Способы стереоскопического наблюдения снимков

4. Способы стереоскопических наблюдений

Ранее были сформулированы пять условий, при выполнении которых наблюда­тель может увидеть по снимкам стереоскопический эффект. Выполнение первых четырех усло­вий не вызывает затрудне­ний, поскольку:

смежные аэроснимки всегда получают из двух центров фотогра­фирования;

разность масштабов смежных снимков легко устраняется при­ме­нением оптиче­ских сис­тем с переменным увеличением для левой и правой ветвей;

при аэрофотосъемке угол конвергенции всегда превышает 15;

разворот снимков и установление линий, соединяющих соответ­ст­венные точки сним­ков, параллельно глазному ба­зису, затруд­нений не вызывает.

Выполнение пятого условия, требующего, чтобы каждый глаз рас­сматривал соответ­ствую­щий снимок, вызывает определенные за­труд­нения, поскольку выполнить его без спе­циальной подготовки нелегко. Это объясняется тем, что при рассматривании сним­ков зрительные оси должны быть почти параллельны, в то время как аккомодация соот­ветствует их удалению на 25 см. В связи с этим для наблюдения ка­ждым глазом только одного изображе­ния применяют раз­ные спо­собы: оптический, ана­глифический, поляроидный и др.

Оптический способоснован на применении для наблюдения сте­реоскопической мо­дели опти­ческих приборов. В них снимки рас­­сматриваются через систему линз, призм и зер­кал, бла­годаря которым ле­вый глаз видит только левое изображение, а правый – правое.

Простейшим прибором для наблюде­ния стерео­модели явля­ет­­ся лин­зово-зер­кальныйстерео­скоп(ЛЗ), состоящий из двух пар зер­кал1,2(рис. 7.5) и двух линз3.

Стереоскоп характеризуется главным расстоянием (F_c), из­меряемым от цен­тра линзы до сним­ка по ходу центрального лу­ча,величи­ной базиса (B_c), изме­ряе­мого между цен­трами боль­ших зер­кал, иувели­чением v, под­считываемым как отношение рас­стояния наи­луч­шего зре­ния (250 мм) к главному рас­стоянию:

Некоторые конструкции стереоскопов снабжены бинокулярными на­садками, измери­тель­ными и дру­гими устройствами различного на­значе­ния.

Способ поляроидов(Р. Брукхарт, 1942 г.) основан на получе­нии левого и правого изо­бражений в поляризованном свете, обра­­зу­ю­щемся при пропускании све­тового потока че­рез два полярои­да, каж­дый из которых представ­ляет собой пару плоско-парал­лельных стек­лян­ных пла­сти­нок с заключенной между ними пленкой-поляриза­то­ром. По­скольку интенсив­ность прохо­дящего через систему светового потока изменяется пропорционально косинусу угла между плоско­стями поляри­зации, то для получения стереоэффекта достаточно раз­вер­нуть плоско­сти поляризации левого и правого изображений на 90, наблюдая их че­рез очки-анализаторы с ана­логичными поляризато­рами. При этом плос­кости поляризации левого и правого изображений должны быть парал­лельны плоскостям поляризации соответствующих анализаторов очков. На­блюдаемая модель имеет нормальные тона, свойственные фото­изо­бражению, потому способ позволяет получать модель по черно-белым и цветным снимкам.

Анаглифический способ наблюдения заключается в рас­смат­ривании двух со­вме­щенных изображений, исполненных в дополнитель­ных цветах (например, в крас­ном и сине-зеленом). На­блюдение выпол­няется через анаглифические очки со стеклами таких же цветов, и каж­дый глаз воспринимает только одно из изображе­ний: красный свето­фильтр пропускает красный цвет и задерживает сине-зеленый, а сине-зеленый све­тофильтр – про­пускает сине-зеленый цвет и за­держива­ет красный. Пропускаемые через светофильтры изо­браже­ния сум­ми­руются, и наблюда­тель вос­принимает одноцветное про­странст­венное изо­браже­ние объ­екта.

Пространственная (рельефная) картина может быть получена на ос­нове сложения до­пол­ни­тельных цветов или на вычитании их из бе­лого.

