11. Кольорові та спектрозональні матеріали
Виявлення багатьох об'єктів на аерознімках, отриманих під час повітряного фотографування, суттєво покращується, якщо фотозображення передає колір об'єктів. Тому, разом з фотографуванням на чорно-білу плівку застосовується кольорове фотографування.
На даний час застосовується:
фотографування на кольорову тришарову плівку, при цьому досягається максимальне наближення кольору зображення до кольору об'єкта;
фотографування на двошарову кольорову плівку; колір зображення сильно відрізняється від натурального, однак визначення деяких об'єктів при дешифруванні знімків покращується;
багатоспектральне фотографування; при цьому отримують синтезовані багатовимірні кольорові знімки, котрі набагато інформативніші ніж звичайні чорно-білі та кольорові знімки.
При кольоровому фотографуванні використовуються особливості психофізичного процесу сприйняття кольору людиною. При особливому збудженні колбочок ока, реагуючих на синій (С), зелений (З) та червоний (Ч) кольори, здається, що бачиш білий (Б) колір:
С + З + Ч = Б
Було відмічено, що одночасне збудження колбочок двох груп викликає у спостерігача відчування додаткового кольору, здатного викликати збудження колбочок третьої групи.
Сума основного і відповідного йому додаткового кольору дає потік білого кольору:
С + Ж = Б;
З + П = Б;
Ч + Г = Б,
де Ж, П та Г – жовтий, пурпурний та голубий кольори.
З формул можна побачити, що:
- світлофільтр Ж поглинає С, а пропускає З та Ч;
- світлофільтр П поглинає З, а пропускає С та Ч;
- світлофільтр Г поглинає Ч, а пропускає С та З.
Якщо, наприклад, білий колір пропустити через два фільтри Ж та Г, то на виході отримаємо потік З (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Проходження світла крізь світлофільтри
Цей спосіб отримання потоків використовується при триколірному фотографуванні. У будові кольорової негативної плівки характерним є наявність трьох емульсійних шарів, чутливих до потоків трьох основних кольорів (рис. 3.11).
– несенсібілізуючий шар;
3 – ортохроматичний світлочутливий шар;
– панхроматичний світлочутливий шар;
– целулоїдна підложка;
– протиореольний шар.
Рис. 3.11. Структура кольорової плівки
Для того, щоб сині промені не проходили до другого та третього шарів, ці шари відокремлені від першого жовтим фільтровим шаром 2.
Кожний шар емульсії містить компоненти для утворення в процесі обробки плівки барвників, якщо шар був під дією світла. Колір барвників у кожному шарі є додатковим до кольору потоку, який спричиняє збудження даної емульсії (рис. 3.12).
Об'єкт знімання
Після експонування
та проявлення
Після фіксування
Після відбілювання
Негатив
1 –
барвник жовтого кольору
2 –
барвник пурпур-ного кольору
3 –
барвник голубого кольору
Рис. 3.12. Процес обробки експонованої кольорової фотоплівки
Сині промені діють тільки на перший шар. Після кольорового проявлення в цьому шарі з'являється негативне зображення, яке складається з металевого срібла та барвника жовтого кольору. В результаті відбілювання видаляється металеве срібло і в шарі залишається лише негативне зображення барвника. Усі світлочутливі зерна після відбілювання були видалені під час фіксування плівки.
Сині промені крізь жовтий світлофільтр не проходять.
У другому світлочутливому шарі сховане зображення формується тільки зеленими променями, тому що до червоних ортохроматичний шар не чутливий.
Третій шар має значно більшу чутливість до червоних променів ніж до зелених.
У другому та третьому шарах утворюються зображення пурпурного та голубого кольорів.
Між проявленням, фіксуванням, відбілюванням виконуються проміжні промивання, необхідні для видалення з емульсії продуктів хімічних реакцій, а також жовтого та протиореольного шарів.
З негативного зображення об'єкта для повітряного фотографування може застосовуватися зворотна кольорова плівка. Будова її аналогічна будові негативної, проте обробка включає додаткові етапи: чорно-біле проявлення та рівномірне засвітлення шару. На цій плівці зображення з'являється позитивним.
Чорно-білу аерофотоплівку можна застосовувати для одночасного фотографування місцевості в двох спектральних зонах, використовуючи, наприклад, панхроматичну та інфрахроматичну емульсії. Однак фотографувати одну місцевість двома АФА не економічно, тому застосовують кольорову спектрозональну плівку, що забезпечує часткове фарбування зображення (рис. 3.13).
Зображення, отримане в шарі, чутливому до інфрачервоних променів, фарбується в зелений колір, зображення видимої області спектра викликає появу на плівці пурпурового кольору.
Деталі місцевості, які відображають промені обох спектральних зон, дають зеленувато-сіре зображення. Процес, що відбувається у спектральній аерофотоплівці аналогічний кольоровому негативному процесу.
1 – захисний шар;
2 –інфрахроматичний світлочутливий шар;
3 – панхроматичний світлочутливий шар;
4 – підшар ;
5 – целулоїдна основа (підложка);
6 – протиореольний шар.
Рис. 3.13. Структура спектрозональної плівки
Сутність багатоспектрального фотографування полягає в одержанні чорно-білого зображення однієї й тієї ж ділянки місцевості при одночасному фотографуванні її в декількох вузьких спектральних зонах для наступного проектування цих зображень через різні світлофільтри з метою одержання синтезованого зображення в умовних кольорах.
Конструктивно апаратура для багатоспектрального фотографування може бути виконана у вигляді одинарної фотокамери з одним або декількома об'єктивами і плівкою одного чи декількох типів, або ж у вигляді комбінації декількох окремих фотокамер, що забезпечують одночасне фотографування з різними комбінаціями об'єктивів, світлофільтрів та плівки. Якщо використовується один об'єктив, то для розподілення світлового потоку застосовують дзеркала з спеціальним покриттям або пристрій з фільтрами.
На орбітальній станції “Салют-4” за допомогою чотирьох камер велося одночасне фотографування на спектрозональну плівку в діапазонах довжин хвиль 0,5...0,7 мкм; 0,7...0,84 мкм, а також на кольорову плівку на всьому світловому діапазоні.
Перевагами цього способу фотографування слід вважати відносну простоту і високу швидкість фотохімічної обробки чорно-білої плівки, а також простоту апаратури для передачі зображення по каналам зв'язку.
Багатоспектральна кадрова аерофотокамера має кілька об'єктивів з різними світофільтрами, які дозволяють отримати одночасно декілька чорно-білих знімків у вузькому інтервалі спектрального діапазону. Оптимальною кількістю вважається шість інтервалів.
Вибір і оптимізація параметрів світлофільтрів і аерофотоплівок визначається прогнозованими спектральними характеристиками знімальних об'єктів.