- •1. Зрительный аппарат человека и его возможности (монокулярное, бинокулярное и стереоскопическое зрение). Важнейшие характеристики зрительного аппарата.
- •2. Стереоскопическая съемка. Условия возникновения стереоскопического эффекта.
- •3. Способы стереоскопического наблюдения снимков. Стереоскоп (ход лучей при наблюдении снимков с помощью стереоскопа). Простейшие измерительные стереоприборы.
- •4. Поперечный и продольный параллаксы точек снимка.
- •5. Определение превышений точек местности по паре снимков.
- •6. Понятие о фотосхемах и их назначении. Способы изготовления фотосхем. Масштаб фотосхемы.
- •7. Стереофотосхемы, их назначение и технология изготовления.
Лекция 5: Пара снимков – 2 часа
Зрительный аппарат человека и его возможности (монокулярное, бинокулярное и стереоскопическое зрение). Важнейшие характеристики зрительного аппарата.
Стереоскопическая съемка. Условия возникновения стереоскопического эффекта (схема).
Способы стереоскопического наблюдения снимков. Стереоскоп (ход лучей при наблюдении снимков с помощью стереоскопа). Простейшие измерительные стереоприборы.
Поперечный и продольный параллаксы точек снимка.
Определение превышений точек местности по паре снимков.
Понятие о фотосхемах и их назначении. Способы изготовления фотосхем. Масштаб фотосхемы.
Стерео фотосхемы, их назначение и технология изготовления.
1. Зрительный аппарат человека и его возможности (монокулярное, бинокулярное и стереоскопическое зрение). Важнейшие характеристики зрительного аппарата.
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 матричной регистрацией яркостей (ПЗС-камеру). Функцию объектива в глазу выполняет хрусталик, а поля электронных рецепторов — 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. Заметим, что светочувствительность большинства современных черно-белых аэропленок приходится примерно на тот же диапазон. Поэтому передача ахроматических яркостей элементов ландшафта на снимке, полученном с помощью такой аэропленки, примерно адекватна распределению яркостей этих элементов, наблюдаемых человеком в натуре.
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 (острота зрения, разрешающая сила зрения) — 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.
Стереоскопическое зрение характеризуется остротой этого вида зрения, выражающей способность зрительного аппарата воспринимать различие в положении по глубине двух элементов пространства.
Рассмотрим каждую из указанных характеристик. Прежде отметим, что возможности зрительного аппарата существенно меняются в зависимости от формы наблюдаемых деталей. Принято отдельно определять эти возможности для случая наблюдения малых компактных деталей (зрение первого рода) и тонких линий (зрение второго рода).
Эмпирически установлено, что линейное разрешение монокулярного зрения первого рода (γ0к,м) и второго рода (γ0l,м) в угловой мере при наблюдении контрастных деталей выражаются значением порядка соответственно 40” и 20". В линейной мере эти характеристики для расстояния наилучшего видения (250 мм) определяются величинами d0к,м,=0,050мм и d0l,м =0,025мм.
При малом контрасте К=(В — Вф)/В≤0,5 эти характеристики снижаются (здесь В и Вф — яркости детали и фона).
В этом случае величины dk, M и dl, M можно вычислить по формуле
Линейное разрешение бинокулярного зрения при наблюдении контрастных деталей примерно в два раза больше, чем монокулярного, т. е. d0к,в =0,025мм и d0l,b=0,012мм. Используя при наблюдении оптические системы, можно улучшить характеристики зрительного аппарата примерно пропорционально кратности увеличения используемой системы.
В заключение отметим, что возможности обнаружения светлых деталей на темном фоне при прочих равных условиях значительно больше, чем темных деталей на светлом фоне. Например, космонавты невооруженным глазом с борта космического корабля наблюдали белые катера у морского причала вопреки расчетным возможностям (явление иррадиации).
Линейная разрешающая способность — характеристика зрительного аппарата, по сути своей близкая к только что рассмотренной характеристике, но выражают ее числом раздельно воспринимаемых черных линий в миллиметровом интервале при той же толщине белых промежутков. Эта характеристика более удобна для прикидочных расчетов съемочного масштаба или при приближенном определении кратности увеличения исходных снимков, так как наиболее употребимым критерием изобразительных возможностей фотографических съемочных систем является именно их линейная (геометрическая) разрешающая способность.
Рассматриваемая характеристика существенно варьирует в зависимости от многих факторов. Для благоприятных условий при монокулярном наблюдении
при бинокулярном
П
Рис.
4.1. Принцип стереоскопического зрения
(я) и схема получения стереоскопического
эффекта (б):
br—
глазной базис; А
—
точка фиксации бинокулярного взора;
S1A
и
S2A
—
лучи;
γА—
угол конвергенции,
γА
=
S1AS2,
На
—
отстояние
точки фиксации от глазного базиса;
D
—
точка, отстоящая
от точки А
по
глубине на некоторое значение ΔН
Остротой стереоскопического зрения первого рода называют разность параллактических углов двух точек γА - γD = Δγ, при которой эти точки воспринимаются разноудаленными (см. рис. 4.1, а). Она определяется значением порядка 30". ΔН можно определить по формуле
Аналогичное определение можно дать и для остроты стереоскопического зрения второго рода, но наблюдаемыми деталями здесь будут две параллельные линии. Численно острота в этом случае выразится значением порядка 10".