3. Стереоскопическое зрение. Наблюденире стереоскопического изображения. Получение стереоэффекта.

Зрение одним глазом называют монокулярным, двумя – бинокулярным. При наблюдении двумя глазами можно ощущать объемную форму объектов и их пространственное положение. Это явление называется естественным стереоэффектом, а бинокулярное зрение, при котором ощущается стереоэффект, называют стереоскопическим.

При наблюдении какой-либо точки зрительные оси глаз наблюдателя пересекаются под углом γ, называемым углом конвергенции. При наблюдении объектов, расположенных на разных расстояниях, углы конвергенции соответственно изменяются на величину ∆γ и при этом автоматически происходит перефокусировка глаз. Такое явление называют аккомодацией глаз.

В общем случае можно записать D = b/γ,

Где b – глазной базис.

Для определения соотношения между изменениями расстояния и угла конвергенции получим ∆D = - b∆γ/γ² = - D²∆γ/b.

Наименьшее значение ∆γ, при котором еще ощущается разность расстояния ∆D, называют остротой или разрешающей способностью стереоскопического зрения. Она меняется в зависимости от индивидуальных качеств наблюдателя, формы предмета, освещенности и т.д. в среднем остроту стереоскопического зрения принимают равной 20-30". С увеличением расстояния способность восприятия глубины (объемности) снижается. При увеличении расстояния угол конвергенции уменьшается, и наконец, когда он уменьшается до угла, равного остроте стереоскопического зрения, то ощущение объемности исчезнет. Предельное расстояние Dmax = R, при котором еще ощущается объемность, называется радиусом стереоскопического зрения невооруженными глазами.

Принимая γ = ∆γ = 20", получим

R = 65*206265"/20" = 650 м.

При применении оптических приборов радиус стереоскопического зрения и точность определения расстояния повысится в соответствии с коэффициентом полной или общей пластики

k = Bv/b,

где В-базис стероприбора, v-увеличение наблюдательной системы прибора.

Стереоскопический эффект может возникнуть не только при непосредственном рассматривании объекта, но и при рассматривании двух перспективных изображений объекта, полученных с двух точек. Его можно получить по перспективным чертежам, фотоснимкам, радиолокационным снимкам и т.д.

При съемке местности с двух различных точек Sл и Sп, отстоящих друг от друга на расстоянии В, называемом базисом фотографирования, точки местности А, С, D изобразятся на левом и правом снимках соответственно в точках aл, сл, dл и ап, сп, dп. Если расположить снимки на расстоянии глазного базиса так, чтобы глаза наблюдателя располагались по отношению к снимкам в точках Sл и Sп, соответствующих положению центров проекций, то направление зрительных лучей для соответствующих точек снимка не изменится и наблюдатель увидит уменьшенное объемное изображение местности, т.е. будет ощущать искусственный стереоэффект. Видимое пространственное изображение местности называют стереоскопической моделью.

Для искусственного стероэффекта необходимо выполнить ряд условий:

1. снимки получить фотографированием объекта с двух различных точек пространства;

2. разделить зрение, т.е. каждым глазом наблюдать толко один из снимков;

3. выполнить взаимное ориентирование снимков. В первом приближении это осуществляется расположением базисов снимка на одной оси, параллельной глазному базису;

4. расстояние между снимками должно соответствовать нормальному углу конвергенции глаза наблюдателя, т.е. углу конвергенции при данном расстоянии до снимков. При расстоянии наилучшего зрения (D=250 мм) угол конвергенции равен ≈15º;

5. разность масштабов снимков не должна превышать 16% от их значений.

Следует отметить, что четвертое условие при наблюдении невооруженным глазом практически невыполнимо, поскольку происходит рассогласование зависимости между углом конвергенции и аккомодацией глаз.