YNPhotogrammetry0331人眼的立體視覺(jué)和立體觀測(cè)參考PPT

1、攝影測(cè)量學(xué)第三章,雙像立體測(cè)圖,主要內(nèi)容： 1、人眼的立體視覺(jué)和立體觀測(cè) 2、立體像對(duì)相對(duì)定向與核線幾何 3、立體像對(duì)空間前方交會(huì) 4、單元模型的絕對(duì)定向 5、立體影像對(duì)光束法嚴(yán)密解,在攝影測(cè)量中，利用單幅影像是不能確定物體上的空間位置的，在單張像片的內(nèi)、外方位元素已知的條件下，它也只能確定被攝物體點(diǎn)的攝影方向線。 要確定被攝物體點(diǎn)的空間位置，必須利用具有一定重疊的兩張像片，構(gòu)成立體模型來(lái)確定被攝物體的空間位置。按照立體像對(duì)與被攝物體的幾何關(guān)系，以數(shù)學(xué)計(jì)算方式來(lái)解求物體的三維坐標(biāo)，稱為雙像解析攝影測(cè)量,1、人眼的立體視覺(jué) 2、人眼的分辨能力與觀察能力 3、人造立體視覺(jué) 4、觀察人造立體的條件

2、5、立體效應(yīng)的轉(zhuǎn)換 6、像對(duì)的立體觀察,人眼的結(jié)構(gòu),視神經(jīng),視軸,鞏膜,脈絡(luò)膜,盲斑,網(wǎng)膜窩,韌帶,水晶體,彩簾,角膜,人眼是一個(gè)天然的光學(xué)系統(tǒng)，水晶體如同攝影機(jī)物鏡，能自動(dòng)改變焦距，使觀察不同遠(yuǎn)近物體時(shí)，視網(wǎng)膜上都能得到清晰的物像。瞳孔好像光圈，視網(wǎng)膜好像底片，能接收物體的影像信息,人眼的立體視覺(jué) 人眼單眼觀察時(shí)，不能直接獲取空間感視覺(jué)，而只能憑簡(jiǎn)介因素來(lái)判斷景物的遠(yuǎn)近。只有用雙眼觀察時(shí)，才能感覺(jué)出景物有遠(yuǎn)近凸凹的視覺(jué)，稱為立體視覺(jué)。 攝影測(cè)量中，正是根據(jù)這一原理，對(duì)同一地區(qū)，在兩個(gè)不同攝站拍攝兩張像片，構(gòu)成一個(gè)立體像對(duì)，進(jìn)行立體觀察與量測(cè),為什么雙眼能觀察景物的遠(yuǎn)近？ 當(dāng)雙眼凝視物點(diǎn)A時(shí)，

3、兩眼的視軸本能地交于該點(diǎn),此時(shí)的交向角為。當(dāng)觀察附近的B點(diǎn)時(shí)，交向角為+d。 由于B點(diǎn)的交向角大于A點(diǎn)，所以A點(diǎn)較B點(diǎn)遠(yuǎn)。 人眼怎么觀察出這兩個(gè)交向角的差異呢,A點(diǎn)在兩眼中的構(gòu)像為a和a，B的構(gòu)像為b和b。由于交向角的存在，ab和 ab不相等，其差值=ab- ab稱為生理視差,生理視差通過(guò)神經(jīng)傳到大腦，通過(guò)大腦綜合，作出景物遠(yuǎn)近的判斷。因此，生理視差是判斷景物遠(yuǎn)近的根源,A點(diǎn)在兩眼中，通過(guò)水晶體中心O1、O2得到構(gòu)像a、a；B點(diǎn)得到構(gòu)像b、b。若在各自視網(wǎng)膜中設(shè)一平面坐標(biāo)系，A點(diǎn)的左右坐標(biāo)差為pA=Xa-Xa。B點(diǎn)的左右坐標(biāo)差為pB=Xb-Xb。pA與pB稱為點(diǎn)的左右視差。p= pA - pB

4、 ，稱為左右視差較,人眼的分辨力是由視神經(jīng)細(xì)胞決定的。若兩物點(diǎn)的影像落在同一視神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，人眼就分辨不出這是兩個(gè)像點(diǎn)。視神經(jīng)細(xì)胞的直徑約為0.0035mm，相當(dāng)于水晶體的張角約45。所以單個(gè)人眼觀察兩點(diǎn)間的分辨力為45，如果單眼觀察的是兩平行線，由于它是落在多個(gè)神經(jīng)細(xì)胞上，則觀察分辨力可以提高，約為20,雙眼視力：第一類雙眼視力為30；第二類雙眼視力為1015,眼基線br為一常數(shù),要分辨差異則min30,要提高分辨距離遠(yuǎn)近的能力，一個(gè)是擴(kuò)大基線br，另一個(gè)是利用放大倍率為v的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行觀察，則分辨力可提高v倍,如果在雙眼前分別放置感光材料P和P，則景物分別記錄在感光材料上。當(dāng)移開(kāi)實(shí)物AB后，

