FOTOGRAMETRIA - PLAN MATERIAŁU NAUCZANIA – WYNIKOWY


Szkoła:                    dwuletnia Szkoła Policealna PROGRES Dąbrowa Górnicza
Zawód:                    geodeta                             oddział:  GEO W09
Przedmiot:                fotogrametria
Nr programu nauczania:        311 10/T/MENiS/2005.08.26
Semestr:                    pierwszy
Liczba godzin w semestrze:        20
Liczba godzin w cyklu nauczania:
Podręczniki:                W. Brześcińska „Fotogrametria I”, Z. Kurczyński, R. Preuss „Podstawy fotogrametrii”
Pomoce dydaktyczne:            okulary stereoskopowe, zdjęcia fotogrametryczne, przyrządy kreślarskie

I. Podstawy fotogrametrii

1. Wiadomości  wstępne

1) Definicja i znaczenie fotogrametrii      1 godz.  (Suma: 1 godz)

Zdefiniować pojęcie fotogrametrii.
Znać znaczenie fotogrametrii w pomiarach geodezyjnych.
Wymieniać cechy fotogrametrycznych metod pomiarowych.
Scharakteryzować cechy fotogrametrycznych metod pomiarowych.

2) Rys historyczny i kierunki rozwoju fotogrametrii      1 godz. (Suma: 2 godz)

Znać podstawowe daty związane z rozwojem fotografii i fotogrametrii.
Znać podstawowe pojęcia związane z historią fotogrametrii.
Wymienić rodzaje fotogrametrii ze względu na miejsce wykonywania zdjęć
Wymienić rodzaje fotogrametrii ze względu na sposób opracowania i ilości zdjęć użytych podczas pomiaru.
Znać pojęcie fotogramu i stereogramu.


2. Aparaty i materiały fotograficzne

1) Aparaty fotograficzne     2 godz. (Suma: 4 godz)

Znać kryteria podziału aparatów fotograficznych
Znać charakterystykę obiektywu i podstawowe pojęcia z nią związane.
Wiedzieć, na czym polega zdolność rozdzielcza obiektywu.
Definiować pojęcia: celowniki, dalmierze, migawki, filtry.

2) Materiały fotograficzne i ich właściwości    2 godz. (Suma: 6 godz)

Znać sposób wytwarzania emulsji fotograficznej
Wiedzieć, jak wygląda krzywa charakterystyczna materiału światłoczułego.
Znać pojęcia: wskaźniki kontrastowości, światłoczułość, barwoczułość, zdolność rozdzielcza materiału światłoczułego.
Znać budowę i podział materiałów fotograficznych.

3. Zasady fotografowania  

1) Analiza równania soczewek     1 godz (Suma: 7 godz)

Umieć narysować schemat tworzenia obrazu. Znać równanie soczewki
Umieć wyznaczyć ze wzoru ogniskową kamery fotograficznej

2) Głębia ostrości i odległość hiperfokalna     1 godz. (Suma: 8 godz)

Definiować pojęcia głębia ostrości i odległość hiperfokalna.
Wymienić, od czego zależy zasięg głębi ostrości.
Znać wzór na odległość hiperfokalną.

4. Rzut środkowy    Rzut środkowy - rozwinięcie  (link do pliku Rzutsrodkowy.htm z  linkami do rysunków pdf)

1) Rzut środkowy     2 godz. (Suma: 10 godz)

Znać pojęcia: znaczek tłowy, ramka tłowa, rzutnia, środek rzutów, punkt główny,
odległość obrazowa, proste homologiczne, środek kolineacji.
Umieć zaznaczyć na schemacie powyższe pojęcia

2) Geometria rzutu środkowego    4 godz. (Suma: 14 godz)
Rzut środkowy - rozwinięcie  (link do pliku Rzutsrodkowy.htm z  linkami do rysunków pdf)

Umieć odnaleźć odwzorowanie punktu, prostej i płaszczyzny w rzucie środkowym – konstrukcje geometryczne, ćwiczenia.
Umieć przekształcać figury geometryczne w rzucie środkowym – konstrukcje geometryczne, ćwiczenia.


5. Stereoskopia   Stereoskopia - rozwinięcie, link do pliku Stereoskopia.htm

1) Budowa oka ludzkiego    1 godz. (Suma: 15 godz)

Wiedzieć, z jakich warstw składa się oko ludzkie.
Omówić elementy oka ludzkiego.
Zdefiniować pojęcie ostrości widzenia stereoskopowego, pole widzenia i przestrzeń widzenia, kąt konwergencji.

2) Sposoby otrzymywania efektu stereoskopowego    3 godz. (Suma: 18 godz)

Wymienić metody otrzymywania efektu stereoskopowego.
Scharakteryzować metody otrzymywania efektu stereoskopowego.
Znać przypadki ułożenia zdjęć w modelu stereoskopowym.
Znać przyrządy wykorzystywane do budowy modelu stereoskopowego.
Definiować pojęcia: stereoskop, baza stereoskopu.
Znać różnicę między modelem pseudostopowym i ortoskopowym.
Umieć budować model przestrzenny w okularach stereoskopowych.
Znać zniekształcenia modelu.
Znać pojęcie znaczka pomiarowego i jego kształty


II Fotogrametria naziemna


1. Fotogrametryczne kamery pomiarowe do zdjęć naziemnych     2 godz. (Suma: 20 godz)

Znać podział kamer pomiarowych.
Umieć scharakteryzować poszczególne kamery pomiarowe.




I. Podstawy fotogrametrii

Wiadomości wstępne

Definicja i znaczenie fotogrametrii  



Fotogrametria - definicje
Fotogrametria:
Dziedzina nauki zajmująca się przetworzeniem obrazu fotograficznego w taki sposób, by można było określić: wymiar, kształt i położenie sfotografowanych obiektów (np. wykonać mapę terenu).
Dział nauki i praktyki zajmujący sie okreslaniem położenia, wymiarów i kształtu obiektów przestrzennych na podstawie ich obrazów fotograficznych. Obiektem pomiarów fotogrametrycznych jest przede wszystkim powierzchnia ziemi. (Z. Kurczyński, R. Presuss - 'Podstawy fotogrametrii')
Fotogrametria [gr.], dziedzina nauk techn. zajmująca się pozyskiwaniem, przekształcaniem, prezentacją i gromadzeniem informacji (ilościowych i jakościowych) dotyczących danego terenu lub obiektu na podstawie zdjęć fotogrametrycznych (tzw. fotogramów) lub ich reprezentacji cyfrowych. (...)
Fotointerpretacja
Zajmuje się  wykrywaniem, rozpoznawaniem i charakterystyka obiektów, procesów i zjawisk na podstawie obrazów fotograficznych,. Obecnie wykorzystuje się orócz zdjęć czarno-białych panchromaycznych również zdjęcia w ultrafiolecie, bliskiej podczerwieni, zdjęcia barwne i spektroskopowe (barwne w podczerwieni).
Oprócz tradycyjnych kamer fotogrametrycznych używa się kamer wielospektralnych, szczelonowych i panoramicznych.
Stosuje się kamery telewizyjne, skanery i SLAR (radar bocznego wybierania), pracujący w zakresie mikrofal.

Teledetekcja
Dziedzina zdalnego badania obiektów, oparta na rejestracji promieniowania elektromagnetycznego.
Fotointerpretacja należy do teledetekcji.
Teledetekcja jest wykorzystywana w bardzo wielu dziedzinach, np. w meteorologii, geologii, ochronie środowiska, rolnictwie, lesnictwie, hydrografii, planowaniu przestrzennym.
Rezultatem opracowań teledetekcyjnych są na ogół mapy tematyczne ilustrujące wybrane zjawisko.


Podział fotogrametrii ze względu na zastosowanie:


Podział fotogrametrii ze względu na miejsce z którego wykonywane są zdjęcia:
Fotogrametria lotnicza wykorzystuje głównie zdjęcia wykonane z samolotu ale także ze śmigłowca, satelitów, balonów a nawet latawców..
Wykorzystuje obecnie także lotnicze i satelitarne zobrazowania niefotograficzne. Ze względu na specyficzne problemy opracowania zdjęć i obrazów satelitarnych wydziela się ten dział fotogrametrii lotniczej i określa fotogrametrią satelitraną.
Fotogrametria naziemna wykorzystuje zdjęcia wykonane ze stanowisk naziemnych.

Fotogrametria (lotnicza i naziemna) może opierać pomiar obiektu na:
Ze względu na metody opracowania fotogrametrycznego wyróżnia się metody:
Metody analogowe polegaja na optyczno-mechanicznym rozwiazaniu zalezności geometrycznej między obiektem a jego obrazem fotograficznym. Wykorzystuje się głównie autografy analogowe a także przetworniki optyczne i ortofotograficzne.
Metody analityczne polegaja na analitycznym rozwiazaniu zalezności geometrycznej między obiektem a jego obrazem fotograficznym. 

Rezultaty opracowań fotogrametrycznych można przedstawić w formach:
Opracowanie analogowe może byc przedstwione w każdej z tych metod.
Rezultaty opracowań analitycznych są podawane w postaci numerycznej, np. numeryczny model terenu czy mapa numeryczna. Mogą być przekształcone na postać graficzną za pomocą koordynatografu analitycznego.

Znaczenie fotogrametrii w pomiarach geodezyjnych

Zastosowania fotogrametrii:
Z zastosowań fotogrametrii poza geodezyjną można wymienić m.in.
- prace dot. wykorzystania fotogrametrii do rekonstrukcji zabytków architektonicznych
- badania odkształceń szyn kolejowych dla wyznaczenia naprężeń
- wyznaczenie ugięć mostu kolejowego linii średnicowej w W-wie
- zdjęcia i opracowania dla prac archeologicznych w Biskupinie.


Cechy fotogrametrycznych metod pomiarowych:
Metody fotogrametryczen pod względem dokładności dorównuja metodom pomiaru bezpośredniego a pod względem szybkości kosztów je przewyższają.
Są dominujące w opracowaniu map, w tym wielkoskalowych - w Europie 90-100% map. Oszczędności w kosztach 25%, w czasie 50%.



Rys historyczny i kierunki rozwoju fotogrametrii    

Podstawowe daty związane z rozwojem fotografii i fotogrametrii.

Reguły rządzące perspektywą opisał w 25. roku przed naszą erą Marcus Witruwiusz Pollio w jednym z tomów swego dzieła o architekturze
Zanim zbudowano pierwszy aparat fotograficzny, przez wiele stuleci jego namiastką była  camera obscura (ciemnia optyczna).
Według starych przekazów korzystał z niej już Ali Al-Hazen w XI wieku.
W 1557 r. Włoch Balltasare Lanci skonstruował instrument, który zasadą działania przypominał stolik topograficzny i pozwalał na tworzenie rysunków perspektywicznych, prostych map oraz pomiar przewyższenia.
Już w 1639 r. francuski matematyk Gérard Desargues w dziele pt. „Brouillon project” zawarł swe przemyślenia nad geometrią rzutową.
W 1692 r. Wilhelm Leibnitz wprowadził pojęcie współrzędnych, a w 1759 r. matematyk Johann Heinrich Lambert opublikował matematyczne podstawy rzutowania.
Za ojca fotografii uważa się powszechnie Francuza Josepha Niecéphora Niépce, który już w 1816 r. uzyskał obraz (negatywowy) na papierze powleczonym chlorkiem srebra.
Nie potrafił go jednak utrwalić. Po wielu próbach udało mu się to dopiero w 1826 r.
Wynalazek Daguerra w 1839 r. przedstawił na posiedzeniu Francuskiej Akademii Nauk wybitny fizyk François Dominique Arago.
Daguerre i potomkowie Niépce otrzymali z tytułu tak znaczącego osiągnięcia dożywotnie renty od rządu francuskiego
Za ojca fotogrametrii uważa się oficera Korpusu Inżynieryjnego armii francuskiej – Aimé Laussedata. Jego głównym celem było przyspieszenie i uproszczenie prac topograficznych.
Pierwsze próby Laussedata związane były z wykorzystaniem odręcznego rysunku perspektywicznego, podobnie jak czynił to ponad sto lat wcześniej Capeller.
W 1849 r. Laussedat wykonał za pomocą camery lucida rysunki perspektywiczne elewacji Pałacu Inwalidów w Paryżu, a w niedługim czasie mapę fortu Vincennes
1858 r. - zdjęcia Paryża z gondoli balonu - Tournachon
1859r. - oficer armii francuskiej – Aimé Laussedat opracował mapę topograficzną obszaru o pow. 200ha na podstawie 8 zdjęć naziemnych – metoda Laussedat
Aparat fotograficzny do miernictwa - konstrukcja zbudowana w 1859 r. dla niego przez Brunnera była jednym z pierwszych fototeodolitów.
1903 - skonstruowanie samolotu - bracia Wright
1909 r. -  pierwsze zdjęcia z samolotu
Przełomowym krokiem w rozwoju fotogrametrii było skonstruowanie przez niemieckiego uczonego Carla Pulfricha ruchomego znaczka pomiarowego i tym samym zapoczątkowanie
fotogrametrycznych pomiarów stereoskopowych.
Podstawy teoretyczne opracował w 1892 r. Franz Stolze, udoskonalił je Pulfrich i w 1901 r. zbudował stereokomparator
W 1903 r. Scheimpflug skonstruował pierwszy przetwornik optyczny (fotoperspektograf) – urządzenie służące do przefotografowywania zdjęć na zadaną
przez operatora płaszczyznę,

