Поле зрения в горизонтальной плоскости, градусы 150

Поле зрения в вертикальной плоскости, градусы... 120

Длительность аккомодации, сек................................... 0,5-1,0

Время зрительного ощущения, сек........................ 0,1 -0,25

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.

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. 8.1). Из-за малого размера центральной ямки (§ 51) угол ясного видения составляет всего 1°,5. 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 две светящиеся точки, называется физиологической разрешающей спо­собностью желтого пятна глаза, или остротой монокулярного зрения первого рода (Ay',J. Опытным путем установлено, что для нормаль­ного глаза Ду'_т=45". Близкий результат дает деление среднего диа-132

метра колбочки в центральной ямке желтого пятна (3 мкм) на фокус­ное расстояние глаза (17,1 мм): 0,003x206265/17,1=36". В зависимости от освещенности, контрастности, опыта наблюдателя и других условий наблюдения 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 (Ду"_т); 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. 8.2) наблюдатель пово­рачивает глаза так, чтобы изображения этой точки в обоих глазах про­ектировалась в центральные ямки f\ и fo. Эта точка F, в которой пе­ресекаются зрительные оси глаз, называется * точкой фиксации.

Расстояние Ь_Г между центрами 0\ и Ог хру- Ж"
сталиков левого и правого глаз называется глаз- I
пым базисом. Его величина у людей различна и,
колеблется от 58 до 72 мм при среднем значении
65 мм, что обязательно учитывается в конструк- ilS
циях фотограмметрических приборов. \

Изображения /i и /2 одной и той же точки Vi ^ai t^h
объекта F, полученных на сетчатках глаз, назы- Рис. 8.2. Бинокулярное
ваются соответственными точками, а оптиче- зрение

ские лучи Ffi и Ff2 - соответственными лучами. Заметим, что любая пара соответственных лучей (и, следовательно, точек) всегда лежит в одной плоскости.

Линия Ffi CF/2X проходящая через заднюю узловую точку хруста­лика и середину центральной ямки, называется зрительной осью глаза. Угол, под которым пересекаются зрительные оси, называется углом конвергенции. Углы между соответственными лучами {Аа\ и Аа,2, ВЪ\ и В&2) называются параллактическими углами. Угол конвергенции, как и параллактический угол - величина малая, и для его вычисления можно использовать следующую формулу, вытекающую из рис. 8.2:

Т = |р, (8.0

где Ъ_Г - глазной базис; D - удаление наблюдателя от рассматриваемой точки.

Для расстояния наилучшего зрения (D = 250 мм) угол конверген­ции равен 15° (65 х 57,3/250 = 14,9).

Остротой бинокулярного зрения первого рода (Ау%) называется наименьшая разность параллактических углов, при которой наблюда­тель видит две отдельные точки. Опытным путем установлено, что Ду'&=20 -ь 30"; у опытных специалистов, выполняющих фотограммет­рические измерений, острота бинокулярного зрения первого рода дос­тигает 10".

Минимальная разность параллактических углов, при которой на­блюдатель видит две параллельные линии, называется остротой бино­кулярного зрения второго рода (Ду"ь). Установлено, что Ду"&=10"; у опытных наблюдателей она может достигать 5-7".

Для расчета ошибки определения глубины пространства в точке фик­сации представим формулу (8.1) в виде D=b_rp/y, продифференцируем ее поХ)иу, после чего перейдем к конечным разностям приняв Лу =Ду'&,:

_{АП = ±}ЩР_=±В2^к^ _(8в2)

У^{2 Ь}гР

Таблица 8.1

Дм	ADi, м	AZ>2, м
1,0 10,0 100,0	0.0015 0,15 15,40	0,0007 0,07 7,3

Расчетные ошибки оценки глу­бины при Ъ_Г = 65 мм и различных от­стояниях D для случаев наблюдения отдельных точек (ADi, Ду'ь=20") и па­раллельных прямых (Л£>2» Ду"ь=10") приведены в табл. 8.1.

