Способы получения стереоэффекта. Определение вертикального масштаба стереомодели

При выполнении настоящего задания студент знакомится с основными приемами получения объемного изображения моделей местности, научится пользоваться стереоприборами, правильно ориентировать аэроснимки перед наблюдением, получать устойчивый стереоскопический эффект и определять его вертикальный масштаб.

4.1.1 Способы получения стереоэффекта.Пространственное расположение предметов, объектов, их размеры, форму, цвет, а также взаимное расположение и удаление от наблюдателя можно получить при бинокулярном рассматривании. Устройство человеческого зрения таково, что разноудаленные точки изображаются на сетчатках левого и правого глаза наблюдателя на разных расстояниях от ямки (центра) желтого пятна. Разность этих расстояний называется физиологическим параллаксом, который ощущается нами как смещение точек относительно друг друга. Физиологический параллакс вызывает объемное зрительное восприятие предмета и лежит в основе стереоскопического зрения.

Объемное пространственное представление о предметах можно получить искусственным путем, если заменить сам предмет двумя его перекрывающимися изображениями, снятыми с двух точек. Такую пару фотоснимков называют стереоскопической парой (стереопарой), а возникающее при этом пространственное изображение на перекрывающихся частях - стереомоделью или стереоэффектом.

Различают прямой, обратный и нулевой стереоэффект (рис. 9). Для того чтобы получить по фотоизображениям (аэросним­кам) прямой стереоскопический эффект, необходимо расположить их перекрывающимися частями внутрь. Если поменять снимки местами, т. е. левый снимок расположить перед пра­вым глазом, а правый - перед левым, то будем наблюдать обратный стереоэффект. Перекрывающиеся части в этом слу­чае окажутся наружу. При нулевом стероэффекте фотоизобра­жение представится планом. Перекрывающиеся части распо­лагаются под углом 90°.

а) прямой

б) обратный

в) нулевой

Рисунок 9 – Способы получения различных видов стереоэффекта

Измерение фотоизображений чаще всего ведут при прямом стереоэффекте, поэтому нужно твердо запомнить способ его получения.

Пространственное изображение предметов можно получить в основном двумя способами: а) невооруженным зрением, б) с помощью специальных оптических приборов - стерео­скопов.

Для получения стереомодели невооруженным глазом нуж­но расположить фотоизображения фигур перекрывающимися частями внутрь. Расстояние между их центрами должно быть равно глазному базису (около 65 мм).Поднести обе фигуры к глазам до полного их наложения друг на друга, а затем удалить на расстояние наилучшего зрения (250 мм). При некоторой натренированности стереоэффект получается довольно быстро. Однако к данному приему прибегают очень редко, так как полученную модель нельзя измерить, глаза быстро утомляются и стереоэффект пропадает.

Для получения устойчивого стереоэффекта, повышения точности стереозрения и измерения стереомоделей используют стереоскопы и стереометры.

В настоящее время существуют простые и измерительные стереоскопы различных конструкций. Однако наиболее распространенными являются линзово-зеркальные различной модификации.

Линзово-зеркальный стереоскоп, состоит из двух пар больших и малых зеркал и двух линз. Зеркала и линзы закреплены на металлической пластинке. Прибор устанавливается на 4 ножках. Увеличение стереоскопа колеблется от 1,2 до 1,5, благодаря чему одновременно можно наблюдать большую площадь стереопары снимка (около 8х8 см).

Стереоскопическое рассматривание фигур с помощью оптических приборов ведется при тех же условиях, что и невооруженными глазами. Только размещают их друг от друга на расстоянии базиса стереоскопа. Базис стереоскопа измеряют следующим путем: подкладывают под стереоскоп лист бумаги и в поле зрения левого глаза карандашом ставят точку. В поле зрения правого глаза возникает мнимое изображение этой точки, которое обводят карандашом. В результате на листе бумаги оказываются две точки, удаленные друг от друга на расстоянии базиса данного стереоскопа. Таким образом, расстояние между центрами рассматриваемых фигур (аэроснимков) должно быть равно базису стереоскопа.

После определения базиса стереоскопа приступают к тренировке в правильном размещении рассматриваемых фотоснимков и получении устойчивого стереоэффекта. Для чего вначале пользуются простыми геометрическими фигурами (рис. 10). Расположим левый фотоснимок перед левым глазом, а правый - перед правым и сосредоточим внимание на концентрических окружностях. Стереоэффект в виде выдвижного стаканчика, установленного на тарелке, возникает в том случае, когда центры фотоснимков размещены на расстоянии базиса стереоскопа, а концентрические окружности совмещены. Таким же путем получим и определим самостоятельно стереомодель второй и третьей фигуры. Во всех случаях наблюдаем прямой стереоэффект.