Способ вычитания(Роллман, 1853 г.) применяется для получения объемных изобра­же­ний. Левое и правое изображения, называемыеана­г­лифами, печатаются на белом фоне про­зрач­ными красками до­полнитель­ных (красного и сине-зеленого) и рас­сматри­ваются через анаглифиче­ские очки. При этом белый фон воспринимается в цве­тах, соответст­вую­щих цве­там свето­фильт­ров, и потому он слива­ет­ся с изо­бражением соответст­вую­щего сним­ка того же цвета. Если изо­бра­же­ниелевого сним­ка окра­шено в сине-зе­леный цвет, а пра­­вого снимка– в крас­ный цвет, то, рас­сма­тривая их через крас­ный (К) и сине-зеле­ный (С–З) све­то­фильтры наблюдатель уви­дит (рис. 7.6): левым глазом – погашен­ное (черное) изо­бражение левого сним­ка на крас­ном фоне, а правым гла­зом – по­гашенное (чер­ное) изображение пра­вого снимка на сине-зеле­ном фоне. В итоге на­блюдатель увидит прост­ранст­венную кар­тину чер­ного цвета на белом (светлом) фоне.

Способ сложения(дАлмейда, 1858 г.) предполагает проек­тирова­ние на общий экранE илиE₁ (рис. 7.7) изображений, окрашенных в допол­нительные цвета, и рассматривание их через анаглифические очки. По­скольку наблюдения выполня­ются в затененном помещении, то левым гла­­зом (Л) наблюдатель увидит изобра­же­ние красного цвета на темном фоне, а правым глазом (П) – изо­бражение сине-зеленого цвета на темном фоне. Тем­ный фон создается как черным экраном, так и по­гашенными (не пропущен­ными свето­фильт­рами) изобра­же­ниями. В итоге на­блю­да­тель вос­при­нимает про­странст­вен­ную картину на тем­ном фоне.

Обратим внимание, что соответственные лучи, проекти­рующие изо­бражение левого и пра­вого снимков на экран (на рис. 7.7 они пока­заны сплош­ными ли­ниями), пересекаются в точках (например, B), со­вокуп­ность которых образуетгеометриче­скую модельместно­сти, объ­ек­тивно существующую независимо от наблю­дателя. Наблю­датель же ви­дит иную –стерео­скопи­ческую модель мест­но­сти,пред­став­лен­ную совокупностью наблюдаемых точекb (на рис. 7.7 лучи, соз­даю­щие изобра­жения на сетчатках глаз наблюдателя, по­казаны штрихо­выми ли­ниями). Форма на­блюдаемой модели зависит от поло­жения на­блю­дателя относительно экрана – при приближении она сплющивается, при удалении – вы­тягивается, а при боковых сме­ще­ниях – деформиру­ется.

При компьютерной обработке цифровых изображений применя­ются и иные способы по­лу­чения стереоскопических изображений, часть кото­рых рассмотрена в главе 6.

Источник

Способы наблюдения и измерения стереопар цифровых снимков

Стереоскопическое наблюдение и измерение стереопар цифровых снимков осуществляется путем формирования на экране дисплея компьютера фрагментов левого и правого снимков стереопары с изображениями измерительных марок.

Раздельное наблюдение этих фрагментов левым и правым глазом обеспечивается следующими методами:

— с помощью стереоскопической наблюдательной системы, устанавливаемой перед экраном дисплея;

— с помощью затворных очков;

При использовании стереоскопической наблюдательной системы в виде зеркально-линзового стереоскопа, его устанавливают перед экраном дисплея, в левой части которого формируют изображение фрагмента левого снимка, а в правой части фрагмента правого снимка стереопары (рис. 1.2.6)

При использовании анаглифического метода на экран дисплея одновременно выводится наложенные друг на друга фрагменты левого и правого снимков стереопары, первый из которых окрашивают в синий, а второй в красные цвета.

Перед левым глазом оператора устанавливают красный светофильтр, а перед правым глазом – синий. В этом случае оператор левым глазом наблюдает только левый снимок, а правым только правый.

Возможна так же комбинация красного и зеленого светофильтров, зеленого и синего светофильтров.

В затворных очках перед глазами наблюдателя установлены жидкокристаллические фильтры, которые при подаче на них напряжения по команде компьютера становятся непрозрачными. Стереоскопическое наблюдение снимков при их использовании проводится следующим образом: на экране дисплея попеременно выводятся фрагменты левого и правого снимков стереопары. При выводе левого изображения правый фильтр непрозрачен, а при выводе правого изображения, становится непрозрачным левый фильтр затворных очков (рис. 1.2.7)

При использовании поляроидного метода наблюдения, перед дисплеем устанавливается поляроидный экран, по команде компьютера, изменяющий ориентацию плоскости поляризации. Перед глазами оператора в очках устанавливаются поляризационные фильтры с взаимно-перпендикулярными плоскостями поляризации.

На экран дисплея переменно выводятся фрагменты левого и правого снимков стереопары. При выводе левого снимка ось поляризации экрана устанавливается параллельной оси поляризации левого фильтра очков, а при выводе правого снимка параллельной оси поляризации правого фильтра. В этом случае левым глазом наблюдается только левый снимок, а правым только правый.

