Д.С. Монгуш1

1 ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж, Россия)
1 denzin.mongush@mail.ru

Постановка проблемы. Устранение дисторсии объективов цифровых фотокамер направлено на улучшение их измерительных свойств. Использование оптико-электронных систем в качестве прецизионного измерителя навигационных параметров на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) требует учета дисторсии, поскольку известные алгоритмические методы компенсации оптических искажений не обеспечивают необходимого уровня устранения этих искажений, что ограничивает точность оптических измерений. Существуют конструктивные способы компенсации аберраций до допустимых пределов, но их применение существенно увеличивает стоимость оптических систем. В большинстве существующих методов компенсации дисторсии фотокамер принято предполагать, что главная точка изображения известна и совпадает с геометрическим центром фотоматрицы. Однако данное предположение не всегда соответствует реальной ситуации, так как главная точка может быть смещена относительно центра фотоматрицы из-за технологических особенностей изготовления камеры, температурных деформаций или неточностей при сборке оптической системы. Это смещение приводит к дополнительным погрешностям в определении координат и к искажениям изображения, что особенно критично для задач, требующих высокой точности, таких как навигация БПЛА или фотограмметрия. Учет реального положения главной точки оптической системы позволяет повысить точность описания модели дисторсии, сократить временные затраты на компенсацию и значительно повысить точность измерения координат.

Цель. Рассмотреть повышение измерительной точности оптико-электронных систем в задаче навигации БПЛА путем разработки методики определения главной точки оптической системы.

Результаты. Разработана методика нахождения главной точки изображения для компенсации дисторсии фотокамеры, которая отличается от существующих способов устранения дисторсии определением главной точки оптической системы на фотоматрице. Установлено, что данная методика обеспечивает повышение точности определения координат навигационных систем, использующих в своем составе оптико-электронные системы.

Практическая значимость. Приведенные рекомендации по совершенствованию алгоритмического и методического обеспечения навигационных систем БПЛА позволяют обеспечить требуемую точность определения координат, повышение автономности, помехозащищенности и безопасности при выполнении специальных задач.

Монгуш Д.С. Методика определения главной точки оптической системы // Наукоемкие технологии. 2025. Т. 26. № 2. С. 20−27. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j19998465-202502-02

1. Сташкевич С.П., Кабанов В. А., Хуснутдинов Т.Д. Использование беспилотных летательных аппаратов в военных и гражданских целях // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Красноярск: СОЛОН-Пресс. 2023. С. 171–173.
2. Федосеева Н.А., Загвоздкин М.В. Перспективные области применения беспилотных летательных аппаратов // Научный журнал. 2017. № 9 (22). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnye-oblasti-primeneniya-bespilotnyh-letatelnyh-apparatov (дата обращения: 15.03.2025).
3. Карчага Е.С. Камера-обскура. История фотографии // Молодой ученый. 2018. № 32 (218). С. 69–71.
4. Кунина И.А., Гладилин С.А., Николаев Д.П. Слепая компенсация радиальной дисторсии на одиночном изображении с использованием быстрого преобразования Хафа // Компьютерная оптика. 2016. Т. 40. № 3. С. 395–403.
5. Yu W. et al. Research of improved Zhang’s calibration method // 2017 Chinese Automation Congress (CAC). IEEE. 2017. P. 1423–1427.
6. Zhao Y., Wang X., Yang F. Method of camera calibration using concentric circles and lines through their centres. Advances in Multimedia. 2018. V. 2018.
7. Ландсберг Г.С. Оптика: учебное пособие для вузов. Изд. 6-е, стереотип. М.: Физматлит. 2003. 848 с.
8. Глаголев В.М. Описание и программное устранение дисторсии объективов // Изв. ТулГУ. Сер.: Технические науки. 2017. Вып. 9. Ч. 2. С. 188–194.
9. Бондарев В.Г., Проценко В.В., Пикалов А.С. Сравнительный анализ влияния дисторсии объектива на параметры системы технического зрения // Состояние и перспективы развития современной науки по направлению «Техническое зрение и распознавание образов»: Сб. тезисов докл. науч.-технич. конф. 2019. С. 66–73.
10. Технология фотограмметрической калибровки цифровых камер. URL: http://photogrammetria.ru/old/services (дата обращения: 12.01.2025).
11. Conrady A.E. Decentred lens-systems. Monthly notices of the royal astronomical society. 1919. V. 79. № 5. P. 384.
12. Патент 2790055 (РФ), МПК51 G 01M 11/02. Способ компенсации дисторсии объектива / А.В. Батуков, В.Г. Бондарев, С.В. Ипполитов, Д.В. Лопаткин, В.В. Проценко, О.Н. Роговенко. 2022.