5. Стереопара и стереоскопическая модель

Использование восприятия человеком глубины при наблюдении и измерении снимков основано на том, что снимки построены по тем же законам перспективной, центральной проекции, что и изображения на сетчатках глаз. Два снимка, на которых изобразился один и тот же объект, называют стереоскопической парой или сокращённо стереопарой.

П редположим, что из двух точек S_Л и S_П (рис. 2), отстоящих друг от друга на расстоянии, равном глазному базису b_Г, были получены снимки Р_Л и Р_П фотокамерой с фокусным расстоянием f, равным расстоянию наилучшего зрения d₀. Если эти снимки установить перед глазами человека в такие же положения, в которых они находились во время съёмки, то точки снимков, являющиеся изображениями точек (М, N) объекта, спроектируются на сетчатки глаз (m, n и m', n') человека так, как будто он наблюдает этот объект. Разные отстояния точек M и N вызывают взаимные смещения их изображений на снимках. Эти смещения (m'n') при рассматривании снимков преобразуются в физиологические параллаксы , по величине и знаку которых головной мозг строит объёмный образ сфотографированного объекта. Наблюдаемое объёмное изображение называют стереоскопической моделью или стереомоделью. Изображения точки объекта на левом и правом снимках называют соответственными точками. Например, изображения точки М - точки m и m', а изображения точки N - точки n и n'.

Реальные условия получения снимков не соответствуют параметрам зрения человека. В результате стереомодель не будет подобна сфотографированному объекту. Её вертикальный масштаб 1:m_B будет отличаться от горизонтального масштаба 1:m. Соотношение между масштабами определяется формулой: . Например, при фокусном расстоянии фотокамеры f = 100 мм стереомодель будет вытянута вверх в 2,5 раза, а при f = 350 мм будет сжата в 0,7 раз. Изменение увеличения наблюдательной системы не изменяет этот коэффициент, т.к. оно одновременно изменяет как горизонтальный, так и вертикальный масштабы. В то же время вытягивание рельефа на стереомодели облегчает его восприятие, а также съёмку рельефа.

Другой особенностью стереомодели является то, что она вытягивается в сторону наблюдателя при перемещении головы человека влево-вправо относительно стереопары. Удаление (приближение) стереопары к глазам наблюдателя вызывает растяжение (сжатие) стереомодели. Небольшие развороты снимков относительно друг друга и относительно глаз человека приводят к наклонам и разворотам стереомодели в пространстве. Имеющиеся на снимках смещения точек, вызванные наклонами снимков и другими причинами, приводят к деформации стереомодели. Суммируя сказанное, нужно отметить, что стереомодель не является строгим подобием сфотографированного объекта. Однако из-за того, что на плановых снимках смещения точек, вызванные разными источниками, имеют сравнительно малые величины, наблюдаемая по этим снимкам стереомодель даёт, в целом, верное представление о рельефе местности.

Кроме термина стереомодель, используют другой термин - стереоэффект. Различают прямой, обратный и нулевой стереоэффекты. Прямой стереоэффект возникает при рассматривании левого снимка левым глазом, а правого - правым (рис. 3, а, перекрывающиеся части снимков покрыты сетчатым полем). Если снимки поменять местами (рис. 3, б), то физиологические параллаксы поменяют знак, и будет наблюдаться обратный стереоэффект, т.е., например, возвышенности будут восприниматься как углубления. Если оба снимка повернуть на 90⁰ и сместить вверх-вниз относительно друг друга (рис. 3, в), то будет наблюдаться нулевой стереоэффект, т.е. два плоских изображения сольются в одно плоское. Это объясняется тем, что вдоль глазного базиса установятся ординаты точек, разности которых вызываются разными положениями снимков в пространстве, а не рельефом местности.

Измерения стереопары выполняют при прямом стереоэффекте. Обратный стереоэффект можно использовать при измерении узкой глубокой долины. В этом случае дно долины будет восприниматься как водораздел и чисто психологически марку будет легче наводить на него.