Podstawowe pojęcia związane z historią fotogrametrii.

camera obscura
geometria rzutowa
widzenie stereoskopowe
Joseph Niecéphor Niépce - obraz (negatywowy) na papierze
dagerotypia
proces negatywowo-pozytywowy
azotan srebra
fotografia
fotogrametria
kamera fotogrametryczna
rysunek perspektywiczny
zdjęcia naziemne
zdjęcia lotnicze
fototeodolit
stereokomparator
znaczek pomiarowy
stereoskopowy model terenu
kamera lotnicza
fotomapa
autograf
stereoautograf


Rodzaje fotogrametrii ze względu na miejsce wykonywania zdjęć

Podział fotogrametrii ze względu na miejsce z którego wykonywane są zdjęcia:
Fotogrametria lotnicza wykorzystuje głównie zdjęcia wykonane z samolotu ale także ze śmigłowca, satelitów, balonów a nawet latawców..
Wykorzystuje obecnie także lotnicze i satelitarne zobrazowania niefotograficzne. Ze względu na specyficzne problemy opracowania zdjęć i obrazów satelitarnych wydziela się ten dział fotogrametrii lotniczej i określa fotogrametrią satelitraną.
Fotogrametria naziemna wykorzystuje zdjęcia wykonane ze stanowisk naziemnych.


Rodzaje fotogrametrii ze względu na sposób opracowania i ilości zdjęć użytych podczas pomiaru.

Ze względu na metody opracowania fotogrametrycznego wyróżnia się metody:
Metody analogowe polegaja na optyczno-mechanicznym rozwiazaniu zalezności geometrycznej między obiektem a jego obrazem fotograficznym. Wykorzystuje się głównie autografy analogowe a także przetworniki optyczne i ortofotograficzne.
Metody analityczne polegaja na analitycznym rozwiazaniu zalezności geometrycznej między obiektem a jego obrazem fotograficznym. 

Ze względu na ilość użytych zdjęć podczas pomiaru :

Pojęcie fotogramu i stereogramu.

Fotogram - obraz uzyskany na materiale światłoczułym, charakteryzujący się określonymi cechami. Wyraz stosowany w kilku znaczeniach:
Stereogram, obraz stereoskopowy to obraz utworzony za pomocą techniki przedstawienia go na płaszczyźnie w taki sposób, aby sprawiał wrażenie trójwymiarowego.
Wrażenie to widz może osiągnąć przy zastosowaniu specjalnych okularów o różnobarwnych szkiełkach lub odpowiednio ustawiając wzrok (np. rozszczepiając go) - użyty sposób jest zależny od techniki, jaką utworzono stereogram. Pierwsze stereogramy znano już w XIX w.  Początkowo składały się one z dużej liczby losowo pokolorowanych kropek. Z czasem technikę udoskonalono. Ręcznie można tworzyć jedynie bardzo proste obrazy.
Stereogram - stereoskopowa para zdjęć lub rysunków poprawnie zorientowana i umiejscowiona do obserwacji stereoskopowej


  

Aparaty i materiały fotograficzne

Aparaty fotograficzne:


Tradycyjny aparat fotograficzny jest urządzeniem przystosowanym do naświetlania materiału światłoczułego, umieszczanego we wnętrzu aparatu w postaci zwiniętej błony,
wymiennej kasety z błonami ciętymi, lub też kliszy szklanej.
Obecnie aparaty fotograficzne na błony małoobrazkowe są wypierane przez aparaty cyfrowe, gdzie elementem światłoczułym jest matryca z elementami fotoelektrycznymi.

Aparat fotograficzny jest urządzeniem optyczno-mechanicznym, obecnie produkowane modele to już urządzenia optyczno - mechaniczno - elektroniczne

Aparaty cyfrowe prawie całkowicie wyparły tradycyjne, nzaywane też analogowymi.
Oba rodzaje aparatów mają wiele elementów wspólnych:
Najistotniejszą różnicą między aparatem analogowym a cyfrowym jest sposób i metoda rejestracji obrazu

Kryteria podziału aparatów fotograficznych


Podział aparatów fotografiicznych
można dokonać wg różnych kryteriów,
najważniejsze kryteria to:
  1. format zdjęć,
  2. rodzaj używanego materiału,
  3. konstrukcja aparatu, stopień automatyzacji
  4. zasada działania
Ze względu na format zdjęć aparaty dzieli się na:

Według materiału negatywowego, rodzaj użytych materiałów utrwalających zdjęcie:

Według konstrukcji:
Z uwagi na stopień automatyzacji


Według zasady działania (wg. "Fotogrameria z fotografią techniczną", Z. Sitek)

Inny podział wg zasady daiałania:


Typu kompakt :

Są to aparaty o zwartej budowie, niewielkich rozmiarach (ang. compact – niewielkich rozmiarów) małej masie, przystosowanych najczęściej do wykonywania zdjęć
o formacie 24x36 mm, na perforowanej błonie małoobrazkowej o szerokości 35 mm.
Produkowane obecnie przez różne firmy aparaty kompaktowe łączy wiele wspólnych cech -
- mają celownik lunetkowy, najczęściej wyposażone są w obiektyw o ogniskowej 35-45 mm.
Migawka znajduje się między soczewkami obiektywu lub za tylną soczewką.
W najprostszych typach aparatów migawka ma tylko jeden czas otwarcia, w nowszych, w pełni zautomatyzowanych czas ten jest regulowany poprzez układy elektroniczne
odpowiednio do natężenia padającego światła. Ustawianie ostrości odbywa się w systemie autofocus z wykorzystaniem promieni podczerwonych do pomiaru odległości,
lub przez zastosowanie systemu focus free, czyli stałego ustawienia ostrości w przedziale od ok. 1,5 m do nieskończoności. lub w obiektyw o zmiennej ogniskowej (zoom).
Zazwyczaj wyposażone są również w lampę błyskową oraz dodatkowe funkcje, jak możliwość wkopiowania na zdjęciu daty czy opisu słownego. Są też aparaty jednorazowe.

Lustrzanki  jednoobiektywowe: 

Najbardziej znane marki to Canon, Nikon, Minolta, Pentax, Praktika, Zenith. Profesjonaliści często używają lustrzanek średnioformatowych 6 x 6 cm firmy Hasselblad.
Charakterystycznym elementem budowy tego typu aparatów jest samopowrotne ruchome lustro ustawione pod kątem 45o, które po naciśnięciu spustu migawki podnosi się ku górze zasłaniając matówkę, dzięki czemu światło pada na materiał tworząc obraz. Obecne lustrzanki jednoobiektywowe małoobrazkowe są aparatami o wysokim stopniu automatyzacji.
Ustawianie ostrości można wykonywać ręcznie lub automatycznie, czas migawki może wynosić 1/12000s, pomiar oświetlenia może mieć charakter integralny, punktowy,
wielosegmentowy lub centralny.
Ekspozycję zdjęcia można wykonać ręcznie lub automatycznie w postaci pojedynczego zdjęcia, serii zdjęć lub zdjęć w odstępach czasowych.
Błysk lamp jest w nich na ogół automatycznie zsynchronizowany z otwarciem migawki. 
Lustrzanki wolne są od błędu paralaksy (różnica kąta spojrzenia celownika i obiektywu).

Lustrzanki dwuobiektywowe:

Posiadają dwa obiektywy – jeden nad drugim, niższy dokonuje zdjęcia, a górny rzuca obraz na matówkę.
Obiektywy te są sprzężone – gdy nastawiamy ostrość górny automatycznie nastawia na taka samą ostrość obiektyw dolny, który robi zdjęcie.
W momencie spustu migawki obraz widnieje na matówce i może być widziany.

Typu Polaroid:

Polaroid to rodzaj aparatu fotograficznego umożliwiającego niemal natychmiastowe wywołanie zdjęcia. Nazwa polaroid jest znakiem towarowym firmy Polaroid Corporation.
Pomimo jednak szeregu zastosowań popularność polaroida jako medium począwszy od lat 90. malała – w ogromnej części z powodu ekspansji aparatów cyfrowych – co w lutym 2008 r. doprowadziło firmę do decyzji o wstrzymaniu produkcji filmu i aparatów wspierających tę technologię[1] oraz wyprzedaniu zapasów produktów do końca 2009 r
Istotą tych aparatów jest wykorzystanie światłoczułych materiałów dyfuzyjnych, które pozwalają na uzyskanie pozytywu po upływie 15 sekund od czasu wykonania zdjęcia.
Jest to możliwe dzięki specyficznej budowie materiału światłoczułego używanego do tych aparatów.

Aparaty stereoskopowe:
Maja dwa obiektywy umieszczone w odległości 65-70 mm od siebie, wyposażone w zsynchronizowane ze sobą migawki, a obraz powstaje na dwóch odrębnych jednocześnie naświetlanych klatkach materiału światłoczułego. Zdjęcia wykonane takim aparatem oglądane pod stereoskopem umożliwiają przestrzenne widzenie fotografowanego obiektu.
Aparaty z pokłonami:
Są to aparaty średnio i wielkoformatowe wysokiej klasy przeznaczone do zdjęć naukowo – technicznych, reklamowych, itp.
W aparatach tych przednia ścianka aparatu z obiektywem, oraz tylny człon aparatu z materiałem światłoczułym połączone są ze sobą elastycznym miechem, tak że mogą być przesuwane lub odchylane względem siebie w górę, dół i na boki. Dzięki odpowiedniemu doborowi położenia eliminuje się możliwość przerysowania perespektywicznego i przemieszczeń, a także uzyskuje większą głębię ostrości przy fotografowaniu z małej odległości.

Aparaty z pokłonami

Są to aparaty średnioformatowe i wielkoformatowe wysokiej klasy przeznaczone do zdjęć naukowo – technicznych, reklamowych, itp.
W aparatach tych przednia ścianka aparatu z obiektywem, oraz tylny człon aparatu z materiałem światłoczułym połączone są ze sobą elastycznym miechem,
tak że mogą być przesuwane lub odchylane względem siebie w górę, dół i na boki.
Dzięki odpowiedniemu doborowi położenia eliminuje się możliwość przerysowania perespektywicznego i przemieszczeń, a także uzyskuje większą głębię ostrości przy fotografowaniu z małej odległości.


Charakterystyka obiektywu i podstawowe pojęcia z nią związane

Obiektyw - jedna z najważniejszych części, lub najważniejsza aparatu fotograficznego.
Obiektyw stanowi zespół soczewek tworzących układ skupiający, dający obraz pomniejszony, rzeczywisty i odwrócony.
Składa się z kilku soczewek wykonanych z różnego rodzaju szkła i o różnych krzywiznach powierzchni kulistych.
Układy skupiające działają podobnie jak pojedyncza soczewka i dają obrazy rzeczywiste, kiedy przedmioty znajduja się poza głównym ogniskiem układu.
Obraz powinien być wyraźny (ostry) i równomiernie naświetlony na całej płaszczyźnie zdjęcia oraz podobny geometrycznie do fotografowanego przedmiotu.

