Материал: 2423

19.Что входит в перечень результатов процесса фототриангулирования?

20.Перечислите условные уравнения и другие параметры, которые определяют математическую модель фотограмметрической сети.

21.Из каких элементов состоит система нормальных уравнений

вматричной форме при строгом решении задачи аналитической фототриангуляции?

22.Что, кроме необходимого решения, позволяет сделать обращение матрицы нормальных уравнений?

23.По каким элементам определяется ковариационная матрица параметров?

24.В чём заключается перспективность способа прямого геопозиционирования с использованием интегральных систем

GPS+UMI?

25.Из каких соображений изменяются требования к густоте и размещению опорных точек при построении пространственной фототриангуляции?

26.Перечислите требования к программному комплексу аналитического построения и уравнивания фотограмметрических сетей.

27.Какие возможности заложены в современных версиях про-

граммных комплексах типа ORIMA TE?

145

Глава 6. СПОСОБЫ НАБЛЮДЕНИЯ

ИИЗМЕРЕНИЯ СТЕРЕОМОДЕЛИ

6.1.Глаз – оптическая и физиологическая система

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 (рис. 6.1). Его наружная оболочка – склера 6 защищает глаз от внешних воздействий; в передней части склера пере-

пределах от 2-х до 8-ми мм.

С внутренней стороны сосудистой оболочки размещается сетчатка 7, состоящая из десяти слоев, два из которых обеспечивают появление зрительных ощущений. Светочувствительный слой состоит из 130-ти млн палочек и 7-ми млн колбочек, представляющих собой окончания разветвлений зрительного нерва. Колбочки являются органом дневного зрения и позволяют воспринимать детали и цвет объекта. Палочки обладают очень высокой световой чувствительностью и обеспечивают наблюдение при низкой освещенности (в сумерках, ночью), но плохо передают детали и цвет объекта. Размер палочки – 60 мкм, колбочки – 35 мкм; их диаметры соответственно 2 мкм и

6–7 мкм.

Место вхождения в глазное яблока зрительного нерва – слепое пятно 9 диаметром 1,3–1,8 мм. Здесь нет ни палочек, ни колбочек, и попадающее на слепое пятно изображение не воспринимается. Какихлибо неудобств для человека это не вызывает, поскольку попадающее

вдругой глаз изображение проектируется на другой участок сетчатки.

Вцентральной части сетчатки расположено желтое пятно 8

овальной формы размером 0,6 0,9 мм (угловой размер около 2 30 ). В

146

его середине имеется центральная ямка диаметром 0,4 мм (угловой размер 1 30 ), состоящая только из колбочек и определяющая зрительную ось глаза. Диаметр колбочек здесь наименьший и лежит в пределах 1–5 мкм, и расположены они более плотно, чем на других участках сетчатки. Это наиболее чувствительное место глаза, и при рассматривании точек объекта наблюдатель поворачивает глаз так, чтобы они проектировались в центральную ямку.

За зрачком расположен хрусталик 1, представляющий собой двояковыпуклую линзу, с помощью которой осуществляется построение на сетчатке глаза действительного и обратного изображения наблюдаемого предмета.

Кривизна хрусталика под воздействием глазных мышц изменяется, что вызывает изменение фокусного расстояния глаза и обеспечивает получение резкого изображения объектов, удаленных на различные расстояния. Этот процесс называется аккомодацией. Границы, в которых глаз в состоянии аккомодировать и благодаря этому ясно видеть, определяется ближней и дальней точками ясного зрения и называется областью аккомодации. Для нормального глаза ближняя точка лежит на расстоянии не более 12 см, а дальняя – в бесконечности. Расстояние, при котором глаз при длительном рассматривании не испытывает напряжения, называется расстоянием наилучшего зрения и составляет для нормального глаза около 25 см. С возрастом хрусталик теряет свою эластичность: ближняя точка области аккомодации отодвигается от 8 см (10 лет) до 100 см (70 лет).

Оптической осью глаза называют прямую, проходящую через центры кривизны поверхностей роговицы и хрусталика. Зрительной осью глаза называют прямую, проходящую через середину центральной ямки желтого пятна и заднюю узловую точку оптической системы. Эти оси не совпадают, и угол между ними равен 5 .

