3restituzione - stereoscopia La condizione che deve essere verificata perché si realizzi l orientamento esterno è la complanarità dei raggi omologhi Perché i raggi omologhi si intersechino devono essere complanari Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 57
3restituzione - stereoscopia Se i raggi omologhi sono complanari, variando la quota del piano XY, a un certo punto i raggi si incontrano Variando la quota del piano XY si evidenzia una parallasse esclusivamente secondo la direzione di X > >pxparallasse di quota Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 58
Se i raggi omologhi non sono complanari, oltre alla componente px(che si annulla con una traslazione di XY) esiste sempre anche una componente py > > py parallasse trasversale Se in un punto la parallasse trasversale è nulla i raggi omologhi sono complanari Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 59
La visione binoculareè la caratteristica del sistema visivo per cui un'immagine viene proposta sul piano retinico da entrambi gli occhi. Quando entrambi gli occhi partecipano a formare un'unica percezione visiva si parla di binocularità. Il presupposto indispensabile per l' organizzazione della visione binoculare, è che entrambi gli occhi osservino una stessa area dello spazio, e che non siano presenti deviazioni degli assi visivi. Ilcervello riceve una doppia immagine di ciascun oggetto, una da ogni occhio: il cervello ha la capacità di unirle in un'unica immagine. Questa capacità viene chiamata fusione. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 60
Sensazione del rilievo : percezione della differenza delle distanze fra oggetti posti di fronte all osservatore. Considerando quando avviene all interno degli occhi, la sensazione del rilievo si ha quando le coppie di immagini relative ad uno stesso punto si formano in zone della retina che non si corrispondono esattamente (perché tra gli occhi c è una certa distanza e quindi lo stesso oggetto è visto da due angolazioni leggermente diverse). Quando questo si verifica il cervello fonde egualmente le immagini e sfrutta le lievi differenze che hanno per capirne la esatta collocazione nello spazio: in questo modo il cervello riesce a comprendere una ulteriore informazione, cioè la conformazione tridimensionale. Si realizza in tale modo la visione stereoscopicadi un oggetto. 5.5 7.5 cm Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 61
Stereoscopia Dal Greco Stereos= solido e scopos= che guarda. Tecnica per la riproduzione degli effetti tridimensionali della visione binoculare La visione monoculare o monoscopica non è sufficiente a farci apprezzare la profondità o terza dimensione Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 62
Angolo parallattico o parallasse angolare: angolo formato dai due assi visuali, avente per vertice il punto osservato P1 P B P2 Quando l osservatore guarda un punto Pi bulbi oculari ruotano in modo che le immagini P1e P2cadano nella fovea (la zona più sensibile della retina) Se fosse possibile misurare l'angolo della parallasse e la distanza tra i due punti di osservazione si potrebbe calcolare la distanza dell'oggetto (intersezione) Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 63
P1 Q P B P2 Un punto Qche si avvicinasse o allontanasse rispetto a P, provocherebbe, al fine di mantenere la collimazione, una variazione angolare della posizione di una delle due pupille. Gli assi visuali risulteranno quasi paralleli fra loro o convergeranno a seconda che si stia osservando un punto molto distante o un punto vicino. Se il punto osservato è molto vicino tale convergenza diviene molto grande e lo sforzo di accomodamento degli occhi diviene eccessivo: oltre un certo limite la fusione delle immagini risulta impossibile e osservato si vedono due immagini (diplopia). Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 64
P1 Q P B P2 Acuità stereoscopica: minimo valore di differenza dell angolo di parallasse percepibile. E generalmente dell ordine di 10-15 Punto stereo infinito:la distanza più lontana oltre la quale un punto non mostra una parallasse percepibile. Corrisponde a circa 200 metri. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 65
P1 Q P B P2 La sensazione del rilievo è differenziale: l apparato visivo può commettere forti errori nel valutare le distanze assolute degli oggetti, ma può valutare con notevole precisione piccole differenze di distanza fra punti osservati. Se nel campo visivo sono presenti più punti, posti a distanze diverse fra loro, ad essi corrisponderanno parallassi angolari anch esse diverse fra loro, grazie alle quali avremo la percezione delle distanze relative tra i punti osservati. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 66