Obiektywy aparatów fotograficznych:
Monokl lub peryskop - obiektyw prymitywny złożony z jednej lub 2 soczewek wklęsło-wypukłych. Dużo wad optycznych, nie nadaje sie do aparatu fotograficznego
Achromat - z soczewki 2-wypukłej i 2-wklęsłej - Chevalier, 1821r.
Portretowy - układ Petzvala 1840r o dużym otworze względnym 1:3
Aplanat - 2 sklejone achromaty
Anastygmaty - współczesne obiektywy. Budowę rozpoczęto 1 1893r. Jakosć zapewniona przez dobór szkła optycznego i krzywizn soczewek (podwójne symetryczne (2 jednakowe obiektywy po obu stronach przysłony), anastygmaty podwójne ólsymetryczne, anastygmaty pojedyncze)
Dagor, Celar, Triplan,  Tripler, Triotar, Tessar, Haliar, Aniatar

Obiektywy fotogrametryczne - oprócz korekcji wszystkich aberacji optycznych mają być układami ortoskopowymi, tj. pozbawionymi błędu dystorsji i dostosowane do wymagań stawianych zdjęciom fotogrametrycznym  (opłacalność, możliwość wykonania zdjęć przy dużych szybkościach lotów samolotu).

Ogniskowa - odległość środka soczewki od punktu, w którym rzuca ona ostry obraz leżących przed nią przedmiotów nazywa się ogniskową soczewki.
Jej wartość podaje się w milimetrach.
Chcąc otrzymać ostre zdjęcie należy emulsję fotograficzną umieścić dokładnie w odległości wartości ogniskowej, za soczewką  (co jest zapewnione przez konstruktorów aparatu).
Problem jednak w tym, że soczewka o ogniskowej np. 50mm skupia w odległości 50mm nie wszystkie promienie, ale tylko te, które przychodzą z daleka (dalej niż mniej więcej 25-50 m).
Promienie przychodzące zaś z odległości 2 metrów soczewka skupia nie 50mm za sobą, lecz np. 51mm, a z 1 m skupi 52 mm poza sobą.
Spowodowałoby to nieostrość zdjęcia, regulacja tej różnicy nazywa się nastawianiem na ostrość (nastawianiem ostrości).

 
Ogniskowa to odległość między środkiem soczewki lub punktem środkowym na płaszczyźnie głównej obrazowej obiektywu a ogniskiem.
Jej wielkość decyduje o zdolności tworzenia obrazu o określonej wielkości. Im większa ogniskowa tym większy obraz i tym mniejszy kąt widzenia.


Obiektyw



Ale aby obraz był ostry, musi być spełnione równanie soczewki:
suma odwrotności odległości przedmiotowej x  i obrazowej x'  i  równa jest odwrotności ogniskowej  f

1/x + 1/x'=1/f     - równanie soczewki

y'/y=x'/x            - skala obrazu:


Rownanie soczewki


Rownanie soczewki        skalaobrazu    

                y – wielkość przedmiotu,
                y' – wielkość obrazu,
                F – ognisko przedmiotowe,
                F' – ognisko obrazowe,
                f – ogniskowa przedmiotowa,
                f' – ogniskowa obrazowa.

Obraz tworzony przez standardowy (normalnokątny) obiekty, zgodny z zasadami rzutu środkowego i wolny od błędów optycznych, powstaje jedynie w polu okręgu
o średnicy równej ogniskowej tego obiektywu.
Poza polem wyznaczonym przez ogniskową występuje pociemnienie obrazu i jego zniekształcenie, a zjawisko to nosi nazwę winietowania.

Zależność między długością ogniskowej obiektywu a formatem zdjęcia obiektywów standardowych.
Ogniskowa [cm] Format zdjęcia [cm x cm]
75 – 90
44-90
35-45
27-35
20-25
13.5 – 15
10 – 12
8 – 9
4 – 5
50 x 60
30 x 40
24 x 30
18 x 24
13 x 18
9 x 12
6 x 9
6 x 6
2.4 x 3.6

Występuje więc zależność między długością ogniskowej obiektywu a formatem zdjęcia.
 


Obiektyw charakteryzują:

Można ponadto wyróżnić następujące elementy:
Op, Ot – punkty główne/węzłowe obiektywu: przedni - przedmiotowy i tylny - obrazowy,  wyznaczające oś optyczną,
prostopadłe do osi optycznej dwie płaszczyzny główne obiektywu: H - przedmiotowa i H' - obrazowa
e – średnica diafragmy (ograniczająca wiązkę promieni przechodzących przez obiektyw).
otwór względny (d) – to obraz diafragmy widziany od strony przedmiotu; d ≅ e.

Otwór względny obiektywu informuje o ilości światła, jaką przepuszcza obiektyw do wnętrza aparatu fotograficznego przypadającą na jednostkę powierzchni materiału światłoczułego.
Jest to liczbowy stosunek średnicy otworu obiektywu do jego ogniskowej. 
Maksymalny otwór względny obiektywu nazywany jest potocznie jasnością obiektywu.
Jeśli np. obiektyw ma otwór o średnicy 20 mm a ogniskową 40 mm, to jego otwór względny wynosi 20:40, czyli 1:2.
Przy robieniu zdjęć obiektywami o różnych ogniskowych taki sam otwór względny wymaga takiego samego czasu naświetlania

Jasność obiektywu to miara ilości światła przepuszczanego przez obiektyw do wnętrza aparatu.
Jej wielkość obliczana jest jako kwadrat stosunku średnicy otworu obiektywu do jego ogniskowej, jest więc kwadratem wielkości otworu względnego obiektywu.
Miarą jasności obiektywu jest liczba przysłony obiektywu

Jasność obiektywu
Jasność obiektywu to jeden z najważniejszych jego parametrów. Można powiedzieć że określa on ilość światła jaką przepuszcza obiektyw. Technicznie jasność obiektywu oznacza wielkość jego maksymalnego otworu przesłony i również jest zależny od ogniskowej.
Są obiektywy które bez względu na długość ogniskowej mają stałą jasność (np. 2.8) - świadczy to zwykle o ich profesjonalizmie, są obiektywy które mają zmienną jasność (czyli zmienną minimalną przesłonę) w zależności od obiektywu.
Przykładowo:
Obiektyw standardowy do cyfrówek Canona EFS 18-55:
-  ma przy ogniskowej 18 jasność 3.5
- ma przy ogniskowej 55 jasność 5.6.
Czyli przy najdłużej ogniskowej (największe przybliżenie) minimalna przesłona jaką możemy ustawić to 5,6. To dość sporo i te parametry nie najlepiej świadczy o tym obiektywie.
Obiektyw o jasności f/2 gdy jest w pełni otwarty jest "jaśniejszy" od obiektywu f/2.8 który z kolei jest jaśniejszy od obiektywu f/5.6. Jasność wszystkich obiektywów jest określana na tych samych zasadach, jest zawsze równa ogniskowej obiektywu podzielonej przez średnicę jego przesłony czyli otworu, przez który przechodzi światło.
Dobre obiektywy tele mają stałą jasność 2.8 lub 4.0.
Dlaczego to jest ważne ?
Czy jaśniejszy obiektyw tym mniejszy czas będziemy potrzebowali do wykonania zdjęcia ostrego (i dobrze naświetlonego). Przy obiektywach tele jest to bardzo ważne gdyż oczekiwane czasy to maksymalnie 1/200 sekundy lub mniej  (odwrotna ogniskowej).
Obiektywy jasne są zwykle duże i grube, często takie właśnie używane są przez zawodowców np. przy reportażach sportowych.



Zdolność rozdzielcza obiektywu

Zdolność rozdzielcza obiektywu wyraża się za pomoca liczby linii N, które mozna wydzielić na odcinku 1 mm w płaszczyźnie obrazu optycznego.
Im więcej linii można wyodrębnic, tym droniejsze szczegóły będą odwzorowane wyraźnie w płaszczyźnie obrazu.
Zdolność ta zalezy od wielu czynników, takich jak dyfrakcja światła, aberacje optyczne, kontrast przedmiotu, oświetlenie przedmiotu czy położenie obrazu w polu widzenia obiektywu.

Teoretycznie zdolność rozdzielczą (zwanej też zdolnością rozdzielczą dyfrakcyjną)  można obliczyć ze wzoru:

N=1473*d/f

Wynika z niego, że zdolność rozdzielcza jest proporcjonalna do otworu względnego.
W praktyce zdolność rozdzielczą ustala się za pomocą specjalnych testów przedstawiających czarne i białe pasy o jednakowej szerokosci i zmieniających się grubosciach.
Obraz wzorca testu w płaszczyźnie ogniskowej ogląda się lub fotografuje za pośrednictwem kolimatora. Obserwacji wizualnej obrazu testu bezpośrednio jak i zarejestrowanego an kliszach dokonuje się za pomocą mikroskopu.
Przy bezpośrednich obserwacjach wizualnych otrzymuje sie zdolnośc rozdzielczą samego obiektywu No, a w przypadku fotografii zdolność rozdzielczą łączną obiektywu i materiału światłoczułego N.
Zależność między nimi można wyrazić wzorem:

zdolność rozdzielcza łączna

1/N = 1/No + 1/R

gdzie R - zdolność rozdielcza materiału fotograficznego, No - samego obiektywu, N - materialu światłoczułego.

W kamerach pomiarowych zdolność rozdzielczą określa się przy okazji wyznaczania elementów orientacji zewnętrznej.
Zdolnośc rozdzielcza kamery dochodzi do 250 linii / mm w środku pola widzenia ale ograniczona zdolnośc rozdzielcza emulsji fotograficznej powoduje, że praktycznie ta łączna zdolnośc rozdzielcza N waha sieę od 50 linii /mm w środku pola widzenia do ok. 20 linii /mm na obwodzie.
Wykazano, że układy optyczne o tej samej zdolności rozdzielczej daja całkowicie odmienną jakość odwzorowania. Zdolność rozdzielcza charakteryzuje bowiem krytyczny punkt układu optycznego a nie daje analizy tych mozliwości.
Dlatego wprowadzono nowe kryterium oceny obiektywu, a mianowicie charakterystykę częstotlowościowo-kontrastową, oparta na wykorzystaniu funkcji przekazania kontrastu dla oceny jakości odwzorowania. Pozwala ona wnioskować o mozliwościach układu optycznego czy też materiału światłoczułego dla całej skali prac.


Pojęcia: celowniki, dalmierze, migawki, filtry

Celowniki - do skierowania aparatu na dany przedmiot
Celowniki: ramkowe, optyczne, lunetowe, uniwersalne, pryzmatyczne.
Celowniki lunetowe na zasadzie lunety Galileusza lecz inne ustawienie soczewki: przednia rozpraszająca, tylna skupiająca. Obraz jasny i dobrze widoczny.
Celowniki uniwersalne w aparatach o zmiennych obiektywach.
Celownik pryzmatyczny połączony z ruchomym zwierciadłem - w lustraznkach jednoobiektywowych.
Podstawą dobrego zdjęcia jest prawidłowe wkomponowanie fotografowanego obiektu w kadr. Do tego celu używa się celowników. Czasem jedno spojrzenie w celownik wystarcza, by zaniechać zdjęcia, które planowało się wykonać – i odwrotnie.
Ze względu na budowę można wyróżnić kilka ich rodzajów.

W standardowych kamerach płytowych celowanie odbywało się na szybce matowej (stąd - matówka),
którą wstawiano w miejsce, gdzie znajdować się miała emulsja. Przykrywano się czarnym kocem i na matówce otrzymywano dokładnie taki sam obraz, jaki otrzymanoby na emulsji.
Gdy już wszystko nastawiono, zamykano obiektyw, wyciągano matówkę, zamiast niej wstawiano kliszę, otwierano na określony czas obiektyw i fotograf doskonale wiedział, co zobaczy na zdjęciu.


 Celownik ramkowy składa się z dwóch prostokątnych ramek - mniejszej i większej. Zbliżamy oko do małej ramki i staramy się uzyskać zgranie konturów obydwu ramek.

Celownik konturowy składa się z jasnej ramki i ciemnego pola widzenia. Kompozycję kadru wykonujemy następująco: jednym okiem patrzymy na ramkę widząc ciemny prostokąt, drugim patrzymy na przedmiot. W efekcie nasz mózg przetwarza te informacje tak, że widzimy jasną ramkę na tle oglądanego przedmiotu.

Celownik matówkowy zwany inaczej matówką, jest to matowa szyba, na której widać pole obrazu widzianego przez obiektyw. Stosowany był np. w aparatach fotograficznych skrzynkowych.
Celownik lustrzany (lusterkowy) tworzą dwie soczewki skupiające i lustro umieszczone
pod kątem 45o, na którym promienie skupione przez przednią soczewkę tworzą obraz. Zdjęcia wykonujemy z wysokości brzucha, patrząc w dół, nie w kierunku przedmiotu

Celowniki optyczne to układy optyczne zbudowane z soczewek, pryzmatów lub soczewek i lustra.

Celownik pryzmatyczny stosowany jest w lustrzankach jedno- i dwuobiektywowych. Stanowi najdoskonalszy układ celowniczy. Promienie po przejściu przez obiektyw i odbiciu się od lustra przechodzą przez pryzmat pentagonalny, dając obraz prosty i nie odwrócony

Celownik lunetkowy jest miniaturą lunety Galileusza. Składa się z obiektywu (soczewki skupiającej) i okularu (soczewki rozpraszającej), daje jasny, pomniejszony obraz.
Celownik uniwersalny ma zmienne pole widzenia, dostosowany jest do obiektywów wymiennych o różnych ogniskowych. Może składać się z układu kilku lunet Galileusza, każdej o innych polu widzenia, lub układu optycznego umożliwiającego płynną zmianę pola widzenia, zależną od kąta widzenia danego obiektywu.

 W obecnie produkowanych aparatach fotograficznych celownik służy nie tylko do kompozycji obrazu, ale zawiera również szereg informacji związanych z ekspozycją. Środkową część celownika zajmuje pole punktowego ustawiania ostrości, a na brzegu znajdują się diody lub informacje podawane za pomocą wyświetlacza ciekłokrystalicznego odnośnie parametrów ekspozycji.


CELOWNIKI aparatu cyfrowego
Każdy aparat cyfrowy ma monitor LCD, który służy do właściwego ustawienia aparatu, celem zrobienia zjęcia. Po prostu sprawdzamy na tym monitorze, co będzie widoczne na zdjęciu. To co widzimy na monitorze, to dokładnie to co, zostanie zarejestrowane na matrycy i zapisane w pamięci jako plik ze zdjęciem.
Posługiwanie się tym monitorem do robienia zdjęć powoduje szybsze rozładowania akumulatorów a w silnym świetle trudno na nim coś zobaczyć. Dlatego wiele aparatów, poza najtańszymi, ma dodatkowy celownik pozwalający kontrolować obraz przewidziany do fotografowania. Są dwa podstawowe typy takich celowników.

Celownik optyczny
To jak by mała lunetka wbudowana do aparatu gdzieś na jego górnym brzegu, przez którą obserwujemy to, co ma być sfotografowane. Ponieważ ów celownik jest umieszczony obok obiektywu, to obraz w nim widoczny nie pokrywa się dokładnie z tym, co "widzi" obiektyw. Rozbieżność pól widzenia jest największa dla obiektów w małej odległości od aparatu. Efekt ten nazywany jest paralaksą.
Celownik jest tak skonstruowany, by w trakcie "zoomowania" obraz w nim również przybliżał się lub oddalał. Przykładając oko do okularu celownika widzimy wyraźnie scenę fotografowaną nawet w najjaśniejszym słońcu.
Podobnie jak znane wszystkim lornetki, celownik ma regulację dostosowująca go do siły a raczej "wady" naszego wzroku. Ma poprostu regulację wycechowaną w dioptriach. Jeżeli nosimy szkła -2,5 dioptrii, to zdejmujemy okulary do korzystania z celownika a okularem celownika "dopasowujemy" się do naszgo oka.

Celownik elektroniczny
Jest to mały monitorek LCD o przekątnej około 0,5" umieszczony w zagłębieniu dla ochrony przed światłem, na który patrzymy przez układ optyczny, coś w rodzaju lupy. Na monitorek ten rzutowany jest obraz ten, który rejstruje matryca aparatu, a więc widzimy dokładnie to co będzie na zdjęciu.
Taki celownik pozwala na wyświetlania na nim parametrów ustawionych w aparacie dla wykonania zdjęcia, jest więc pod tym względem bardziej przydatny od celownika optycznego.
Celownik optyczny w lustrzankach

Celownik optyczny w lustrzankach tym różni się od celownika optycznego w kompaktach, że widzimy w nim obraz taki sam, jaki pada na matrycę. Lustrzanka cyfrowa, identycznie jak analogowa ma za obiektywem lusterko ustawione tak, że skierowuje wpadające światło do góry do układu optycznego, przez który patrzymy w trakcie ustawiania aparatu do zdjęcia.
W momencie naciskania spustu migawki, lusterko odchylane jest ku górze, odsłaniając promieniom światła drogę do matrycy. Identyczne działanie ukladu celowniczego jest w lustrzankach analogowych, z tym, że w tych ostatnich nie mamy monitora LCD, na któym można też oglądać i komponować zdjęcie.

Dalmierze

Uzyskanie ostrego obrazu wymaga zogniskowania obiektywu, tj. ustawienia odległości obrazowej funkcyjnie związanej z odległością fotografowania.
Odległość fotografowania można oszacować ("na oko"), zmierzyć lub określić za pomocą dalmierzy wbudowanych w korpus aparatu.
Ze względu na budowę dzieli się je na:



Migawki

 Utworzenie obrazu na materiale światłoczułym odbywa się, gdy światło odbite od przedmiotu przez ściśle określony czas pada na materiał światłoczuły umieszczony w aparacie.
Umożliwia to migawka, czyli urządzenie służące do otwierania i zamykania drogi światłu, a także do odmierzenia odpowiedniego czasu niezbędnego do prawidłowego naświetlenia.
W pierwszych aparatach rolę migawki spełniał rodzaj zatyczki zakładanej na obiektyw.
Produkcja materiałów o wysokiej czułości zmobilizowała konstruktorów do wynalezienia urządzenia umożliwiającego naświetlanie przez czas krótszy niż sekunda.

Ze względu na budowę migawki możemy podzielić na centralne i szczelinowe.

Migawki centralne są zamontowane we wspólnej obudowie z przysłoną i zazwyczaj znajdują się między członami obiektywu lub za nimi.
Są to urządzenia składające się z dwóch, trzech lub więcej sektorów połączonych ze sobą układem napinających sprężyn, dźwigni, zapadek i kółek zębatych.
Po naciśnięciu spustu migawki sektory odchylają się odśrodkowo pozwalając na naświetlenie zdjęcia i zamykają się ponownie.
Ze względu na to, że nie powodują zniekształceń obrazu szybko poruszających się obiektów używane są we wszystkich typach kamer pomiarowych.
          
Migawkę szczelinową tworzą dwa paski impregnowanego płótna (w nowszych aparatach -
- cienkie płytki stalowe, tzw. lamelki ), rozdzielone szczeliną o zmiennej szerokości. Szeroka szczelina
to długi czas naświetlania, wąska - krótki. Naświetlanie odbywa się podczas przesuwu szczeliny przed materiałem światłoczułym. W wyniku stopniowości naświetlania obraz przedmiotów szybko poruszających się jest zniekształcony, a rodzaj zniekształcenia zależy od kierunku przebiegu szczeliny
i od kierunku ruchu przedmiotu.

Czynniki wpływające na długość czasu naświetlania:

Filtry

 Mają postać okrągłych szkieł w nagwintowanej oprawce, którą nakręca się z przodu obiektywu (kupuje się je dla konkretnej wielkości obiektywu).
Filtry, ogólnie mówiąc, służą do poprawienia wartości tonalnej rozmaitych barw. Poprawienie nie koniecznie musi być tożsame z idealnym odwzorowaniem rzeczywistości.

Filtry do fotografii czarno - białej
Filtry zdjęciowe do fotografii czarno - białej mają za zadanie rozjaśnianie jednych i przyciemnianie innych barw w przełożeniu na stopnie szarości.

Przykłady zastosowania filtrów barwnych w fotografii czarno - białej:

Filtr żółty pochłania promieniowanie fioletowe i niebieskie, przepuszcza natomiast żółte, pomarańczowe i czerwone. Na zdjęciu krajobrazu, dzięki pochłonięciu szczególnie aktywnie działających na warstwę światłoczułą promieni fioletowych i niebieskich, widoczne stają się białe obłoki na ciemniejszym tle nieba, tak jak je postrzega oko. Stosowany przy zdjęciach krajobrazów, na śniegu.

Filtr żółtozielony działa podobnie jak filtr żółty, z tą różnicą, że rozjaśnia zieleń w krajobrazie letnim, a w portrecie wykonanym na wolnym powietrzu przyczynia się
do naturalniejszego oddania jasności skóry. Do krajobrazów słonecznych, śniegu, morza.

Filtr zielony – rozjaśnia zielony, ściemnia czerwony – do widoków z zielenią.

Filtr pomarańczowy – silnie ściemnia niebo, powiększa kontrasty – do dalekich widoków, zdjęć z chmurami, z samolotów, we mgle, przy małych kontrastach.

Filtr niebieski stosuje się do zdjęć portretowych wykonywanych przy sztucznym świetle i na materiale panchromatycznym. Pochłania on część promieniowania czerwonego, przywracając równowagę między promieniowaniem, w które jest uboższe światło sztuczne, a promieniowaniem pomarańczowym i czerwonym występującym w nadmiarze.
Zdjęcia przy świetle sztucznym.

Filtr czerwony służy do wywołania specjalnych efektów, mianowicie do otrzymywania zdjęć z głębokimi cieniami przeważającymi nad światłami, co daje wrażenie, że zostały wykonane
o zmierzchu (tzw. noc amerykańska).
Jasno czerwony – bardzo silnie ściemnia niebo, eliminuje mgłę – dalekie widoki, zdjęcia z chmurami, efekty nocne.
Ciemno czerwony, czarny – odcina promienie widzialne – efekty specjalne, fotografia naukowa.

 Filtr ultrafioletowy UV pochłania niemal całkowicie promieniowanie ultrafioletowe
 i stosowany jest przy wykonywaniu zdjęć w górach powyżej 2000 m n.p.m., gdzie obfite promieniowanie ultrafioletowe grozi prześwietleniem zdjęć.

Oprócz filtrów barwnych stosuje się również filtry polaryzacyjne i szare.
Filtry polaryzacyjne pochłaniają światło spolaryzowane (odbite od powierzchni błyszczących), a tym samym tłumią refleksy światła odbitego. Używa się je podczas wykonywania zdjęć obiektów błyszczących przy silnym nasłonecznieniu, zdjęć obrazów za szkłem, wystaw sklepowych.
(Fale światła normalnie drgają w wielu płaszczyznach, ale po odbiciu od niemetalicznych powierzchni drgania są zredukowane tylko do jednej płaszczyzny.)
Filtr szary pochłania część światła w całej jego rozpiętości spektralnej. Stosuje się go przy bardzo silnym oświetleniu i wysokiej czułości filmu.
Pozwala na powiększenie otworu przysłony, co daje zmniejszenie głębi ostrości.