Раздражителем глаза, вызывающим зрительные ощущения, является свет. Глаз воспринимает электромагнитные волны только видимой части спектра, причем максимум цветовой чувствительности лежит в желтой его части (рис. 6.1). Восприятие цветов объясняется трехкомпонентной теорией зрения, согласно которой цветовые ощущения возникают из-за различного возбуждения колбочек при воздействии на них лучей красного, зеленого и синего цветов. Сочетание уровней возбуждения всех колбочек и обеспечивает ощущение разнообразных цветовых оттенков.

147

Нормальный человеческий глаз характеризуется следующими средними параметрами (табл. 6.1)..

Как и всякая оптическая система, глазу человека присущи определенные недостатки: неполная центрировка, сферическая и хроматическая аберрация. Следствием этих недостатков являются следующие явления, с которыми необходимо считаться при выполнении фотограмметрических работ:

изображение на сетчатке глаза отдельной точки в виде кружка (дифракция);

смещение границы между светлым и темным тонами в сторону более темных (иррадиация);

различный масштаб изображения, построенного на сетчатках левого и правого глаза (анизейкомия).

Тем не менее, глаз – совершенный зрительный аппарат, позволяющий познавать окружающие предметы и явления, в том числе – выполнять наблюдение и измерения снимков.

6.2. Монокулярное и бинокулярное зрение

Монокулярное зрение – это зрение одним глазом. Наблюдая объект, глаз подсознательно устанавливается так, чтобы изображение объекта оказалось в наиболее чувствительном месте сетчатки – в центральной ямке желтого пятна (рис. 6.1). Из-за малого размера центральной ямки угол ясного видения составляет всего 1 30 . Объекты, размеры которых превышают угол ясного видения, рассматриваются по частям, путем поворота глаз в своей орбите.

Две близко расположенные точки объекта воспринимаются глазом раздельно, если их изображения на сетчатке глаза попадают на две несмежные колбочки, каждая из которых передает раздражение в мозг. Минимальный угол, под которым наблюдатель видит раздельно

148

две светящиеся точки, называется физиологической разрешающей способностью желтого пятна глаза, или остротой монокулярного зрения первого рода ( m). Опытным путем установлено, что для нормального глаза m = 45 . Близкий результат дает деление среднего диаметра колбочки в центральной ямке желтого пятна (3 мкм) на фокусное расстояние глаза (17,1 мм): 0,003 206265 / 17,1 = 36 . В

зависимости от условий наблюдения (освещенности, контрастности, опыта наблюдателя и т. п.) она может изменяться от нескольких секунд до десяти минут. Оптимальной для наблюдений считается освещенность 50 люкс.

Замечено, что два телеграфных провода видны раздельно на расстоянии, во много раз превышающем то, на котором виден шар диаметром, равным толщине провода; черная нить хорошо видна на светлом фоне даже при угловом размере ее толщины менее 1 . Объясняется это тем, что при рассматривании протяженных объектов возбуждается не одна, а группа колбочек. Угол, под которым глаз воспринимает две параллельные линии, называется остротой монокулярного зрения второго рода ( m); ее средняя величина составляет

20–25 .

При рассматривании объектов через оптическую систему (бинокль, микроскоп и др.) с увеличением v острота монокулярного зрения увеличиваются в v раз.

При монокулярном зрении восприятие глубины возможно только по косвенным признакам (например, по длине тени, по оценке напряжения глазных мышц при аккомодации и т. п.) или на основе законов перспективы (когда о взаимном расположении предметов можно судить по сравнительной величине их изображений). Кроме этого, при оценке глубины наблюдаемого пространства помогает жизненный опыт. Однако косвенные признаки оценки глубины дают приближенное, а иногда неверное представление о расстояниях. Более точную оценку глубины обеспечивает прямой ее признак – физиологический параллакс, возникающий при бинокулярном зрении.

Бинокулярное зрение – зрение двумя глазами. При рассматривании какой-либо точки объекта F (рис. 6.2) наблюдатель поворачивает глаза так, чтобы изображения этой точки в обоих глазах проектировались в центральные ямки f1 и f2.. Эта точка F, в которой пересекаются зрительные оси глаз, называется точкой фиксации.

149