5、仍進(jìn)行雙眼觀察，仍能看到與實(shí)物一樣的空間景物A和B。這就是人造立體視覺(jué)效應(yīng),自然界中，當(dāng)雙眼觀察遠(yuǎn)近不同的A、B兩點(diǎn)時(shí)，由于交向角的差異，在人眼中產(chǎn)生了生理視差，產(chǎn)生立體視覺(jué)，能分辨物體遠(yuǎn)近,按照立體視覺(jué)原理，在一條基線的兩端用攝影機(jī)獲取同一地物的一個(gè)立體像對(duì)，觀察中就能重現(xiàn)物體的空間景觀，測(cè)繪物體的三維坐標(biāo)。這是攝影測(cè)量進(jìn)行三維坐標(biāo)量測(cè)的理論基礎(chǔ)。 根據(jù)這一原理，規(guī)定在攝影測(cè)量中，像片的航向重疊要求達(dá)到60以上，是為了獲取同一景物在兩張航片上都有影像，以構(gòu)成立體像對(duì)進(jìn)行立體量測(cè),人造立體視覺(jué)必須符合自然界立體觀察的四個(gè)條件： 由兩個(gè)不同攝站攝取同一景物的一個(gè)立體像對(duì)； 一只眼睛只能觀察像對(duì)中

6、的一張像片。這一條件稱為分像條件； 兩像片同名點(diǎn)的連線與眼基線近似平行； 像片間的距離與雙眼間的交向角相適應(yīng),以上四個(gè)條件中，第一條在攝影中應(yīng)得到滿足。 第三、四條是人眼觀察中生理方面的要求，在第三條中，如果左右影像上下錯(cuò)開(kāi)太大，則形不成立體，不滿足第四條則形不成交會(huì)角，這兩條可通過(guò)放置像片位置來(lái)達(dá)到要求。 而第二條在觀察時(shí)要強(qiáng)迫兩眼分別只看一張像片，這與觀察自然景物時(shí)人眼的交會(huì)本能相違背，其次人造立體觀察的是像平面，凝視條件不便，而交會(huì)的是視模型，隨模型的遠(yuǎn)近而不同，這也破壞了人眼觀察時(shí)的調(diào)焦與交會(huì)相統(tǒng)一的凝視本能。 因此要經(jīng)過(guò)訓(xùn)練才能裸眼立體觀察，即使如此，眼睛容易疲勞，需要借助立體觀察儀

7、器來(lái)執(zhí)行,人造立體觀察，不僅可以提高立體量測(cè)的精度，而且可以測(cè)求物體的空間位置，在滿足上述觀察條件的基礎(chǔ)上，兩張像片有三種不同放置方式，因而產(chǎn)生了三種立體效應(yīng)：正立體、反立體、零立體,用立體鏡觀察立體 重疊影式觀察立體 互補(bǔ)色法 光閘法 偏振光法 液晶閃閉法,立體觀察設(shè)備的作用： 減緩疲勞 增強(qiáng)人眼視力 增大人眼基線 放大倍數(shù)K=nV,立體鏡法,超高感： 在像對(duì)立體觀察中所看到的立體模型是視覺(jué)模型，觀察者往往會(huì)感到立體模型的起伏程度與實(shí)地不一致。這種現(xiàn)象是由于立體模型的水平比例尺和垂直比例尺不一致造成的。當(dāng)立體模型的垂直比例尺大于水平比例尺時(shí)，立體模型比實(shí)際地形顯得陡峭，這種現(xiàn)象稱為立體觀察時(shí)

8、的超高感。產(chǎn)生超高感的原因是立體觀察儀的主距大于攝影機(jī)的主距,S1,S2,b1,b2,b1,b2,d1,d2,f,互補(bǔ)色法,如圖在暗室中，用兩投影器分別對(duì)左右片進(jìn)行投影。在左投影器插入紅色濾光片，右投影器中插入綠色濾光片。 觀察者帶上左紅右綠的眼鏡就可以達(dá)到分像的目的，從而觀察到立體,混合在一起成為白色光的兩種色光稱為互補(bǔ)色光。品紅和藍(lán)綠是兩種常見(jiàn)的互補(bǔ)色,光閘法 在投影的光線中安裝光閘，兩個(gè)光閘一個(gè)打開(kāi)一個(gè)關(guān)閉相互交替。人眼帶上與光閘同步的光閘眼鏡，這樣就能一只眼睛只看一張影像了。 由于影像在人眼中能保持0.15秒的視覺(jué)停留，只要同一只眼睛的再次打開(kāi)的時(shí)間間隔小于0.15秒，眼睛中的影像就不會(huì)消失。這樣雖然這只眼睛沒(méi)有看到影像，但大腦中仍有影像停留，仍能觀察到立體,偏振光法 光線經(jīng)過(guò)偏振器分解出來(lái)偏振光只在偏振平面上傳播，設(shè)此時(shí)的光強(qiáng)為I1，當(dāng)通過(guò)第二個(gè)偏振器后光強(qiáng)為I2，如果兩個(gè)偏振器的夾角為，則I2=I1cos。 利用這一特性，在兩張影像的投影光路中分別放置偏振平面相互垂直的偏振器，得到波動(dòng)方向相互垂直的兩組偏振光影像。觀察者帶上與偏振器相互垂直的偏振眼鏡，這樣就能達(dá)到分像的目的，從而可以觀察到立體,液晶閃閉法 它由紅外發(fā)生器和液晶眼鏡組成。使用時(shí)紅外發(fā)生器一端與顯卡相連，圖像顯示軟件