W zastosowaniu są również filtry połówkowe, w których górna połowa filtru ma inną barwę
niż dolna. Na przykład, górna - żółta - połowa przyciemnia błękit nieba, a dolna - zielona - rozjaśnia zieleń.
Ponieważ filtry pochłaniają promieniowanie, należy skorygować czas naświetlania materiał
 

Filtry do fotografii kolorowej
 Filtry do fotografii barwnej dzielą się w zasadzie na filtry konwersyjne, równoważące balans barwny i kompensacyjne o mniejszej gęstości.
Filtry konwersyjne, takie jak na przykład Kodak 80A (niebieski), umożliwiają wykonywanie zdjęć w sztucznym świetle na materiale do światła dziennego. Odwrotnie, jeśli zdarza się konieczność wykonania kilku klatek na materiale do światła sztucznego w świetle dziennym, należy użyć filtru Kodak 85B (barwy bursztynowej, łososiowej). Filtry Kodaka oznaczone parzystymi liczbami oziębiają kolory, zaś te oznaczone nieparzystymi ocieplają.
Filtry kompensacyjne mają znacznie mniejszą gęstość niż filtry konwersyjne i służą do lekkiego ocieplania lub oziębiania barw w obrazie. Czasami ich użycie jest podyktowane subiektywną chęcią podkreślenia nastroju sceny przez lekką zmianę koloru, lub do osiągnięcia wiernej reprodukcji barw (np.: reprodukcje dzieł sztuki).




Materiały fotograficzne i ich właściwości

Powszechnie używane materiały światłoczułe to:

Podłożem może byc szkło, folia czy papier.

Niezaleznie od podłoża materiał światłoczuły składa sie z:

Sposób wytwarzania emulsji fotograficznej

Emulsja fotograficzna jest zawiesiną ciała stałego - halogenki srebra w żelatynie.

Najbardziej światłoczułym halogenkiem oprócz chlorku srebra i jodku srebra jest bromek srebra.

Halogenki srebra otrzymuje się w wyniku reakcji azotanu srebra  AgNO3:  z chlorkiem sodu NaCl, bromkiem amonu  NH4Br   lub jodkiem potasu KI  :
                                   AgNO3 + NaCl    à     AgCl ¯     +     NaNO3   (halogenek srebra - chlorek srebra)
                                   AgNO3 + NH4Br à     AgBr ¯     +     NH4NO3  (w wyniku halogenek srebra: bromek srebra)
                                   AgNO3 + KJ        à     AgJ ¯        +     KNO3 .
Bromek srebra AgBr mozna otrzymac działając roztworem bromku amonowego NH4Br na  azotan srebra AgNO3:
AgNO3 + NH4Br -> AgBr + NH4NO3

Ma wygląd jasnożółtego osadu, który pod wpływem światła przybiera barwę szarofioletową.
Zelatyna jest produktem otrzymanym z ogrzewania wody i surowców zwierzęcych jak kości i tkanki zawierające kalogen. Żelatyna nie tylko wiąże związki światłoczułe z podłożem ale spełnia rolę koloidu ochronnego przed koagulacja.

W produkcji emulsji fotograficznej wyróżnia sie 4 podstawowe etapy (wg. Fotogrametrii z fotografia techniczną. Z. Sitek):
  1. przygotowanie danych wejściowych - odważenie i rozpuszczenie w wodzie w jednym naczyniu żelatyny i np. chlorku potasu, a w drugim naczyniu azotanu srebra.
  2. W ciemności lub świetle ochronnym łączy się te 2 roztwory, przy czym zachodzi reakcja w środowisku żelatyny między jonami srebra i jonami halogenowymi, np.: 
    AgNO3 + KCl --> KNO3 + AgCl 
    W rezultacie powstaje nie rozpuszczający sie w wodzie chlorek srebra. dzięki obecności żelatyny i mieszaniu roztworów, powstający chlorek srebra jest równomiernie
    rozprowadzony w całym roztworze. Obniżenie temperatury powoduje skrzepnięcie emulsji w galaretowata masę.
  3. W temp. 8-12st.C płukanie emulsji (m.in. usunięcie azotanu potasu). ]
  4. Ostatni etap to dojrzewanie fizyczne i chemiczne w temp. 35-70st.C.
Nastepne etapy:

Emulsja czuła jest jedynie na kolory niebieski i niebeieskozielony.
Rozszerzenie barwoczułości przez
Taką emulsje wylewa się cienką warstwą o grubosci 5-6 mikrometrów  do 25-30 mikrometrów na odpowiednio przygotowane podłoże szklane (pokryte warstwą roztworu żelatyny i substancji garbującej) o grubości 0,7 - 3 mm, celuoidu o grubości 0,09 - 0,25 mm lub papiery pokryte warstwa barytową.


Krzywa charakterystyczna materiału światłoczułego

Otrzymuje się na podstawie pomiarów z sensytometrii.
Sensytometria jest metodą badania fotograficznych materiałów i polega na pomiezre stopnia zaczernienia wywołanego materiału, przy czym zaczernienie to uzaleznione jest od uprzedniego zaczernienia.
Wyniki pomiarów przedtawia się w układzie współrzędnych prostokątnych:
na osi poziomej logarytm z naświetlenia -  log(H), na pionowej gęstość optyczną D

Zależność między logarytmem naświetlania H a gęstością optyczną D można wyrazić za pomocą ogólnego wzoru:
   D = f  (log H) Krzywa charakter. mater. fotograf.

Gęstość optyczna:
D = log ( Fi0 / Fi ); 
gdzie
Fi0 - strumień padajacy na płytkę pochłaniającą promienie,
Fi - strumień wychodzący z płytki
Fi0 / Fi=P - współczynnik pochłaniana (absorpcji)

Naświetlenie:
log(H) = log(E*t) + log(tau) - log(omega)
gdzie tau - wizualny współcz. przepuszczania filtru w sensynometrze, omega - wsółczynnik pochłaniania światła

Kształt krzywej zalezy od stopnia reagowania warstwy światłoczułej na zmiany naświetlenia.
Można wyróżnić pewne charakterystyczne punkty i odcinki:
Punkt B = b - próg zaczernienia
Odcinki:
AB = a-b - odcinek zadymienia (nie ma naświetlenia)
BC = b-c - odcinek niedoświetleń
CD =c-d  - odcinek  użytecznych naświetleń
DE = d-e - odcinek prześwietleń
EF = e-f - odcinek solaryzacji - wzrost naświetlania to spadek gęstości

Na wykresie mamy dwie krzywe odpowiadającą materiałom negatywowym (zaczernienie rośnie ze wzrostem naświetlenia) (dla diapozytywów -slajdów - zaczernienie maleje wraz ze wzrostem naświetlenia)
Krzywa ma pewne charakterystyczne punkty (na przykładzie negatywu, Kurt Dieter Solf: Fotografia, WAiF 1980):
a - punkt dla którego naświetlenie nie wpływa w żadnym stopniu na zaczernienie materiału - widzimy, że każdy materiał posiada pewną minimalną gęstość optyczną D0 (zadymienie),
nawet jeśli nie jest naświetlony 
b - punkt w którym naświetlenie powoduje pojawienie się zróżnicowania w zaczernieniu (tzw. próg czułości)
c - początek użytecznego zakresu naświetleń (odpowiada mu minimalne zaczernienie, dla którego możemy już rozróżniać szczegóły w cieniach)
d - koniec użytecznego zakresu naświetleń (odpowiada mu maksymalne zaczernienie dla którego jeszcze możemy rozróżniać szczegóły w światłach)
Powyżej tych punktów krzywa spłaszcza się i osiąga maksymalne zaczerniernie (dalszy wzrost naświetlania nie powoduje już wzrostu zaczernienia, gdyż cały materiał światłoczuły jest już naświetlony). Dla starszych materiałów krzywa ta dla bardzo dużych naświetleń nie była płaska, lecz opadała (dla wzrastających naświetleń negatywu malała gęstość).
Powodowało to powstawanie efektu zwanego solaryzacją.
Podobny przebieg ma krzywa dla diapozytywów, lecz ze względu na odmienną technologię wywoływania gęstość optyczna maleje ze wzrostem naświetlenia (jest to jakby odbicie negatywu - przynajmniej w teorii).

Pojęcia: wskaźniki kontrastowości, światłoczułość, barwoczułość, zdolność rozdzielcza materiału światłoczułego

Wskaźniki kontrastowości

Kontrastowość zwana też gradacją lub twardością, jest cechą charakterystyczną materiałów światłoczułych, określającą różnice gęstości optycznej,
w jakich zostaną odtworzone na obrazie różnice tonalne fotografowanego obiektu.
Miarą kontrastowości jest gradient krzywej charakterystycznej.
Kontrastowość - rozpietość jasności przedmiotu jest to różnica między najjasniejszymi a najciemniejszymi miejscami fotografowanego przedmiotu.
Można ją wyrazic stosunkiem wskazujacym, ile razy jasność najciemniejszej caęści przedmiotu jest mniejsza od jasności najjasniejszej tego przedmiotu.
Ten stosunek nazywany jest kontrastem przedmiotu
Najczęściej spotykane rozpiętości jasności: 1:100, 1:150. W większości nie przekracza 1:150, jedna czasami jest znacznie wyższa a nieraz niższa.

Wskaźniki kontrastowości
Można określic tę cechę materiału światłoczulego przez obliczenie Gamma maksimum,
tj. tangensa kata Alfa nachylenia prostoliniowego odcinka krzywej charakterystycznej w stosunku do osi odciętych

Gamma max = tan(Alfa)  = delta D / delta (log H)

Zależność Gamma = tan (Alfa) od gradacji:
Gamma = 1 (Alfa = 450 ) to materiał normalny - gradacja normalna
Gamma > 1 (Alfa >  450 )  to materiał twardy, najczęściej 2,2; 3,0; 5,5; (gradacja twarda, znacznie więcej miejsc bardzo ciemnych i bardzo jasnych).
Gamma < 1 (Alfa < 450 ) +  to materiał miękki, zazwyczaj 0,6-0,85 (gradacja miękka, głownie tony pośrednie, jakby przymglone


Światłoczułość


Swiatłoczułość jest to zdolność reagowania na działanie światła.
Przejawia sie ona zmiana halogenków srebra na srebro metaliczne w procesie wywołania.

Światłoczułość ogólna (czułość ogólna) określa ile energii świetlnej, mieszczącej się w zakresie czułosci spektralnej, należy dostarczyć na jednostkę powierzchni materiału światłoczułego,
aby uzyskać efekt jego progowego zaczernienia do wartości D0 + c,

gdzie D0 jest gęstościa optyczną zadymienia, a c=0,1-0,05 w zależności od typu materiału.
Światłoczułość jest podstawową cechą materiału fotograficznego

Światłoczułość ogólna S przyjeto określać jako odwrotność naświetlenia H,
które w warunkach okreslonych normami wytwórni różnych państwa daje określony efekt fotograficzny:

Mierzona jest w lux -1 sek -1

Światłoczułość ogólną S wyraża się za pomocą wzoru S = 1/H, w którym H jest naświetlaniem wyrażonym w jednostkach [lx s], czyli.

S = 1/H [lux -1sek -1]

Stopień światłoczułości zależy od wielkości ziaren emulsji kształtujących się w procesie dojrzewania fizycznego i chemicznego.

Emulsje:

Światłoczułość ogólna jest odwrotnością naświetlania światłem białym, które po znormalizowanej obróbce chemicznej daje pierwszy użyteczny efekt na materiale fotograficznym
i wyraża się w umownej skali czułości, przy czym sposób pomiaru jest normalizowany.

W Polsce jest to norma PN-85/C-99465.06, inne normy to DIN, GOST, ASA, BSI, ISO.
W szeregu arytmetycznym ISO wskaźniki światłoczułości są wprost proporcjonalne do światłoczułości emulsji, a w szeregu logarytmicznym DIN są wprost proporcjonalne
do logarytmu światłoczułości emulsji.
Obecnie na opakowaniach materiałów światłoczułych czułość podawana jest w skalach ISO/DIN, na przykład: 50/18o, 100/21o, 200/24o, 400/27o.


Barwoczułość

Barwoczułość jest cechą, która wskazuje jakiego rodzaju barwy przedmiotów mogą byc zarejestrowane na danym materiale.
Barwoczułością nazywa się czułość na wydzielone strefy widma o określonym składzie spektralnym.
Jest cechą charakteryzującą wrażliwość emulsji fotograficznej na wydzielone strefy widma światła białego,
czyli zdolnoc reagowania tej emulsji na światło o różnej długości fali.