Источник

Стереоскопическое наблюдение снимков

Стереоскопическое зрение. Зрение одним глазом называют монокулярным, двумя — бинокулярным. При одновременном рассматривании окружающих нас предметов двумя глазами мы видим их объемными и ощущаем их пространственное положение. Это явление называют естественным стереоэффектом, а бинокулярное зрение, при котором ощущается стереоэффект, называется стереоскопическим (объемным). Основные законы бинокулярного зрения сводятся к свойству конвергенции глаз и слиянию изображений, полученных в левом и правом глазу, в одно изображение.

При наблюдении какой-либо точки, зрительные оси глаз наблюдателя пересекаются под углом g, который является углом конвергенции. Процесс конвергенции протекает одновременно с процессомаккомодации глаз, т.е. с изменением их фокусировки до тех пор, пока изображения на сетчатках левого и правого глаза станут наиболее резкими. Предельно большой угол – 45 о , а наиболее привычная конвергенция глаз, отвечающая расстоянию лучшей видимости (25 см), колеблется от 13 о до 15 о .

Получение искусственного стереоэффекта.Восприятие объёмного изображения возможно не только при непосредственном рассматривании объектов, но и при рассматривании их плоских перспективных изображений, полученных с двух точек.

Стереоскопический эффект – зрительное восприятие предметов, зафиксированных на двух отдельных изображениях, в объемном виде.

Для получения искусственного стереоэффекта необходимо выполнить ряд условий:
— cнимки предмета должны быть получены с двух различных точек пространства;
— разность масштабов снимков не должна превышать 16% от их значений;
— каждым глазом должен наблюдаться отдельный снимок;
— cнимки должны быть расположены относительно глаз так, чтобы соответственные зрительные лучи пересекались.

Стереоскопический эффект можно получить без специальных приборов.

Для получения искусственного стереоэффекта необходимо разделить зрение, т.е. каждым глазом должно наблюдаться только одно изображение.

Существуют различные аппаратные средства получения искусственного стереоэффекта на экране монитора: оптическая стереоскопическая насадка, электронные жидкокристаллические очки со светозатворами и анаглифические очки с красно-синими фильтрами и пр. При оптическом способе на экран выводятся левое и правое изображения, которые рассматриваются через установленный перед экраном зеркально-линзовый стереоскоп. При анаглифическом способе рассматриваются два совмещенных изображения, окрашенные в дополнительные цвета (красный и синий) при помощи очков-светофильтров, имеющих такую же окраску. При электронном способе рассматриваются два совмещенных изображения, вывод на экран которых выполняется с помощью специальных аппаратных средств, реализующих с определенной частотой построчную (строка левого изображения затем строка правого и т.д.) либо покадровую развертку изображений, при этом их вывод синхронизирован с работой жидкокристаллических стереоочков.

Обработка аэрофотоснимков.Для обработки аэрофотоснимков применяют цифровые фотограмметрические станции (ЦФС). ЦФС включает комплекс технических и программных средств для сбора данных о местности по цифровым изображениям. ЦФС поддерживает следующие основные функции:
— построение модели местности по отдельной стереопаре;
— интерактивную съемку ситуации и рельефа по стереоскопической модели;
— автоматическое построение цифровой модели рельефа;
— формирование ортофотоизображений;
— построение фототриангуляционной сети.

В результате по аэрофотоснимкам получают следующие документы о местности.Фотоплан– изображение местности, смонтированное из снимков, свободное от свободное от перспективных искажений (искажений, вызванных углами наклонов). Ортофотоплан–это фотографическое изображение местности, сформированное из ортотрансформированных снимков. Ортотрансформирование – преобразование исходных снимков из центральной проекции в ортогональную, исключая искажения за рельеф и кривизну земной поверхности

Фотокарта–фотоплан с условными знаками и отображением рельефа в виде .

Цифровая карта–цифровая модель земной поверхности, сформированная с учетом законов картографической генерализации в принятых для карт проекции, разграфке, системе координат и высот путем цифрования картографических источников, фотограмметрической обработки данных дистанционного зондирования, цифровой регистрации данных полевых съемок или иным способом.

Цифровая модель рельефа–средство цифрового представления 3-мерных пространственных объектов (поверхностей, рельефов) в виде трехмерных данных как совокупности высотных отметок в узлах регулярной сети с образованием матрицы высот (Grid) или нерегулярной треугольной сети (TIN).

Есть аналитическое описание форм рельефа как поверхности второго порядка с помощью специальных полиномов. Чтобы создать цифровую модель необходимо измерить дискретное поле точек, подобрать полином.

Цифровая модель местности–дискретное поле точек с известными координатами X,Y,Z и семантическими данными.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник