Стереофотосъёмка

После матрицы — зачем нам два кадра. Монокуляр даёт перспективу, бинокуляр — рельеф. Дальше: продольный параллакс, отождествление точек, и почему «базис как в АФС» на предмете не работает. Теория кадра и ориентирования — Ф10; стенд — Ф09. Жёлтым — в тетрадь.

1. Монокулярное и бинокулярное зрение

2. Способы показа стерео (чтобы не путать с измерением)

На паре это аттракцион, но термины всплывают в билетах и в «3D-кино»:

• качающаяся / псевдостереоскопия — покачивание или гифка, мозг достраивает объём;
• анаглиф — левый ракурс в одном канале (часто красный), правый в комплементарном (бирюза); цвет страдает;
• затворное (XpanD и т.п.) — по очереди гасят глаза в такт кадрам;
• поляризационное (IMAX 3D) — взаимно перпендикулярная или круговая поляризация; линейная умирает, если наклонить голову; экран не должен сбивать поляризацию;
• интерлейс — строки левого и правого в одном кадре, разрешение по вертикали падает;
• параллельный взгляд (оси за плоскостью картинки) и перекрёстный (перед ней);
• лентикуляр / автостерео — линзы на отпечатке, очки не нужны.

Для учёбы хватит StereoPhoto Maker / Photoshop; это не замена фотограмметрического ПО.

От кадра до карты

Стереопара — не самоцель. Ниже та же цепочка, что на слайдах: кадр 1 → кадр 2 → пара → ЦММ → орто → дешифрирование. Текст шага можно переписать в тетрадь.

3. Параллакс, стереопара, карта глубины

p = X₁ − X₂продольный параллакс на снимках

Связь с отстоянием (идеализированная нормальная стереопара, f — фокусное, B — базис):

D / f = − B / pближе объект — больше |p|; нулевой параллакс — «на бесконечности»

Диспарантность в физиологии зрения — та же разность положений на двух сетчатках; в курсе её часто говорят синонимом параллакса на снимках. Не путать с «диспаритетом» в англоязычных CV-статьях — там это поле p(x,y).

Карта глубины — изображение, где вместо цвета в пикселе лежит расстояние до камеры (на слайде: светлое ближе, тёмное дальше — условность палитры, в ПО бывает наоборот). Это продукт стереосопоставления, не «ещё один JPEG».

Точность отстояния в нормальном случае растёт хуже с дальностью: σ_Z порядка Z² / (B · f) при фиксированной ошибке измерения параллакса. Узкий базис «как глаза» с двухсот метров даёт рельеф в шуме; слишком широкий — нет общих точек. Это тот же компромисс, что B/H на А04.

Отождествление точек (коррелятор, детектор особых точек) — отдельная задача: одна и та же точка объекта на двух снимках. Ломается на стекле, снеге, повторе окон, при разном ББ и сильном JPEG. Эпиполярная геометрия (при известном взаимном ориентировании) сужает поиск до линии на снимке. Язык учебника — ГОСТ Р 51833-2001: взаимное ориентирование стереопары, элементы взаимного ориентирования.

ГОСТ про кадровый снимок (не сканерную линейку) важен: стереопара из двух кадровых снимков с известной геометрией. Связка с Ф01: щелевая камера даёт другой тип изображения, к классической паре не приклеивается. Карта глубины в системе камеры — ещё не ЦМР в СК местности.

4. Классификация стереофотосъёмки

• воздушная (АФС) — камера на носителе, карты и орто;
• наземная короткобазисная — штатив, обмеры фасадов;
• предметная — объект на стенде, цель — замкнутая 3D-модель (Ф09).

Площадная АФС: параллельные маршруты, обычно широта, перекрытие вдоль маршрута и между маршрутами. Это семестр 4, но цифры Px/Py отсюда уже нужны.

5. Перекрытие, базис, триплет

На предмете «площадь снимка» врёт: важно перекрытие поверхности объекта, а не прямоугольников кадра. Коррелятор (поиск соответствий) падает, если угол падения луча к поверхности > ~45°: общие точки пропадают, хотя формально кадры «налезают».

6. Плановая vs конвергентная

В плановой АФС оси смотрят примерно в надир, базисы вдоль маршрута работают по учебнику. На предмете камеры смотрят в центр, оси сходятся.

С одного ракурса цилиндра видно ≤ 180°. Чтобы покрыть объект стереопарами, мало двух кадров: без триплетов пары не склеить. Ориентир со слайда: 4 снимка дают стерео с Px ≈ 50% без триплетов; 6 снимков — триплеты, Px ≈ 66%. Реальный угловой размер, который коррелятор переваривает, меньше 180°. Угол конвергенции α на стенде — он же угол поворота объекта относительно камеры, если крутите стол, а не карусель штативов.

Окклюзия: чтобы посчитать геометрию, нужна видимость; чтобы знать видимость — нужна геометрия. Дырки в модели лечат дополнительными маршрутами (объект вертикально и на боку — разные петли на слайде). Дальше — ретопология, карты нормалей, форматы obj / glTF / PDF-контейнер; это уже Ф09, здесь достаточно не снять «красивый JPEG с одной точки» и не ждать чуда.

Взаимное ориентирование снимков стереопары — термин ГОСТ Р 51833; элементы взаимного ориентирования задают, как два кадра стоят друг относительно друга, ещё до внешней ориентации в мире.

7. Вопросы

1. Что такое глазной базис и угол конвергенции? Чему равен γ на бесконечности?
2. Параллакс p = X₁ − X₂. Как от p перейти к отстоянию в нормальном случае?
3. Зачем триплет, если стереоэффект уже есть на паре?
4. Почему Px снимка при конвергентной съёмке не равен перекрытию объекта?
5. Почему коррелятор «слепнет» при угле падения > ~45°?
6. Минимум кадров вокруг предмета, если нужны и стереопары, и триплеты?

Литература

Основная

• ГОСТ Р 51833-2001. Фотограмметрия. Термины и определения
• Чибуничев А. Г. Фотограмметрия. М.: МИИГАиК, 2022
• Наземная фотограмметрия

Дополнительная

• Luhmann et al. Close-Range Photogrammetry and 3D Imaging. 2023
• Agisoft Metashape User Manual (актуальная версия на сайте; в pptx была 1.5 ru)
• Unity: photogrammetry