Стереоскопические наблюдения цифровых изображений

Стереоскопические наблюдения двух изображений возможны при выполнении условий, сформулированным ранее (•§ 54) в части съемки с двух различных точек пространства, разномасштабности изображе­ний, величины угла конвергенции главных оптических осей и т. п. Одним из основных условий получения стереоэффекта является тре­бование наблюдения каждого снимка только одним глазом.

Как и в случае наблюдения аналоговых снимков, основными спо­собами получения стереоскопического эффекта являются оптический, анаглифический, затворный и др., получившие в компьютерном ис­полнении новые возможности. Их реализация учитывает ряд особен­ностей работы с цифровыми изображениями, в частности: простота геометрических и фотометрических преобразований, формирование изображения на экране монитора с покадровым (page-flipping) или по­строчным (interlace) режимом выводом, наличие видеопамяти и др.

Оптический способ стереоскопических наблюдений пред­полагает вывод зоны стереонаблюдений левого и правого снимков (рис. 14.11) соответственно в левую и правую части экрана. Оба изобра­жения окрашены в естественные цвета, и для их рассматривания и получения стереоскопического эффекта нужно выполнить искусствен-

Рис. 14.11. Стереоприставка для наблю­дения стереомодели

ное разделение соответственных лучей, что достигается применением специальной стереоприставки, устанавливаемой перед монитором. Это обеспечивает возможность наблюдения стереоскопической модели местности и ее измерения, минуя неизбежные потери света при ис­пользовании некоторых других способов и приспособлений.

Анаглифический способ стереоскопических наблюдений не предполагает наличия какого-либо специального оборудования в виде плат или адаптеров, и требует наличия лишь анаглифических оч­ков. Наблюдаемая при этом стереоскопическая модель формируется по правилам, изложенным ранее для случая наблюдения аналоговых снимков (§ 54).

Перекрывающиеся части левого и правого изображений, обра­зующие зону стереоскопических наблюдений, окрашиваются в допол­нительные цвета и выводятся на экран либо по строкам (четные - ле­вого снимка, а нечетные - правого), либо путем наложения левого на правое. Полученное на экране монитора совмещенное изображение рассматривается через анаглифические очки, стекла которых окра­шены в те же цвета, что и соответствующие им изображения снимков. В результате наблюдатель видит пространственную модель местности, механизм возникновения которой был рассмотрен ранее (§ 54) приме­нительно к получению стереомодели по аналоговым снимкам. В пер­вом случае наблюдатель видит «разреженное» изображение, что сни­жает точность стереоскопических измерений. Во втором случае цвет и яркость каждого пиксела суммарного изображения, попадающего на элемент монитора, формируются в зависимости от цветов и яркостей накладывающихся пикселов изображений. В обоих случаях каждый глаз наблюдателя видит только одно изображение, что и вызывает возникновение стереоскопической модели местности.

Затворный способ получения стереоскопического эффекта основан на специфике представления изображения на экране монитора и предполагает применение специальных затворных (жидкокристал­лических) очков с LCD-затворами (Liquid Crystal Display) различных типов (ИБИК, NuVision, и др.), в которых стекла становятся прозрач­ными поочередно, в соответствии со сменой видеостраниц на экране монитора. Сущность способа заключается в следующем.

Изображения левого и правого снимков формируются на страни­цах видеопамяти и поочередно выводятся на экран компьютера. На­блюдения выполняются через очки, представляющие собой пару плос­копараллельных пластин с заключенным между ними слоем жидкого кристалла, который при воздействии на него электрического импульса может изменять интенсивность проходящего через него света так, что в каждый момент времени наблюдатель воспринимает изображение на экране монитора только одним глазом, левым или правым. Смена страниц видеопамяти на экране монитора при помощи специального канала связи синхронизирована с изменением прозрачности пластин затворных очков, так что каждый глаз наблюдатель видит только одно изображение. Для смены прямого стереоэффекта на обратный и наобо­рот нужно изменить фазу, управляющую последовательностью вывода страниц видеопамяти.

Покадровый (page-flipping) режим стереонаблюдений пред­полагает поочередный вывод на экран левого и правого изображений синхронно со сменой прозрачности пластин затворных очков, уста­новленных перед левым и правым глазом. Вывод полных изображений обеспечивает получение более высокого качества стереоизображения, но требует в целях обеспечения комфортности наблюдений для глаз дос­таточно высокой вертикальной частоты монитора (не менее 120 герц).

Построчный (interlace) режим стереонаблюдений предполагает деление кадра на два полукадра с чётными и нечетными строками со­ответственно. Правое и левое изображения стереопары выводятся на жран поочередно в «чётном» и «нечётном» полукадре, а синхронизи­руемые с вертикальной разверткой монитора затворные очки позво­ляют наблюдать два изображения «одновременно» и таким образом проводить стереоизмерения. Необходимым условием комфортной для глаз работы в этом режиме является достаточно высокая вертикальная частота монитора (как минимум 75 герц на «каждый глаз», т.е. при­мерно 150 герц при переключении в интерлейс).

Построчный режим применим только к экрану в целом, что приво­дит к некоторым неудобствам, например, при работе с меню. Другим недостатком является прореживание картинки и, как следствие, сни­жение разрешения в связи с использованием полукадров.