Знакомство со стереоэффектом, создание неориентированной стереомодели местности
Задание: Создать неориентированную стереомодель участка местности по паре снимков.
Цель работы: Ознакомиться со стереоэффектом и методами получения объемного изображения.
Материальное обеспечение: 2 исходных аэрофотоснимка, программное обеспечение ERDAS Imagine.
Общие сведения
Окружающий мир воспринимается человеком через органы чувств, из которых одним из основных является зрение. Глаз - сложная и совершенная система, представляющая собой почти правильный шар диаметром 22-23 мм. Глаз - совершенный зрительный аппарат. Позволяющий познавать окружающие предметы и явления, в том числе - выполнять наблюдения и измерения снимков.
Существует монокулярное, бинокулярное и стереоскопическое зрение. Монокулярное зрение - это зрение одним глазом. Бинокулярное зрение - зрение двумя глазами. Стереоскопическое зрение - это бинокулярное зрение с постоянным и непосредственным ощущением глубины пространства.
Основным фактором оценки глубины является физиологический параллакс, представляющий собой разность дуг, определяющих положение пары соответственных точек на сетчатке, причем дуга считается положительной, если она расположена слева от центральной ямки. Так, для изображенных на рис. 12 точек А и В:
Рисунок 12. Бинокулярное зрение
Восприятие глубины возможно при рассматривании не только объектов, но и их изображений, полученных по законам центрального проектирования при выполнении следующих условий, вытекающих из особенностей бинокулярного зрения.
Снимки должны быть получены из двух точек пространства.
Разность масштабов снимков не должна превышать 16 % от их величины (условие не является обязательным, если имеется возможность рассматривать снимки с помощью оптической системы и устанавливать для ее левой и правой ветвей различное увеличение).
Угол конвергенции, под которым пересекаются соответственные лучи, не должен превышать 15° и соответствовать аккомодации.
Снимки нужно развернуть в своих плоскостях так, чтобы линии, соединяющие одноименные точки, были параллельны глазному базису.
Каждый глаз должен видеть только один (левый или правый) снимок.
Рассматривая два таких снимка с учетом перечисленных условий, наблюдатель можег
получить единое пространственное изображение — стереоскопический эффект.
В зависимости от размещения снимков, стереоэффект может быть прямым, обратным ив нулевым.
Прямой стереоэффект (рис. 13, а - перекрывающиеся части заштрихованы) возникает при рассматривании левым глазом левого снимка, а правым глазом — правого.
Обратный стереоэффект (рис. 13, 6) возникает в случае, если снимки поменять местами, рассматривая левым глазом правый снимок, а правым — левый. При таком наблюдении физиологический параллакс меняет знак, возвышенности воспринимаются как понижения, и наоборот.
Нулевой стереоэффект (рис. 13, в) возникает в случае, если снимки развернуты в своих плоскостях на 90°, и начальные направления перпендикулярны глазному базису. При этом физиологический параллакс обращается в нуль, и наблюдатель видит плоскую картину.
Рисунок 13. Размещение снимков для наблюдения прямого (а), обратного (б) и нулевого (в) стереоскопического эффекта
Существует множество способов воссоздания стереоэффекта на ЭВМ.
Оптический способ стереоскопических наблюдений предполагает вывод зоны стереонаблюдений левого и правого снимков соответственно в левую и правую части экрана. Оба изображения окрашены в естественные цвета, и для их рассматривания и получения стереоскопического эффекта нужно выполнить искусственное разделение соответственных лучей, что достигается применением специальной стереоприставки, устанавливаемой перед монитором. Это обеспечивает возможность наблюдения стереоскопической модели местности и ее измерения, минуя неизбежные потери света при использовании некоторых других способов и приспособлений.
Анаглифический способ заключается в рассматривании двух совмещенных изображений, исполненных в дополнительных цветах (например, в красном и сине-зеленом).
Наблюдение выполняется через анаглифические очки со стеклами таких же цветов, и каждый глаз воспринимает только одно из изображений: красный светофильтр пропускает красный свет и задерживает сине-зелёный, а сине-зелёный светофильтр пропускает сине-зелёный свет и задерживает красный. Пропускаемые через светофильтр изображения суммируются, и наблюдатель одноцветное пространственное изображение объекта.
Достоинство данного способа: его можно использовать на любом экране, даже на проекторе.
Недостаток: глаза наблюдателя быстро устают.
Покадровый режим (временое разделение) получения стереоскопического эффекта основан на специфике представления изображения на экране монитора и предполагает применение специальных затворных (жидкокристаллических очков с LCD-затворами (Liquid Crystal Display), в которых стекла становятся прозрачными поочередно, в соответствии со сменой видеостраниц на экране монитора. Изображение поочередно выводится на экран левого и правого изображений синхронно со сменой прозрачности пластин затворных очков, установленных перед левым и правым глазом. Вывод полных изображений обеспечивает получение более высокого качества стереоизображения, но требует в целях обеспечения комфортности наблюдений для глаз достаточно высокой вертикальной частоты монитора (не менее 120 герц).
Построчный режим стереонаблюдений предполагает деление кадра на два полукадра с чётными и нечетными строками соответственно. Правое и левое изображения стереопары выводятся на экран поочередно в «чётном» и «нечётном» полукадре, а синхронизируемые с вертикальной разверткой монитора затворные очки позволяют наблюдать два изображения «одновременно» и таким образом проводить стереоизмерения.
Построчный режим применим только к экрану в целом, что приводит к некоторым неудобствам, например, при работе с меню. Другим недостатком является прореживание картинки и, как следствие, снижение разрешения в связи с использованием полукадров.
Поляризационное разделение стереоизображения предполагает, что изображения левого и правого глаза передаются светом разной (перпендикулярно ориентированной) поляризации. Картинка на экране формируется двумя одновременно работающими мониториами с соответствующими поляризаторами. Зритель для наблюдения стереоскопического изображения используют недорогие легкие пассивные очки с пленочными поляризаторами. Недостаток технологии заключается в необходимости у зрителя держать голову прямо.