L occhio umano apprezza la posizione di un punto egualmente sia in X che in Y che in Z alla distanza della visione distinta, cioè a 25 30 cm (base dell intersezione in avanti pari a 1/3-1/4 della distanza dell oggetto). Ponendo questo a distanza via via maggiori, la capacità di stima della distanza dell oggetto decade con il quadrato della distanza E utile aumentare l acuità stereoscopica(cioè la sensazione del rilievo) quando: > si osservano oggetti ad una distanza superiore al punto zero infinito > si vuole avere una maggiore sensazione di differenza di profondità Una buona intersezione in avanti si fa con una base di osservazione corrispondente appunto a 1/3 1/4 della distanza dell oggetto > > è sufficiente aumentare la base di osservazione Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 67
1.Osserviamo due fotografie dello stesso oggetto, riprese da due punti di presa diversi da loro, secondo uno schema di presa pseudo-normale. Poiché il punto di presa (centro di proiezione), non è lo stesso, le due immagini sono differentemente disposte sui fotogrammi e più o meno differenti fra loro. 2.Individuiamo su ciascuna fotografia il punto immagine corrispondente al medesimo punto oggetto. 3.Poniamo ciascuno dei due punti immagine prescelti al centro dei due nostri campi visivi, (sinistro e destro), ad una interdistanza corrispondente esattamente alla nostra distanza interpupillare e ad una distanza dagli occhi pari a quella della visione distinta. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 68
In questa condizione, quando osserviamo questi due punti, gli assi visuali risultano paralleli fra loro come se stessimo osservando due punti a distanza infinita > >Le due immagini del punto preso in considerazione si "fondono" nel nostro cervello in una sola. Di tutti gli altri punti che stanno intorno al punto suddetto si hanno immagini, che vengono viste sotto angoli parallattici diversi fra loro e diversi dall angolo parallattico sotto cui viene visto il punto scelto come riferimento. Il cervello interpreta queste differenze angolari come parallassi stereoscopiche e fonde le immagini dei punti delle due fotografie in un unica immagine tridimensionale in cui tutti i punti osservati appaiono situati avanti od indietro rispetto al punto assunto come riferimento. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 69
Il mantenere paralleli fra loro gli assi visuali diretti verso il punto di riferimento richiede un certo sforzo ed un certo allenamento. Per evitare tale sforzo e rendere facile per chiunque l osservazione stereoscopica è sufficiente interporre fra gli occhi e le fotografie due lenti di lunghezza focale appropriata che consentono di vedere a fuoco le foto e di osservare comodamente all infinito, (raggi visuali paralleli). Su questo principio si fonda lo stereoscopio. Stereoscopio a lenti Stereoscopio dotato di lenti per permettere a ciascun occhio di vedere l'immagine che gli compete Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 70
Tra Ottocento e Novecento l'interesse per la fotografia stereoscopicaraggiunge il suo apice. Centinaia di piccoli e grandi editori proponevano ricchi cataloghi e vaste serie tematiche, per soddisfare le richieste di una clientela sempre più avida d'immagini. Di lì a poco, l'affermarsi della cartolina postale e del cinema porterà alla crisi della produzione e della vendita di questo genere di fotografie Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 71
Stereoscopio a specchi Stereoscopio dotato di specchi per permettere a ciascun occhio di vedere l'immagine che gli compete. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 72
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Occhiali passivi - anaglifici Sono costituiti semplicemente da filtri che permettono il passaggio di un solo colore primario per occhio. In questo modo è possibile far arrivare un'immagine diversa ad ogni occhio semplicemente fondendo le due immagini a diversi colori in una sola, lasciando ai filtri di eseguire in automatico la separazione. Normalmente si usano le coppie di colori rosso-ciano o rosso verde. Convenzionalmente si utilizza il filtro rosso per l'occhio sinistro e il filtro ciano per l'occhio destro, per l'osservazione di immagini in cui si utilizza il colore ciano per la stampa dell'immagine sinistra e il colore rosso per la stampa dell'immagine destra Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 75
Assieme alla fusione sensoriale si verifica una fusione colorimetrica: i colori percepiti dai due occhi si sommano ottenendo la riproduzione del colore per sintesi additiva. E quindi possibile utilizzare immagini prive dei colori primari (il verde e il blu nel canale colorato di rosso e il rosso nell altro), ottenendo un immagine stereoscopica con una resa colorimetrica accettabile. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 76