Pojęcie barwoczułości stosowane jest w odniesieniu do czarno-białych materiałów fotograficznych.
Barwoczułość to uczulenie emulsji fotograficznej na światło o różnych barwach.

Określanie stopnia barwoczułości odbywa się w dwojaki sposób:
Pierwszy sposób polega na naświetlaniu czterech próbek kolejno: światłem białym, żółtym, czerwonym i ciemnoczerwonym.
Tak wykonane próbki noszą nazwę sensytogramów i służą do pomiaru gęstości optycznej i sporządzenia czterech wykresów,
z których pierwszy określa barwoczułość ogólną, a pozostałe w zakresie danego filtru.
 Drugi sposób to naświetlenie próbki pod klinem szarości w spektrografie siatkowym, który rozszczepia promieniowanie równomiernie w całym zakresie długości fal,
a stopnie klina biegną wzdłuż  widma.
Pola o najmniejszej gęstości optycznej znajdują się na dole spektrogramu, a kopiująca się wraz z klinem szarości podziałka długości fal umożliwia sporządzenie wykresu barwoczułości w układzie współrzędnych l i logS.

Materiały negatywowe można podzielić ze względu na typ uczulenia na barwy na:
Różnice barwoczułości różnych związków srebrowych są znaczne, to wszystkie one wykazują największą czułość w zakresie niebieskiej strefy widma,  podczas gdy na pozostałe barwy praktycznie nie reagują.
Pewne barwniki organiczne (sensibilizatory optyczne) dodane do emulsji zwiekszają zakres barwoczułości (np. barwniki cyjaninowe).
Jest to zadowalające by uczulić nimi emulsje w zakresie widma widzialnego jak i podczerwieni.
Barwniki należące do cjaninowych i niecjaninowych.


Zdolność rozdzielcza materiału światłoczułego

Zdolność rozdzielcza - zdolność materiału negatywowego do rejestracji drobnych szczegółów.
Fotografia znalazła zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i techniki jako metoda rejestracji zjawisk podlegających następnie pomiarowi,
dlatego materiały fotograficzne muszą cechować się wysoką zdolnością reprodukowania gęsto ułożonych linii.
Zdolnością reprodukowania gęsto ułożonych linii nosi ona nazwę rozdzielczości.
Rozdzielczość określa liczbę linii na przemian jasnych i ciemnych dających się odróżnić (w powiększeniu) na odcinku 1 mm.

Jest zależna od takich czynników jak:

Zdolność rozdzielcza zależy głównie od ziarnistości. Im większa zdolnośc rozdzielcza tym mniejsza ziarnistość.
Zdolnośc rozdzielcza obrazu na negatywie uzależniona jest ponadto od dokładności nastawienia na ostrość i jakości obiektywu.
Na zdolość rozdzielczą wpływa też m.in.:  rodzaj emulsji, neatyw, czas naświetlania,

Ziarnistość emulsji związana jest na ogół ze światłoczułością emulsji i to niestety w taki sposób, że im wieksza światłoczułość to większa ziarnistość.
Zmienia sie np. od 10 linii/mm dla błon rentgenowskich do 110 linii/mm dla błon panchromatycznych drobnoziarnistych.
Niemniej łączna zdolność rozdzielcza obiektywu i materiału fotograficznego jest mała, bo na brzegach obrazu fotograficznego wynosi tylko 20 linii/mm.

Sensytometria fotograficzna bada zdolność rozdzielczą otrzymaną w ściśle określonych warunkach obróbki fotochemicznej.


Budowa i podział materiałów fotograficznych

Materiały fotograficzne można podzielić ze względu na podłoże na:

Powszechnie używane materiały światłoczułe to:
Podłożem może byc szkło, folia czy papier.

Niezaleznie od podłoża materiał światłoczuły składa się z:
Materiały negatywowe

Podział materiałów negatywowych wynika z rodzaju emulsji i podłoża, na które wylewana jest emulsja fotograficzna.

Podłoże mateiałów negatywowych może stanowić

 W wypadku podłoża przezroczystego promienie świetlne po przejściu przez emulsję odbijają się od niego i powodują naświetlenie emulsji od drugiej strony w zupełnie innych miejscach.
Zjawisko to nosi nazwę odblasku i psuje obraz fotograficzny. Odblask może mieć charakter dyfuzyjny lub refleksyjny.
Odblask dyfuzyjny powstaje wewnątrz emulsji fotograficznej pod wpływem rozproszenia w niej światła.
Powoduje to zmniejszenie kontrastów wokół małych szczegółów lub szczegółów występujących blisko siebie.
Odblask refleksyjny jest skutkiem odbicia promieni świetlnych od podłoża emulsji.


Materiały pozytywowe - papiery fotograficzne
Do produkcji podłoża papierowego materiałów pozytywowych używa się wysokogatunkowych surowców oraz składników, które zapewnią podłożu odporność na działanie wody i zapobigaja deformacjom w czasie obróbki fotochemicznej i suszeniu zdjęć.
Takie podłoże papierowe pokrywa sie warstwa barytową, tj. zawiesiną drobnokrystalicznego siarczanu baru (BaSO4) w wodnym roztworze żelatyny z dodatkiem gliceryny, ałunu chromowego i barwników. Taka warstwa wypełnia nierówności papieru, zabezpiecza przed szodliwymi składnikami chemicznymi w papierze oraz zapewnia przyczepnośc emulsji. Dodane do warstwy barwniki określają kolor podłoża.
Emulsja rozprowadzona na podłożu jest cienką warstwą żelatynową ochronną (z wyjątkiem papierów matowych.

W zależności od składu emuslji papiery fotograficzne dzielimy na:
Cechy charakterystyczne papierów fotograficznych: światłoczułość i kontrastowość
Najbardziej czuły pozytywowy papier fotograficzny jest kilkakrotnie mniej czuły od przeciętnej czułości materiałów negatywowych.

Cechy papieru z uwzględnieniem oznaczeń:
                - barwa podłoża:
                               1 – niebieskawobiała,
                               2 – biała,
                               3 – różowobiała,
                               4 – jasnokremowa,
                               5 – kremowa
                - połysk emulsji:
                               1 – papier błyszczący,
                               2 – papier półmatowy,
                               3 – papier matowy,
                - struktura warstwy barytowej:
                               1 – papier gładki,
                               2 – papier drobnoziarnisty,
                               3 – papier ziarnisty,
                               4 – papier gruboziarnisty,
                               5 – papier jedwabisty,
                - grubość podłoża:
                               C – papier cienki,
                               K – karton,
                               ND – papier niebarytowany dokumentowy,
                               T – papier transparentowy,
                - kontrastowość:
                               58o – gradacja miękka – pasek żółty,
                               50o – gradacja specjalna – pasek pomarańczowy,
                               42o – gradacja normalna – pasek czerwony,
                               34o – gradacja twarda – pasek niebieski,
                               26o – gradacja bardzo twarda – pasek zielony.



 Zasady fotografowania  

Analiza równania soczewek


Schemat tworzenia obrazu

Obiektyw


Formowanie obrazu


Odpowiednikiem śródka rzutów S w obiektywie są:

główny punkt przedmiotowy G=Op
główny punkt obrazowy G' = Ot.

Równanie soczewki


Równanie soczewki

Równanie soczewki jest to równanie określające zależność pomiędzy odległościami od soczewki przedmiotu i jego obrazu otrzymanego w tej soczewce
 
Obraz punktu A znajdującego się w odległości x od płaszczyzny głównej przedmiotowej obiektywu powstaje w odległości y od płaszczyzny głównej obrazowej obiektywu,
zgodnie z równaniem soczewki:

1/x+1/y = 1/f

Powiększenie obrazu:
p= y'/y = x'/x

gdzie
x - odległość przedmiotu od soczewki,
y - odległość obrazu od soczewki,
f - ogniskowa soczewki.
y/x = h/H - powiekszenie obrazu

Analiza równania soczewki

Ze wzoru łatwo można odczytać, że gdy x dąży do nieskończoności , czyli padające promienie stają się równoległe do osi optycznej, wówczas y' dąży fo f.
Oznacza to, że promienie po przejściu przez soczewkę skupiają się w odległości f od soczewki, czyli w ognisku..

Równanie jest symetryczne ze względu na zamianę x  i  y.
Oznacza to, że można odwrócić bieg promieni i będą poruszały się one po tej tym samym torze.
Jeżeli zatem źródło światła umieszczone zostanie w ognisku, po przejściu przez soczewkę promienie będą równoległe do osi optycznej.

Z równania wywnioskować można również, że w przypadku gdy x < f, y staje się ujemne, co oznacza, że obraz powstaje po tej samej stronie soczewki, po której znajduje się przedmiot
(jest to obraz pozorny). Podobnie, gdy ogniskowa f < 0 (w soczewkach rozpraszających), również y < 


Głębia ostrości i odległość hiperfokalna    


Głębia ostrości - zdolność obiektywu do ostrego odfotografowania przedmiotów w róznych odległościach.
- różnica odległości od obiektywu do najdalszych i najbliższych punktów przedmiotu, w obrębie której rozmazanie obrazu nie przekroczy założonej średnicy krążka nieostrości.

Głębia ostrości (dawniej "głębokość ostrości") – parametr stosowany w optyce i fotografii do określania zakresu odległości, w którym obiekty obserwowane przez urządzenie optyczne sprawiają wrażenie ostrych.
Z punktu widzenia fizycznego, niezerowa głębia ostrości nie istnieje.

Pojęcie stosowane w optyce wywodzi się jednak z fizjologii postrzegania: przyjmuje się, że poniżej pewnej wielkości plamkę widzimy jako punkt, więc pewien rejon obserwowanej przez dany układ optyczny przestrzeni trójwymiarowej będzie wydawał się ostry. 
W fotografii, to samo zjawisko wynika z ograniczeń technicznych medium rejestrującego obraz: rozmiaru ziarna błony filmowej lub pikseli sensora.

Duża głębia ostrości zapewnia ostrość większości elementów na zdjęciu,
natomiast mała głębia ostrości (czyli precyzyjne ustawienie i nieostre tło) bywa wielce pożądana przy zdjęciach portretowych i artystycznych,
ponieważ wyodrębnia fotografowany obiekt na tle otoczenia.

Bezpośrednio, na zakres głębi ostrości mają wpływ następujące czynniki:
Rozważając zagadnienie fotografowania przedmiotów przestrzennych nalezy wprowadzić pojęcie ostrości obiektywu.

Każdemu punktowi przedmiotu A odpowiada tylko jeden punkt przedmiotu A' i takie punkty jak na rysunku są punktami sprzężonymi., leżącymi w odległościach a i a' od obiektywu.


Głębia pstrości

Punkty leżące w innych odległościach, np. B i C utworzą obrazy odpowiednio bliżej lub dalej od obiektywu,
zatem na kliszy K usytuowanej w odległości a', promienie świetlne biegnące od punktu B utworzą zamiast punktu B' plamkę o średnicy c1,
którą nazywamy plamką rozmazania lub krażkiem nieostrości.

Podobnie promienie z punktu C utworzą plamkę  rozmazania o średnicy c2.

Ostry obraz pzedmiotów można uzyskać tylko wtedy, gdy znajdują sie w płaszczyźnie prostopadłej do osi obiektywu.

Oko ludzkie rozróznia 2 punkty dopiero wtedy, gdy są one odległe wiecej niż 0,07 mm.
Z odległości 25 cm oko ludzkie nie rozróznia 2 linii, które są w takiej odległości od siebie oddalone.
Gdy średnica plamek rozmazania jest < od 0,07 mm to  obraz  będzie się wydawał ostry.
 
Zdolność obiektywu do ostrego odfotografowania przedmiotów znajdujących się w różnej odległości nazywa się głębią ostrości.
Inaczej mówiąc, jest to różnica odległości od obiektywu do najdalszych i najbliższych punktów przedmiotu, w obrębie której rozmazanie obrazu nie przekracza założonej dopuszczalnej średnicy krążka nieostrości.
Taka średnica moze byc tolerowana tylko dla zdjęć, które nie będą powiększane.
Dla aparatów małoobrazkowych średnice rozmazania nie mogą przekraczać 1/3000 ogniskowej. - negatyw można powiększać.