Рисунок 10 – Объекты для получения стереоэффекта

Для получения обратного изображения этих же фигур фотоснимки нужно поменять местами. Нулевой стереоэффект возникает, когда фотоснимки расположены друг к другу под углом 90°.

Условия получения стереоэффекта на аэроснимках более сложные. Прежде всего необходимо нанести на аэроснимки главные точки и начальные базисные направления. Собствен­ная главная точка О₁находится на пересечении линий, соеди­няющих противоположные координатные метки. Главная точ­ка соседнего снимка О₂ переносится либо с помощью стерео­скопа, либо по контурной точке. Отрезки О₁О₂на левоми О₁О₂ на правом являют­ся базисными линиями аэроснимков (рис. 11).

Для получения правильного и устойчивого стереоэффекта аэроснимки должны ориентироваться так, чтобы базисные ли­нии, базис стереоскопа и базис зрения были параллельны между собой, а расстояние между их центрами равнялось базису стереоскопа.

Рисунок 11 - Подготовка аэроснимков для получения устойчивого стереоэффекта

Существует ряд приемов быстрого получения стереоскопического эффекта стереопар.

1. На идентичные точки правого и левого снимков наклады­вают пальцы и под стереоскопом добиваются их совмещения.

2. Вместо пальцев используют хорошо видимые другие предметы (мелкую монету, кнопки и др.).

3. На одинаковые линии правого и левого аэроснимка на­кладывают спички и, сдвигая или раздвигая их, добиваются полного совмещения.

Как только изображения использованных предметов со­льются, возникает стереоскопическая модель местности. Стерео­эффект устойчив, если при его рассмотрении глаза не утом­ляются и после кратковременного перерыва он не пропадает.

Затем аэроснимки закрепляются грузиками или кнопка­ми. В учебных целях можно пользоваться монтажным щитом. В дальнейшем, при необходимости наблюдений в разных ча­стях аэроснимков, стереоскоп переставляют.

Уложенные таким образом аэроснимки пригодны для изме­рения видимого фотоизображения. Замерив высоту стереомодели отдельного дерева или стены леса, легко вычислить ее истинное значение, зная вертикальный масштаб аэроснимков.

4.1.2 Определение вертикального масштаба. Вертикальный масштаб представляет отношение превыше­ния объекта наблюдаемого в стереоскоп (h_с) к его превыше­нию на местности (h).Из фотограмметрии известно, что

где S_о — расстояние наилучшего зрения (=250 мм);

b_гл— глазной базис (=65 мм);

Н — высота фотографирования (H = f m);

Р — разность продольных параллаксов.

Следуя определению вертикального масштаба, найдем

откуда линейный вертикальный масштаб равен

В этой формуле значения b_гл и S₀ можно заменить численными выражениями для «среднего» человека, тогда формула примет вид:

При использовании линзово-зеркального стереоскопа с кратностью увеличения в 1,4 раза значение вертикального масштаба нужно уменьшить на эту величину. Окончательное выражение формулы будет следующим:

где H - измеряется в метрах, а b_сн— в миллиметрах.

Пример. Высота фотографирования H=1500 м; базис аэроснимков bсн=75 мм,

Линейная величина вертикального масштаба 3,7 м означает, что каждый миллиметр стереоскопической высоты равен 3,7 м высоты в натуре.

Вертикальный масштаб стереоэффекта используется для измерений высоты деревьев, превышения местности глазомерно-стереоскопическим способом.

Рассматривая предметы под стереоскопом, заметна чрезвычайная их вытянутость. Это происходит потому, что отношение базиса фотографирования к высоте съемки в несколько раз больше отношения глазного базиса к расстоянию рассматривания аэроснимков. Величина этой вытянутости (искажения) стереомодели определяется коэффициентом деформации.

Коэффициент деформации в математическом выражении есть отношение вертикального масштаба к горизонтальному, т. е.

подставляя в эту формулу значения m_v и m, получим,

Используя числовые значения b_гл и S₀ , можно вывести приближенную формулу для расчета коэффициента деформации стереомодели:

где b_сн - базис аэроснимка;

f - фокусное расстояние аэрофотоаппарата.

Из этой формулы можно сделать важный вывод о том, что, с увеличением фокусного расстояния, деформация стереомодели уменьшаеться, и наоборот.

Из формулы: , можно получить .