E un'immagine in bianco e nero con dei "riflessi"blu e rossi. Guardando dalla lente blu il riflesso blu non si nota (essendo dello stesso colore scompare) mentre il riflesso rosso diventa scuro e visibile. Lo stesso accade per la lente rossa: ogni occhio vedrà una sola immagine che poi il cervello elabora e ricrea l'effetto di tridimensionalità. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 77
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Occhiali passivi polarizzati e schermo polarizzante: l'operatore indossa un paio di occhiali con lenti polarizzate e davanti allo schermo viene posto uno speciale dispositivo costituito da un vetro polarizzante. Polarizzazione lineare: In ottica è un fenomeno fisico della radiazione elettromagnetica che consiste nell'oscillazione della radiazione su un solo piano, anziché su tutti i piani, come avviene per la radiazione non polarizzata. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 79
Questi sistemi permettono angoli di visuale molto ampi e sono molto confortevoli se usati con schede e monitor ad alta frequenza. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 80
Occhiali attivi le immagini vengono 'interlacciate' sul video ad una frequenza di almeno 120Hz (60 hertz per occhio). L'operatore indossa un paio di occhiali con lenti a cristalli liquidi che oscurano alternativamente gli occhi in sincronizzazione con il display. Un emettitore posto sopra il video emette un segnale a raggi infrarossi che sincronizza l'apertura e la chiusura delle lenti con la frequenza di refresh delle immagini a video. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 81
Quando il cervello riceve le immagini in successione sufficientemente rapida, fonde le immagini in una scena singola e percepisce la profondità. Ci vuole una velocità di scambio (swapping rate) del display abbastanza alta (min. 60 hz) per evitare di percepire lo sfarfallio. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 82
Head Mounted Display (HMD) Queste apparecchiature usano una sorta di elmetto o di grossi occhiali per posizionare piccoli display di fronte a ciascun occhio, con una speciale ottica per mettere a fuoco e allungare il campo visivo percepito. La maggior parte degli HMD usa due display e può fornire immagini stereoscopiche. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 83
L osservazione stereoscopica dei fotogrammi consente la precisa individuazione e collimazione dei punti omologhi sui fotogrammi. M 1 M 2 Oculari y 1 p x p y x 1 Stereocomparatore: osservando agli oculari appaiono sempre due immagini dell oggetto con nel centro l immagine di una marca di collimazione. La marca è fissa rispetto all occhio, mentre i movimenti impressi allo strumento sono percepiti come relativi della marca rispetto all immagine dell oggetto. Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 84
1. I due punti omologhi sono collimati (le due immagini delle marche sono sovrapposte alle due immagini dello stesso punto oggetto). L osservatore vede un immagine stereoscopica dell oggetto e, sovrapposta al punto collimato, un unica marca stereoscopica di collimazione Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 85
2. Dando un piccolo spostamento relativo fra una marca e l immagine dell oggetto lungo la direzione della base di osservazione, l osservatore percepisce il movimento come la variazione di profonditàdell unica marca stereoscopica Il richiamo alla fusione stereoscopica dell immagine dell oggetto è psicologicamente predominante: si propende per interpretare lo spostamento relativo come operato dalla marca piuttosto che dall oggetto Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 86
3. Aumentando lo spostamento relativo fra una marca e l immagine dell oggetto lungo la direzione della base di osservazione, l osservatore continua a vedere un immagine stereoscopica del terreno, ma le due marche si sdoppiano nella direzione della base. 4. Se si aumenta ancora lo spostamento relativo si arriva allo sdoppiamento delle immagini dell oggetto Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 87
Lo spostamento relativo tra marca e immagine secondo la direzione della base rappresenta la parallasse longitudinale. Variazioni di parallasse longitudinale sono percepite entro certi limiti come variazioni di profonditàdi un unica marca stereoscopica di collimazione. parallasse longitudinale Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 88
Imponendo uno spostamento relativo secondo la direzione normale alla base di osservazione l osservatore vede immediatamente la marca sdoppiarsi in senso normale alla base: il richiamo alla fusione stereoscopica dell immagine dell oggetto è predominante ma la rotazione indipendente dei bulbi oculari attorno alla base di osservazione fa cadere le immagini delle marche in punti con y retiniche diverse parallasse trasversale Fotogrammetria www.geomaticaeconservazione.it 89