лекция 5
.docПАРА СНИМКОВ
ЛЕКЦИЯ №5
ВОПРОСЫ:
-
Зрительный аппарат человека и его возможности.
-
Стереоскопический эффект.
-
Продольный и поперечный параллаксы точек снимка.
1. ЗРИТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ЧЕЛОВЕКА И ЕГО ВОЗМОЖНОСТИ
Зрительный аппарат человека — одно из важнейших средств получения информации об объектах окружающей среды и о проходящих в ней процессах. При обработке и использовании материалов аэрокосмических съемок из всех органов чувств человека зрение является единственным органом, поставляющим со снимков информацию для логического анализа и выполнения измерений.
Глаз представляет собой совершенный биологический орган, с геометрической точки зрения напоминающий съемочную камеру с дискретной раздельной регистрацией яркостей. Функцию объектива в глазу выполняет хрусталик, а поля электронных рецепторов (приемников) — сетчатка с дискретно реагирующими на излучения окончаниями разветвлений зрительного нерва (палочки и колбочки).
Чувствительные элементы сетчатки реагируют на световые излучения в спектральном диапазоне от 360...400 до 700...760 нм. Светочувствительность большинства современных черно-белых аэропленок приходится на тот же диапазон.
При анализе и измерении снимков человек может рассматривать их непосредственно невооруженным глазом или с помощью оптических устройств. Выделяют три вида зрения — монокулярное, бинокулярное и стереоскопическое. Монокулярным называют зрение одним глазом, бинокулярным — двумя глазами. Зрение стереоскопическое — частный случай бинокулярного зрения. Наблюдатель при этом воспринимает пространственно (трехмерно) расположение разноудаленных объектов. Разделение по видам не зависит от использования (или неиспользования) при наблюдении оптических устройств.
Важнейшие характеристики зрительного аппарата:
линейное (геометрическое) разрешение — способность воспринимать (обнаруживать) мелкие элементы в натуре или на снимках;
линейная (геометрическая) разрешающая способность — возможность раздельного воспринятия ряда одинаковых элементов, например линий;
энергетическое разрешение — способность воспринимать яркостные (тоновые) контрасты на снимке.
2. СТЕРЕОСКОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
Два смежных частично перекрывающихся снимка, полученных с концов некоторого базиса, называют стереопарой или парой снимков.
При рассмотрении стереопары можно наблюдать прямой, обратный и нулевой стереоэффекты. Для получения прямого стереоэффекта, аэроснимки устанавливают так, чтобы левая стереопара находилась напротив левого глаза, а нулевая – напротив правого глаза, и одноименные точки располагались по линиям, параллельным глазному базису.
Если снимки перед глазами поменять местами, наблюдатель увидит обратный стереоэффект — удаленные элементы ландшафта будут восприниматься близкими и, наоборот, близкие элементы покажутся удаленными. Этот вариант стереоскопического наблюдения снимков используют при анализе отрицательных микроформ рельефа (промоин, канав, кюветов и др.). Может быть еще вариант стереоскопического наблюдения снимков, при котором оба снимка развертываются в своей плоскости на 90°. Наблюдатель при этом вне зависимости от рельефа увидит плоское изображение местности. Стереоэффект, получаемый при этом, называют нулевьм)
Стереоскопическое наблюдение снимков основано на том, что каждый снимок представляет перспективное изображение объекта, полуденное на плоскости по законам центральной проекции.
Для получения по двум снимкам, на которых изображен один и тот же объект, его стереоскопического изображения, должны быть выполнены следующие условия:
-
снимки должны быть получены с разных точек фотографирования. Условие является обязательным для получения измерительного стереоизображения;
-
разность масштабов снимков не должна превышать 16% от их
значения;
3) при фотографировании объекта конвергенция сближения главных оптических осей фотокамеры не должна превышать 15°;
-
каждым глазом следует наблюдать только один снимок;
-
снимки нужно развернуть в своей плоскости так, чтобы линии, соединяющие одноименные точки на обоих снимках, были параллельно глазному базису.
Стереоскопически рассматривают: снимки (негативы и позитивы), непосредственно полученные при съемке с помощью кадровых фотографических систем; отпечатанные на твердой основе снимки, полученные с помощью кадровых нефотографических съемочных систем; любые перекрывающиеся снимки, записанные в цифровой форме и выведенные на экран монитора!
Простейший и наиболее распространенный прибор для стереоскопического наблюдения снимков — стереоскоп!
При компьютерной стереофотограмметрической обработке снимков широко используют способы анаглифический и поляроидов.
