第四章立體觀察和立體量測(cè)引言：在攝影測(cè)量中廣泛應(yīng)用立體觀察和立體量測(cè)，這不僅增強(qiáng)了辨認(rèn)像點(diǎn)的能力，而且提高了量測(cè)的精度。立體攝影測(cè)量?jī)x器都是在對(duì)像進(jìn)行立體觀察的情況下作業(yè)的，儀器的觀察系統(tǒng)應(yīng)具備人眼自然觀察的相應(yīng)條件。第一節(jié)人眼立體視覺人眼是一個(gè)天然的光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。瞳孔角膜虹膜水晶體視網(wǎng)膜網(wǎng)膜窩視神經(jīng)當(dāng)人眼注視某物點(diǎn)時(shí)，視軸會(huì)自動(dòng)地轉(zhuǎn)向該點(diǎn)，使該點(diǎn)成像在網(wǎng)膜窩中心，同時(shí)隨著物體離人眼的遠(yuǎn)近自動(dòng)改變水晶體的曲率，使物體在網(wǎng)膜上的構(gòu)像清晰。眼睛的這種本能稱為眼的調(diào)節(jié)。當(dāng)雙眼觀察物體時(shí)，兩眼會(huì)本能地使物體的成像落于左右兩網(wǎng)膜窩中心，即視軸交會(huì)于所注視的物點(diǎn)上，這種本能稱為眼的交會(huì)。正常眼的最合適的視覺距離為明視距離，約為250mm。2、雙眼觀察

用一對(duì)眼睛同時(shí)觀察景物稱為雙眼觀察，在雙眼觀察下能感覺景物由遠(yuǎn)景凹凸的視覺，稱為立體視覺。在兩眼觀察時(shí)，兩眼水晶體中心之間的距離稱為眼基線be，平均長(zhǎng)度為65mm。當(dāng)雙眼注視某一物體時(shí)，需要轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，使注視點(diǎn)相對(duì)于兩眼處于對(duì)稱位置，同時(shí)，兩眼球也各依眼球中心轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩眼的視線即水晶體中心與網(wǎng)膜窩中心的連線，正好對(duì)準(zhǔn)注視點(diǎn)。兩眼視線總是相交與注視點(diǎn)上的性能叫做眼的交會(huì)本能。兩眼視線的交會(huì)角稱為交向角。注視點(diǎn)M到眼基線的距離L與交向角γ之間的關(guān)系：當(dāng)角γ為小值時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為：L=be/γ眼的最適宜的交向角相當(dāng)于L為明視距離下的情況，為13度~15度。由于網(wǎng)膜窩的視場(chǎng)角為1度左右，在注視點(diǎn)M的視場(chǎng)范圍內(nèi)設(shè)有另一點(diǎn)K，那么在兩眼的網(wǎng)膜窩處也將得到K的影像，k1,k2，于是在網(wǎng)膜窩處得到弧m1k1和m2k2,設(shè)點(diǎn)K和M于眼基線在同一個(gè)平面內(nèi)，弧m1k1和m2k2之差稱為生理視差σ，即σ=m1k1-m2k2以注視點(diǎn)構(gòu)像m1和m2為準(zhǔn)，點(diǎn)k1和k2在注視點(diǎn)的左側(cè)時(shí)弧長(zhǎng)取正號(hào)。若σ>0，表示點(diǎn)K較注視點(diǎn)M近一些。取△L/LM作為判斷點(diǎn)深度位移的相對(duì)誤差，要提高判斷能力：一是采取間接地增大眼基線二是使眼的生理視差的分辨率增大。攝影測(cè)量中，正是根據(jù)人眼的立體視覺，對(duì)同一個(gè)地區(qū)要在兩個(gè)不同攝站點(diǎn)上拍攝兩張像片，構(gòu)成一個(gè)立體像對(duì)，進(jìn)行立體觀察與量測(cè)。那么，人的雙眼為什么能觀察景物的遠(yuǎn)近呢？由于兩點(diǎn)在眼中構(gòu)像存在著生理視差σ，此種由交會(huì)角不同而引起的生理視差，通過人的大腦就能作出物體遠(yuǎn)近的判斷。第二節(jié)人造立體視覺交向角從幾何上反映了空間景物的遠(yuǎn)近；而另一方面它卻同時(shí)在雙眼內(nèi)產(chǎn)生了生理視差，經(jīng)大腦匯合作用形成一個(gè)物體空間的視覺反映。由此自然界立體視覺的過程可概括為：

空間物體---交向角差---生理視差---空間物體立體視覺，即空間物體立體視覺的形成主要在于雙眼網(wǎng)膜窩處生理視差的存在。根據(jù)這一原理，在P1與P2兩個(gè)位置上，用攝影機(jī)攝得同一景物的兩張像片，這兩張像片稱為立體像對(duì)。

