立体观察和立体观测.ppt

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1、第五章　立体观察和立体量测主要内容：人造立体效能、立体观察方法、像对的立体量测。重点：人造立体效能、像对的立体量测难点：人造立体效能。学时安排：授课2，实验2。第一节人眼的自然观察在摄影测量中广泛应用立体观察和立体量测，这不仅增强了辨认像点的能力，而且提高了量测的精度。立体摄影测量仪器都是对像对进行立体观察的情况下作业的，仪器的观察系统应具备人眼自然观察的相应条件。眼是人们观察外界景物的视觉器官。在注视有远近距离的物体时，随着水晶体曲率半径相应的改变，总是在网膜窝上得到清晰的构像。眼的这种凝视本能适

2、应于观察远近不同的物体。正常眼的最适宜的视觉距离称为明视距离，约为250mm。人眼对自然界景物可以是单眼观察或双眼观察。单眼观察自然界景物不能够直接获得空间感视觉，而只能凭借间接因素来判断景物的远近。用一对眼睛同时观察景物称为双眼观察。在双眼观察下能感觉出景物有远近凸凹的感觉，称为立体视觉。在双眼观察(立体观察)时，两眼水晶体中心之间的距离称为眼基线be。眼基线的平均长度约为65mm。当我们用双眼注视某一物点M时(图5-2)，需要转动头部，使注视点相对于两眼处于对称位置；同时，两眼球也各依眼球中心转

3、动，使两眼的视线即水晶体中心与网膜窝中心的连线，正好对准注视点。两眼视线总是相交于注视点上的。这种性能叫做眼的交向本能。在眼的交向过程中同时进行着眼的凝视，使注视点同时在左右两眼的网膜窝处得到清晰的影像m1和m2。这两个影像经过大脑的作用而融合为一，感觉到有一个空间点M的存在。此时两眼视线的交会角称为交向角γ。显然注视点M到眼基线的距离L与交向角γ的关系可用下式表示：在γ角为小值时：L=be/γ眼的最适宜的交向角相当于L为明视距离下的情况，约在13°~15°左右。由于网膜窝的视场角有1°左右，在注视

4、点M的视场内设有另一点K，那么在两眼的网膜窝处也将得到点K的影像k1和k2，于是在两眼网膜窝处得到弧长和。设点K和M与眼基线在同一个平面内，弧和之差称为生理视差σ，即：以注视点构像m1和m2为准，点k1和k2在注视点的左侧时弧长取正号。若σ＞0，表示点K较注视点M近一些。为了解释方便，设K和M在左眼网膜窝处的弧长为，在右眼网膜窝处的弧长=0，即两影像合于一点，则令两点的交向角之差为，即Δγ=γM–γK，则：这就是根据交向角差Δγ=γM–γK或生理视差σ=－判断点位深度位移ΔL=LM–LK的公式，其中

5、fe为眼的主距约为17mm。取ΔL/LM作为判断点位深度的相对误差，要提高判断能力，一是采取间接地增大眼基线be之值，这在很多量测距离的仪器上使用这个措施；其二使眼的生理视差σ的分辨力增大。当物体是点状时，相应的σ最小≈0.002mm；当物体为平行线状时，σ最小≈0.001mm，这导致某些量测仪器上采用线状测标。如果通过有放大倍率的光学系统进行观测，这相当于缩短了实际的LM值，当然对判断深度有利。第二节人造立体效能自然界立体视觉是基于两眼注视空间诸物点时，由于注视点眼基线的远近不同而形成交向角γ之间

6、有差异Δγ。交向角差Δγ从几何上反映了空间景物的远近；而另一方面它却同时在双眼内产生了生理视差σ，经大脑汇合作用形成一个物体空间的视觉反应。由此自然界立体视觉的过程可概括为：空间物体→交向角差→生理视差→空间物体立体视觉即空间物体立体视觉的形成主要在于双眼网膜窝处生理视差的存在。现在自然界立体观察物体M和K时，在两眼的前面分别放置半透明的毛玻璃片P1和P2(图5-3)，则点M和K将会在P1和P2上分别映出影像m1、k1和m2、k2。如在P1和P2上标志出影像m1、k1和m2、k2后，移去空间实物M和

7、K。若我们的双眼仍旧位于点S1和S2处，每一只眼分别观察此一对玻璃片上的构像。由于-=Δp≠0，同样会在眼的网膜窝处得到生理视差σ=-，那么经过大脑的汇合作用，将会产生空间物体M和K的立体感觉，虽然此时已无实物存在。这个过程可概括成：(空间物体)→空间物体构像信息生理视差→立体感觉→视觉的空间物体的存在这种借用空间物体构像信息而在视觉上感受出空间物体的存在，称为人造立体效能。对照航空摄影情形，相邻两像片航向重叠65%，地面上同一物体在相邻两像片上都有影像，真实地记录了所摄物体相互关系的几何信息，完全

8、类同于上述两个半透明玻璃片。我们利用相邻像片组成的像对进行双眼观察，同亲也会获得所摄地面的立体空间感觉。这种方法所感觉到的实物的视觉立体模型称为视模型。根据实物在像对上所记录的构像信息建立人造立体效能，必须符合自然界立体观察的条件：1）由两个摄影站点摄取同一景物面组成立体像对；2）每只眼睛必须分别观察像对的一张像片；3）两条同名像点的视线与眼基线应在一个平面内。人造立体效能的应用使摄影测量初期的单像量测，发展为双像的立体量测，不仅提高了量测的精度和摄影测量的工作效率，