В первом из указанных способов левое и правое изображения окрашиваются в дополнительные цвета, например в красный и сине-зеленый. Эти изображения могут накладываться одно на другое. Для их наблюдения используют анаглифические очки, фильтры которых обеспечивают дифференцированное восприятие изображений левым и правым глазом. При хорошо сбалансированных цветах изображений и фильтров очков, а также световых потоков для обоих каналов стереомодель будет восприниматься ахроматической. Этот способ можно использовать для наблюдений анаглифических изображений на твердой основе.
Во втором способе левое и правое изображения поляризуются во взаимно перпендикулярных плоскостях при проецировании их на экран монитора с наложением одного на другое. Для наблюдения пользуются очками с фильтрами-поляризаторами.
В обоих способах можно получить обратный стереоэффект, поменяв местами фильтры в очках.
3. ПРОДОЛЬНЫЙ И ПОПЕРЕЧНЫЙ ПАРАЛЛАКС.
Пара горизонтальных снимков Р1 и Р2, полученных с горизонтального базиса B = S1S2, с осями абсцисс, лежащими на одной прямой (идеальный случай съемки) в позитивном варианте, показана на рисунке 5.1.
Рис. 5.1 - Изображение отвесной линии на паре снимков идеального случая съемки
Отвесная линия AD (на местности — столб, заводская труба и т. п.) отобразилась на снимках отрезками а1d2 и a2d2, направленными соответственно в точки ох и о2, так как точки надира n1 и п2 на горизонтальных снимках совмещаются с главными точками. Точки а1 и а2 будут иметь равные ординаты У а1 =У а2 так как в идеальном случае съемки след сечения снимков базисной плоскостью будет параллелен общему направлению осей абсцисс этих снимков. Аналогичное равенство будет справедливым для любой пары соответственных точек.
Разность ординат соответственных точек пары снимков называют поперечным параллаксом точки Y1 – Y2 = qt (1)
Одна и та же пара снимков в различных ракурсах показана на рисунках 5.1 и 5.2.
Рис. 5.2- Координаты концов отвесной линии, изображенной на паре снимков
Из них видно, что абсциссы точек изображения изменяются в зависимости от высоты их положения относительно плоскости, принятой за начальную (плоскость Е). С увеличением геодезической отметки точки масштаб изображения элементов, лежащих в горизонтальной плоскости, проходящей через эту точку, будет укрупняться. Следовательно, через абсциссы точек пары снимков можно получить информацию о высотах точек и, в частности, о рельефе местности.
Разность абсцисс пары соответственных точек на левом и правом снимках называют продольным параллаксом точки
P = X1 – X2 (2)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕВЫШЕНИЙ ТОЧЕК МЕСТНОСТИ ПО ПАРЕ СНИМКОВ
На снимках идеального случая съемки координаты точек не искажены. Следовательно, величины продольных параллаксов зависят только от высот изобразившихся на снимках точек. Для определения превышения одной точки над другой, например точки А над точкой D (см. рис. 5.1), используют формулу
h = (H*ΔP)/ (b+ ΔP) (4)
где H — высота фотографирования над точкой, принятой за начальную (в нашем примере Hд); рд —продольный параллакс той же точки; ΔР — разность продольных параллаксов определяемой и начальной точек. b – базис снимка.
ΔР = Ра – Рd (3)
По разности продольных параллаксов можно определить крутизну склона или уклон. tgi = (f* ΔР)/ (b+ ΔP)*l0 ; где ΔР — разность продольных параллаксов определяемой и начальной точек. b – базис снимка; L0 - горизонтальное проложение.
Для выполнения стереоскопических измерений высот объектов, уклонов участков местности используют стереоскоп, который должен быть оборудован устройством для измерения разностей продольных параллаксов.
Технология измерения разностей продольных параллаксов заключается в следующем. Снимки ориентируют по начальному направлению. Начальным называют направление, проходящее через собственную главную точку снимка и главную точку, перенесенную со смежного снимка. Снимки укладывают под наблюдательную систему так, чтобы их главные точки расположились на линии абсцисс прибора или параллельно ей. Перемещая снимки вдоль этой линии, а также вращая их в своей плоскости, добиваются получения стереоэффекта. Начальные направления при этом окажутся примерно на оси абсцисс. Уточняют ориентирование устранением остаточных поперечных параллаксов на главной точке правого снимка, вращая левый снимок, и наоборот. Затем последовательно переходят в зоны расположения объектов, высоты которых определяют. В общем случае в каждой зоне будут возникать поперечные параллаксы. Здесь их устраняют, перемещая вертикально одну из марок. Совмещение пространственной марки с измеряемыми точками (при правильном ориентировании снимков обе марки сольются в одну марку, воспринимаемую наблюдателем, пространственно) выполняют, вращая параллактический винт. Разность снимаемых со шкалы винта условных отсчетов для данной пары точек составит ΔР