人造立體視覺：空間景物在感光材料上構(gòu)像，再用人眼觀察構(gòu)像的像片產(chǎn)生生理視差；重建空間景物的立體視覺，所看到的空間景物稱為立體影像，產(chǎn)生的立體視覺稱為人造立體視覺。按照立體視覺原理，我們只要在一基線的兩端用攝影機(jī)獲取同一地物的一個(gè)像對(duì)，觀察中就能重現(xiàn)物體的空間景觀，測(cè)繪物體的三維坐標(biāo)。這是攝影測(cè)量進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量的理論基礎(chǔ)。觀察人造立體的條件攝影測(cè)量中，人造立體的觀察必須滿足形成人造立體視覺的條件。歸納如下：1、由兩個(gè)不同攝站點(diǎn)攝取同一景物的一個(gè)立體像對(duì)。2、每只眼睛必須分別觀察像對(duì)中的一張像片。（分像條件）3、兩條同名像點(diǎn)的視線與眼基線應(yīng)在一個(gè)平面內(nèi)，即同名射線對(duì)對(duì)相交。4、像片間的距離應(yīng)與雙眼的交會(huì)角相適應(yīng)。（比例尺接近）人造立體效能在使用中最常見的有兩種：正立體效能和反立體效能。立體觀察像對(duì)所獲得的人造立體效能，稱為視立體模型，與實(shí)物的凹凸遠(yuǎn)近相同者稱為正立體效能，此時(shí)左眼觀察左像片，右眼觀察右像片，保持了直接觀察實(shí)物時(shí)生理視差的原有符號(hào)。立體觀察像對(duì)所獲得的視模型與實(shí)物的凹凸遠(yuǎn)近正好相反者稱為反立體效能。1、立體觀測(cè)1.2立體鏡法立體鏡的主要作用是一只眼睛能清晰地只看一張像片的影像。

反光立體鏡：在兩眼的前面各放置一個(gè)凸透鏡，像片放在凸透鏡的焦面上，或約小于焦距，此時(shí)凸透鏡就具有投影中心的作用，凸透鏡到像片的垂距就是投影光束的主距，以fc表示。像片上構(gòu)像的投影光線經(jīng)凸透鏡后形成平行光線進(jìn)入眼內(nèi)，而兩眼的視線也幾乎平行。這九相當(dāng)于人們對(duì)自然界無(wú)窮遠(yuǎn)處的觀察，眼睛輕松舒適，凝視本能和交向本能得以協(xié)調(diào)。1.2互補(bǔ)色法互補(bǔ)色法是利用互補(bǔ)色的特性達(dá)到分像視目的立體觀察。最常用的互補(bǔ)色為綠、品紅?；パa(bǔ)色法分像可采用互補(bǔ)色加法和互補(bǔ)色減法。1.2.1互補(bǔ)色加法互補(bǔ)色加法分像用于投影影像的立體觀察。原理：光線照射透明的左右像片，并使其影像疊印在同一個(gè)承影面上，然后通過某種方式使得觀察者左右眼分別只看到一張像片的影像，從而得到立體效應(yīng)。常用的方法有互補(bǔ)色法、關(guān)閘法、偏振光法，液晶閃閉法。1.3偏振光法

在兩張影像的投影光路中，放置兩個(gè)偏振平面相互垂直的偏振器，在承影面上就能得到光波波動(dòng)方向相互垂直的兩組偏振光影像。偏振光可用于彩色影像的立體觀察，獲得彩色的立體模型。2像對(duì)立體觀察的效果進(jìn)行像對(duì)立體觀察時(shí)，在滿足上述條件的情況下，如果像片像對(duì)眼鏡安放的位置不同，可以得到不同的立體效果。即可能產(chǎn)生正立體、反立體和零立體效應(yīng)。2.1正立體

正立體是指觀察立體像對(duì)時(shí)形成的與實(shí)地景物起伏相一致的立體感覺。2.2反立體

反立體是指觀察立體像對(duì)時(shí)產(chǎn)生的與實(shí)地景物起伏相反的一種感覺。2.3零立體像對(duì)立體觀察中形成的原景物起伏消失了的一種效應(yīng)，稱為零立體效應(yīng)。3像對(duì)的立體量測(cè)雙測(cè)標(biāo)量測(cè)法

雙測(cè)標(biāo)量測(cè)法，是用兩個(gè)刻有量測(cè)標(biāo)記的測(cè)標(biāo)放在兩張像片上，或放置在左右像片的觀察光路中，當(dāng)立體觀測(cè)像片對(duì)時(shí)，左右兩個(gè)測(cè)標(biāo)構(gòu)成一個(gè)空間測(cè)標(biāo)，當(dāng)左、右測(cè)標(biāo)分別在左右像片的同名地物點(diǎn)上時(shí)，就構(gòu)成測(cè)標(biāo)與該地物點(diǎn)相貼。此時(shí)，移動(dòng)像片