17

Лекция 5: Пара снимков – 2 часа

1. Зрительный аппарат человека и его возможности (монокулярное, би­нокулярное и стереоскопическое зрение). Важнейшие характеристики зри­тельного аппарата.

2. Стереоскопическая съемка. Условия возникновения стереоскопическо­го эффекта (схема).

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. 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 (γ⁰_к,м) и второго рода (γ⁰_l,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 d⁰_к,м,=0,050мм и d⁰_l,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 d_{k, 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. d⁰_к,в =0,025мм и d⁰_l,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;

γ_А— угол кон­вергенции, γ_А = S₁AS₂, Н_а — отстояние точки фиксации от глазного базиса;

D — точка, отстоя­щая от точки А по глубине на некоторое значение ΔН

режде чем оценить остроту стереоскопического зрения, рас­смотрим геометрическую суть этого вида зрения (рис. 4.1).

Остротой стереоскопического зрения первого рода называют разность параллактических углов двух точек γ_А - γ_D ⁼ 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".