Jeżeli średnice plamek rozmazania pochodzące od punktów w różnych odległościach od obiektywu w przestrzeni przedmiotowej są mniejsze od wymienionych, to odcinek

a t- ap = gt + gp

okresla obszar przestrzeni, w obrebie której przedmioty odwzorowują się ostro na kliszy K, umieszczonej w odległości obrazowek a'.

Odcinek ten nazywa się całkowitą głębią ostrości.

Głębia ostrości określona jest przez odcinek at - głębia ostrości w tył i odcinka ap, tj. głębi ostrości w przód.

Na podstawie rysunku można utworzyć zależności:

c2/d = (a'p- a')/a'p;
c1/d=(a'-a't)/a't

Z równania soczewek: 1/ap + 1/a'' = 1/f
po przekształceniu można obliczyć:

ap = f*d*a'/(d*a'-(d-c2)*f)
at =  f*d*a'/(d*a'-(d+c1)*f)
gp = (c2*a^2)/(f/d-c2*a)
gt = (c1*a^2)/(f/d-c1*a)

Od czego zależy zasięg głębi ostrości?

Jak widać ze wzorów, głębia ostrości zależy od

                Głębia ostrości


Odległość hiperfokalna

Odległość hiperfokalna to mierzona od aparatu fotograficznego lub kamery odległość, na którą trzeba ustawić ostrość, by uzyskać jak największą głębię ostrości, czyli przestrzeń, w której obiekty wydają się ostre.
Inaczej mówiąc, jest to najmniejsza odległość, na którą trzeba nastawić aparat, by głębia ostrości kończyła się w nieskończoności.
Głębia ta zaczyna się w połowie odległości między aparatem a odległością hiperfokalną i kończy w nieskończoności.
Odległość hiperfokalna zależy od konkretnej wartości przysłony oraz ogniskowej obiektywu, a do jej ustawienia przydatna jest skala głębi ostrości nanoszona na obudowach wielu obiektywów.


http://www.fotografuj.pl/Article/Odleglosc_hiperfokalna/id/34
Zawodowi fotografowie krajobrazu uzyskują na swoich zdjęciach dużą głębię ostrości, dzięki odpowiedniemu wyznaczeniu punktu ostrzenia, co pozwala zachować odpowiednią wyrazistość wszystkich planów rejestrowanej sceny. Wszystko, czego potrzebujemy, by skorzystać z tej techniki, to prosty kalkulator.

Przy fotografowaniu pejzaży istotne jest uzyskanie dużej głębi ostrości. To zadanie ułatwi nam odpowiednie wyznaczenie odległości, na którą powinna zostać ustawiona ostrość.
Odległość ta, zwana hiperfokalną jest to taka odległość "ostrzenia", dla której dalszy kraniec głębi ostrości obejmuje nieskończoność.
Bliższy kraniec strefy ostrego odwzorowania znajduje się zaś w połowie odległości hiperfokalnej od aparatu

Hiperfokalna - rysunek




 Odległość hiperfokalna H - odległosć  od aparatu gdzie dla danej przysłony ostre są wszystkie obiekty począwszy od tej odległości aż do nieskończoności

Ponieważ pojęcie to jest ściśle związane z głębią ostrości, zależy ono od tych samych czynników: ogniskowej, wartości przysłony oraz akceptowalnej wielkości krążka rozproszenia.
Dwie pierwsze zmienne są zależne od warunków, w jakich wykonujemy zdjęcia, a wartość krążka rozproszenia jest ściśle związana z rozmiarem pola obrazowego, a więc z wymiarami filmu bądź matrycy.
Dokładną wartość hiperfokalnej można wyliczyć ze wzoru:

hiperfolakna

gdzie:
H – odległość hiperfokalna
f – ogniskowa obiektywu
A = p = f/d – wartość przysłony
c – wielkość krążka rozproszenia

W praktyce można stosować uproszczoną wersję tego równania, gdyż różnice pomiędzy ich wynikami są nieznaczne

Wzór praktyczny na odległość hiperfolkalną:

H ~= f^2/(p*c)

gdzie:
p = f/d - przesłona p = f/d - odwrotność otworu względnego odwrotność otworu względnego
f - ogniskowa
d - otwór czynny =~ diafragma
c - plamka rozmazania (< 0,07mm)

( czyli H =~  f*d/c  ?)


Dla praktyki fotogrametrycznej najważniejszy jest przypadek nastawienia „na ostrość” na odległość hiperfokalną” h=f^2/ (p*c)
W tym przypadku osiągamy największą rozpiętość strefy ostrości: przednia granica wynosi h/2, zaś tylna sięga ∞.

Drugą cechą odległości hiperfokalnej jest to, że przy zogniskowaniu aparatu na ∝ (x = f), przednią granicą głębi ostrości jest h.

Wyznaczenie praktyczne w fotografii:
Za pomocą obiektywu lub kalkulatora
Oczywiście w warunkach plenerowych trudno przeprowadzać obliczenia.
W dobrej sytuacji są posiadacze obiektywów z naniesioną skalą głębi ostrości.
Posługując się nią, można w prosty sposób wyznaczyć odległość hiperfokalną.
W tym celu ustawiamy pierścień ostrości w położeniu na "nieskończoność", po czym sprawdzamy, jaką odległość wskazuje znacznik wybranej przez nas przysłony – i to właśnie będzie odległość hiperfokalna.

Ponieważ w aparatach cyfrowych z matrycą mniejszą od klatki 36 x 24 mm głębia ostrości jest mniejsza, uzyskaną tak hiperfokalną zwykle należy przemnożyć przez współczynnik wydłużenia ogniskowej, gdyż znaczniki głębi ostrości na ogół naniesione są dla korpusów pełnoklatkowych.
Jeżeli zatem na korpusie pełnoklatkowym dla obiektywu 50 mm i przysłony f/2.8 hiperfokalna wynosi ok. 31 m, to dla tych samych parametrów, ale korpusu EOS 350D wyniesie ona już 49 m. Jakie różnice są pomiędzy wartościami hiperfokalnej dla różnych aparatów można sprawdzić, posługując się naszym kalkulatorem.




Rzut środkowy

Odwzorowanie punktu, prostej i płaszczyzny w rzucie środkowym –

Zasady rzutu środkowego

Fotogrametria opiera się na teorii rzutu środkowego.
Zdjęcia fotogrametryczne są odwzorowaniami perspektywicznymi inaczej rzutem środkowym przestrzeni na płaszczyznę.
Wykorzystanie zdjęć wymaga więc znajomości teorii rzutu srodkowego.

Rzutnia

Płaszczyzna na której powstaje rzut środkowy nazywamy rzutnią, płaszczyzną tłową albo płaszczyzną obrazu.


Rzut srodkowy bryły

                                        Zasada realizacji rzutu środkowego


Zasadę rzutu środkowego wyjasnia rys.  rzut środkowy czworościanu ABCD na płaszczyznę rzutów Pi.
W celu otrzymania rzutu łączymy wierzchołki czworościanu ABCD z punktem S zwanym środkiem rzutów.

Środek rzutów O jest wierzchołkem wiązki promieni rzucających.

W wyniku przebicia płaszczyzny rzutów Pi (płaszczyzny tłowj w fotogrametrii) prostymi rzutującymi otrzymamy ślady tych prostych,
tj. punkty A', B', C', D' czyli obrazy punktów A, B, C, D.
Punkty A', B', C', D' sa rzutami środkowymi odpowiednich punktów A, B, C, D, a figura jaka powstała w wyniku połączenia odwzorowanych punktów jest rzutem środkowym czworościanu.

Proste łączące środek rzutów O i punkty przedmiotu a przebijające płaszczyznę w punktach rzutu (ślady prostych) nazywamy promieniami rzucającymi.
Zbiór wszystkich promieni rzucających nazywamy wiązką  promieni rzucających.


Rzut środkowy przedmiotu zależy od połozenia płaszczyzny tłowej oraz środka rzutów.
Aby wiązka promieni rzutujących była jednoznacznie określona, musi byc zdefiniowane położenie środka rzutów względem płaszczyzny rzutów (tłowej).


Położenie środka rzutów  jest jednoznaczne ustalone przez okreslenie:
Definicja rzutu środkowego

Znajomość tych wielkości umożliwia odtworzenie położenia promienia rzytującego dowolnego punktu obrazu.
Nie można jednak bez dodatkowych informacji okreslic położenia punktu przedmiotu na odtworzonym promieniu, gdyż wszystkie punkty leżące na tym samy promieniu mają ten sam rzut środkowy.

O ile rzut środkowy jest jednoznaczny to zadanie odwrotne przejścia z rzutu środkowego na odtworzenie odwzorowywanej przestrzeni przedmiotu (obiektu) nie jest jednoznaczne - może byc wiele punktów na promieniu rzucającym.
Do tego celu trzeba znać dodatkowe elementy.

Wnioski dla fotogrametrii:
Rzut środkowy będzie określony w sposób jednoznaczny, jeżeli będzie znane położenie płaszczyzny obrazu i środka rzutów w stosunku do tej płaszczyzny
Wiązkę promieni rzucających potrafimy odtworzyć w sposób jednoznaczny, gdy będziemy znali położenie środka rzutów O w stosunku do płaszczyzny obrazu

Położenie środka rzutów wyznacza się przez spodek prostopadłej wyprowadzonej z punktu O na płaszczyznę Pi - otrzymujemy punkt O' oraz odległość środka rzutów od płaszczyzny obrazu OO'.
Punkt O' - rzut prostokątny O na Pi,  nazywamy punktem głównym a odległość OO' = f = ck odległością obrazu - ogniskową. lub głębokością tłową
O - srodek rzutów
O'- punkt główny
f - ogniskowa
Pi - rzutnia, płaszczyzna obrazu

Niezaleznie od tego czy płaszczyzna obrazu umieszczona jest między środkiem rzutów a przedmiotem (Pi)czy po przeciwnej stronie  (Pi') lecz lezy w tej samej odległości , rzut środkowy jest identyczny względem punktu głównego, lecz jest zmieniona orientacja w przestrzeni.

Rzut środkowy punktu

Rzut środkowy punktu



Fotografia a rzut środkowy, elementy orientacji wewnętrznej


Fotografia jest niedoskonałą fizycznie realizacją rzutu środkowego.
Niedoskonałość fotografii w odzwierciedlaniu rzutu środkowego ma swoje główne źródło w niedoskonałości obiektywu.
Błędy obiektywu powodują, iż promienie rzutujące wychodzą z obiektywu pod nieco innym kątem niż wchodzą.
Spowodowane tym błędy obrazu zwane są dystorsją (radialną i tangencjalną).
W kamerach fotogrametrycznych stosuje się wysokiej jakości obiektywy.
Obiektywy gorszej jakości posiadają również inne błędy, ale obiektywy kamer fotogrametrycznych są praktycznie od nich wolne.

Elementy orientacji wewnetrznej



Elementy orientacji wewnętrznej :
Jak wynika z teorii rzutu środkowego, dla zrekonstruowania wiązki promieni rzucających niezbędna jest znajomość położenia punktu głównego O’ i jego odległości obrazowej OO’. 
Dane te nazywa się w fotogrametrii elementami orientacji wewnętrznej (zdjęcia pomiarowego lub kamery pomiarowej).
Ich znajomość umożliwia rekonstrukcję wiązki promieni, które naświetliły zdjęcie (zbiór odwzorowanych punktów).


Zdjęcie fotogrametryczne - układ współrzędnych zdjęcia, ramka tłowa, znaczki tłowe, elementy orientacji wewnetrznej zdjęcia


Punkt główny jest pojciem matematycznym, fizycznie nie istnieje i nie odfotografowuje się na zdjęciu.

Ramka tłowa, znaczki tłowe

Aby zaznaczyć jego połozenie na zdjęciu instaluje się w kamerze znaczki tłowe.

Ramka tłowa:
Konturem obrazu odfotografowanego jest ramka tłowa.
 