С удалением точки фиксации от глазного базиса уменьшается угол конвергенции у, и при его величине, равной остроте бинокулярного зрения первого рода Ду'&, наблюдатель уже не воспринимает глубины пространства. Отстояние R, при котором угол конвергенции равен ост­роте бинокулярного зрения первого рода, называется радиусом нево­оруженного бинокулярного зрения. Приравняв R к отстоянию £>, най­дем его из формулы (8.1) при у=Ду^гь=20":

_R=b^__ 65x206265 _=67Qm -

Ау; 20

Искусственное увеличение глазного базиса и применение оптичес­ких систем позволяют увеличить радиус невооруженного бинокуляр­ного зрения в со раз. Величина со называется коэффициентом плас­тичности и определяется по формуле

В

со = —и,

к

где В - базис прибора; v -увеличение наблюдательной системы.

Минимальная разность глубин, воспринимаемых с помощью опти­ческих систем, в со раз меньше разности глубин, оцениваемой при не­вооруженном бинокулярном зрении.

Стереоскопическое зрение

Стереоскопическим зрением называется бинокулярное зрение с постоянным и непосредственным ощущением глубины простран­ства.

Основным фактором оценки глубины является физиологический параллакс, представляющий собой разность дуг, определяющих поло­жение пары соответственных точек на сетчатке, причем дуга считается положительной, если она расположена слева от центральной ямки. Так, для изображенных на рис. 8.2 точек А и В:

г|_Л = u/Ja, - uf₂a₂ и r|_B = u/fr - и/₂Ь₂.

Физиологический параллакс точки фиксации всегда равен нулю, поскольку ее изображение строится в центральной ямке. Наблюдаемая точка дальше точки фиксации при г| < 0, и ближе при г| > 0.

Установлено, что точки рассматриваемого объекта сливаются и образуют единое пространственное изображение, если их физиологи­ческие параллаксы не превышают размера центральных ямок (0,4 мм).

Геометрическая природа стереоскопического зрения заключается в том, что на сетчатках глаз строятся изображения различных размеров, и элементы изображения характеризуют различные по величине фи­зиологические параллаксы. Эти различия и позволяют судить о раз­личном пространственном положении отдельных частей наблюдае­мого объекта. Таким образом, оценка расстояний выполняется на ос­нове ощущения смещения одной части изображения относительно другой. Способность ощущения разности физиологического парал­лакса у человека чрезвычайно развита и позволяет фиксировать ни­чтожные смещения одной части изображения относительно другой.

При рассматривании удаленных объектов (звездного неба, гор на горизонте и т. п.) зрительные оси глаз взаимно параллельны, аккомо­дация глаз соответствует бесконечности, масштаб изображения объ­ектов на сетчатках одинаков, физиологический параллакс равен нулю, и наблюдатель не может оценить взаимного положения этих объектов. Бинокулярное зрение переходит в стереоскопическое только при кон­вергенции зрительных осей, возникающей при рассматривании более близких объектов. Появляется физиологический параллакс, возникает ощущение глубины пространства и становится возможной оценка вза­имного положения объектов. При этом зрение остается бинокуляр­ным, и действуют все рассмотренные выше его закономерности.

Стереоскопическое восприятие, согласно, динамической теории зрения, происходит благодаря сканированию объекта не­произвольными движениями глаз, выражающимися медленными дви­жениями с угловой скоростью Г в секунду и амплитудой менее 5', быстрыми вращениями с угловой скоростью 6000' в секунду и ампли­тудой 1-25' и быстрыми колебаниями с угловой скоростью до 20" в секунду и амплитудой 10-15".

Восприятие глубины возможно при рассматривании не только объ­ектов, но и их изображений, полученных по законам центрального проектирования при выполнении следующих условий, вытекающих из особенностей бинокулярного зрения.

⇐ Предыдущая23242526272829303132Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: