это поле искажений. Так, например, можно использовать для введения поправок в положение конкретного пикселя с координатами x, y аффинные преобразования, коэффициенты которых определяются для каждой ячейки сетки крестов.