Znaczki tłowe

Aby możliwe było jednoznaczne określenie elementów orientacji wewnętrznej, każda kamera pomiarowa jest wyposażona w znaczki tłowe
naświetlane krzyżyki (albo wycięcia w race tłowej) odwzorowujące się na zdjęciu pomiarowym 
Znaczki tłowe są rozmieszczone w taki sposób, aby przecięcia prostych łączących przeciwległe znaczki wyznaczały punkt główny.
Ponieważ mechaniczna precyzja takiego wyznaczenia jest niewystarczająca, położenie punktu głównego O’ w układzie wyznaczonym przez znaczki tłowe określają dwie współrzędne: x, z (lub x, y)
Są to zwykle wielkości rzędu setnych części milimetra. Zalicza się je do elementów orientacji wewnętrznej.
Wyznaczanie elementów orientacji wewnętrznej (obejmujące także określanie parametrów dystorsji) nazywamy kalibracją kamer.

Rammki tlowe



Znaczki tłowe

Rys: Znaczki tłowe zdjęcia naziemego


Znaczki tłowe w kamerze lotniczej

W kamerze lotniczej są minimum cztery znaczki tłowe w narożnikach, nieraz uzupełnia się je dodatkowymi czterema na srodkach boków zdjęcia.
Powinny one być tak zamontowane, aby ich łącznice przecinały się w punkcie głównym. Przeważnie jest to spełnione z dokładnością kilku mikrometrów.
Dla dużej części pomiarów bład ten mona zaniedbać, ale dla precyzyjnych pomiarów jest to błąd istotny.

Znaczki tłowe zdj. lotn.



Rysunek poniższy przedstawia schemat ramki tłowej typowego zdjęcia lotniczego wykonanego kamerą pomiarową.
Konturem obrazu terenu odfotografowanego jest ramka tłowa.

W jej obrębie znajdują się znaczki tłowe (a ) , które są umieszczone w narożnikach zdjęcia najczęściej w postaci czarnych krzyżyków na tle białych kółek oraz w połowie krawędzi zdjęcia
- jako trójkątne wcięcia,
Na  przecięciu się linii łączących przeciwległe znaczki tłowe znajduje się punkt główny zdjęcia ( o ).
Na ramce tłowej odfotografują się również orientacyjne dane nawigacyjne jak:
oraz

Ramka tłowa

Rys. Schemat ramki tłowej typowego zdjęcia lotniczego wykonanego kamerą pomiarową.



Odległość obrazowa, proste homologiczne, środek kolineacji


W kamerze pomiarowej
odległość obrazowa OO’ - to odległość obrazowego punktu węzłowego obiektywu O od płaszczyzny tłowej  Pi (na której powstaje obraz).


Poza kilkoma wyjątkami, odległość OO’ jest w kamerach niezmienna i nazywana jest wtedy stałą kamery (ck).

Zasada realizacji rzutu środkowego


Homologia
. «zgodność, odpowiedniość»
. mat. «przekształcenie punktów na płaszczyźnie, przy którym istnieje tylko jeden punkt niezmienny i tylko jedna prosta niezmienna»
• homologiczny
Homologia, kolineacja perspektywiczna, pojęcie z zakresu geometrii rzutowej; homologią nazywa się wzajemne jednoznaczne przekształcenie płaszczyzny rzutowej w siebie,
przy którym nie zmienia się położenie punktów na pewnej prostej zwanej osią homologii, oraz nie zmienia swego położenia punkt zwany środkiem homologii.
Jeżeli środkek homologii nie leży na osi występuje wtedy homologia hiperboliczna lub nieosobliwa. Jeżeli środek leży na osi nazywa się ją paraboliczną lub osobliwą.

Przekształcenie płaszczyzny na płaszczyznę o środku kolineacji O i osi kolineacji t - kolineacja środkowa

Rzut środkowy figury płaskiej - trójkąt 1-2-3 na płaszczyźnie Alfa na płaszczyznę rzutów Pi


Rzut środkowy figury płaskiej

Między trójkątem 1-2-3 i jego rzutem 1'-2'-3' istnieje ścisła odpowieniość polegająca na tym,

Odpowiadające sobie punkty - punkty homologiczne
Punkty 1 i 1', 2 i 2', 3 i 3' - punkty homologiczne


Punkty homologiczne - odpowiadające sobie punkty, np. 1 i 1'
Proste homologiczne - odpowiadające sobie proste przedmiotowe i obrazowe, np. 1- 3 - T13 i  Z13-1'-3'-T13

Środek kolineacji - środek rzutów O

Między trójkątem 1-2-3 i jego rzutem środkowym 1'-2'-3' istnieje odpowiedniość polegająca na tym, że odpowiadające sobie punkty leżą na prostych przechodzących przez środek rzutów O
(punkty homologiczne: 1 i 1', 2 i 2', 3 i 3')
Kolineacja środkowa o środku kolineacji O  (środek rzutów) i osi kolineacji t -
odpowiedniość polegająca na tym,że odpowiadające sobie punkty leżą na prostych przechodzących przez środek rzutów O,
a odpowiadające sobie proste przecinają sie parami na śladzie tłowym t (osi kolineacji)
Odpowiadające sobie proste przedmiotowe i obrazowe, np. 1- 3 - T13 i  Z13-1'-3'-T13 to proste homologiczne.

2) Geometria rzutu środkowego   


Odwzorowanie puktu, prostej i płaszczyzny w rzucie środkowym – konstrukcje geometryczne, ćwiczenia.

Rzut środkowy punktu


Rzut srodkowy punktu

S = O -  środek rzutów
S' = O' - punkt główny
O-O' - = S-S' - odległość obrazowa, głębokość tłowa  =  f = ck  

Rzut srodkowy odcinka AB

Rzut odcinka AB


Rzut środkowy prostej


Rzut srodkowy prostej, na której są 3 równe odcinki
Odwzorowanie prostej

Gdy w rzucie prostokątnym odcinek podzielimy na kilka części to odcinki odwzorowane są równe, choć mogą być krótsze (cecha powinowactwa).
W rzucie srodkowym równość odcinków nie jest zachowana:
AB=BC=CD
A'B'<>B'C'<>C'D'

Odwzorowaniem punktu nieskończenie dalekiego (niewłaściwego) prostej a jest punkt zbiegu Za

OZa || a

Rzuty srodkowe prostych równoległych będą się przecinały w jednym punkcie zbiegu.

Punkt zbiegu jest rzutem środkowym punktu niewłaściwego prostej a

Rzecza ważną w fotogrametrii jest zachowanie stałej dwustosunku w rzucie środkowym.

AC/BC : AD/BD = A'C'/B'C' : A'D'/B'D'


Rzut środkowy prostej przez 2 punkty charakterystyczne: ślad tłowy i rzut punktu niewłaściwego


Odwzorowanie prostej

Punkt zbiegu prostej b równoległej do prostej a jest identyczny z punktem zbiegu prostej a - punkty zbiegu prostych równoległych przecinaja sie w jednym punkcie zbiegu.

Obraz prostych równoległych w rzucie środkowym

Między trójkątem 1-2-3 i jego rzutem środkowym 1'-2'-3' istnieje odpowiedniość polegająca na tym, że odpowiadające sobie punkty leżą na prostych przechodzących przez środek rzutów O
(punkty homologiczne: 1 i 1', 2 i 2', 3 i 3')
Kolineacja środkowa o środku kolineacji O  (środek rzutów) i osi kolineacji t -
odpowiedniość polegająca na tym,że odpowiadające sobie punkty leżą na prostych przechodzących przez środek rzutów O,
a odpowiadające sobie proste przecinają sie parami na śladzie tłowym t (osi kolineacji)
Odpowiadające sobie proste przedmiotowe i obrazowe, np. 1-2-3 - T13 i  Z13-1'-3'-T13 to proste homologiczne.
Obraz prostych równoległych

Z rysunku wynika, że proste równoległe maja w rzucie środkowym wspólny punkt zbiegu i przecinają się w tym samym punkcie.


Obraz płaszczyzny w rzucie środkowym

Obraz płaszczyzny w rzucie środkowym

Rzut środkowy płaszczyzny Alfa wyznaczamy za pomoca 2 elementów:
Przy odwzorowaniu w rzucie środkowym płaszczyzny Alfa, prowadząc przez środek rzutów płaszczyznę równoległą do płaszczyny Alfa, otzrymamy w przecięciu z płaszczyzna obrazu Pi, prosta zbiegu Zalfa, która będzie miejscem geometryznym rzutów środkowych punktów niewłaściwych (nieskończenie dalekich) płaszczyzny Alfa.
Na zdjęciu  płaskiej powierzchni terenu przy pionowym położeniu kliszy, linia zbiegu płaszczyzny terenu będzie linia horyzontu.


Wyznaczenie kąta nchylenia płaszczyzny w rzucie środkowym

- rys. poniżej
Dane: talfa, zalfa, O'=S', odległość obrazowa OO'=SS'

Kąt nachylenia płaszcz
Wykonuje sie kład trójkąta SO'H na płaszczyznę rzutów przez obrót dookoła prostej O'H.
Wielkość kąta zależy od długości boku O'H.




Przekształcenie płaszczyzny na płaszczyznę o środku kolineacji O i osi kolineacji t - kolineacja środkowa

Rzut środkowy figury płaskiej - trójkąt 1-2-3 na płaszczyźnie Alfa na płaszczyznę rzutów Pi

Rzut środkowy figury płaskiej

Między trójkątem 1-2-3 i jego rzutem środkowym 1'-2'-3' istnieje odpowiedniość polegająca na tym, że odpowiadające sobie punkty leżą na prostych przechodzących przez środek rzutów O
(punkty homologiczne: 1 i 1', 2 i 2', 3 i 3')
Kolineacja środkowa o środku kolineacji O  (środek rzutów) i osi kolineacji t -
odpowiedniość polegająca na tym,że odpowiadające sobie punkty leżą na prostych przechodzących przez środek rzutów O,
a odpowiadające sobie proste przecinają sie parami na śladzie tłowym t (osi kolineacji)
Odpowiadające sobie proste przedmiotowe i obrazowe, np. 1-2-3 - T13 i  Z13-1'-3'-T13 to proste homologiczne.




Graficzne wyznaczenie kąta nachylenia prostej względem płaszczyzny rzutów

Kąt nachylenia prostej

Wykonujemy kład środka rzutów doooła prostej O'Za.


Przekształcanie figur geometryczne w rzucie środkowym – konstrukcje geometryczne, ćwiczenia.

Konstrukcje graficzne rzutów środkowych prostych

Wyznaczenie konstrukcyjne rzutu środkowego prostej a leżącej w płaszczyźnie Alfa prostopadłej do rzutni Pi - rysunek niżej


Rzuty srodkowe prostych

Rys. 1 i 2. Konstrukcja rzutu środkowego prostej i zadanie odwrotne to znalezienie położenia prostych a i b gdy sa dane ich rzuty środkowe - rysunek wyzej.






Wyznaczenie rzutu środkowego prostokąta leżącego na płaszczyźnie Alfa prostopadłej do rzutni Pi


Rzut środkowy prostokąta
Rys. Wyznaczenie rzutu środkowego prostokąta leżącego na płaszczyźnie Alfa prostopadłej do rzutni Pi


Konstrukcja graficzna rzutu środkowego prostopadłościanu

Rzut srodkowy prostopadłościanu
Rys. Konstrukcja rzutu środkowego prostopadłościanu

Wykonując powyższą konstrukję przyjmujemy, że podstawa prostopadłościanu znajduje sie na płaszczyźnie Alfa prostopadłej do plaszczyzny rzutów Pi, a jego krawędzie są pionowe (równoległe do rzutni).
Wykreślenie rzutu środkowego prostopadłoscianu zaczynamy od przyjęcia podstawy wzgledem płaszczyny rzutów przez narysowanie jej w kładzie na płaszczyxnie Alfa0.





Stereoskopia

Budowa oka ludzkiego  

Oko jest to narząd wzroku, dzięki któremu odbierane są bodźce wzrokowe.
Gałka oczna umieszczona jest w czaszce w zagłębieniu zwanym oczodołem.
Oczodół wyścielony jest grubą podściółką tłuszczową , która zabezpiecza gałkę oczną przed wstrząsami mechanicznymi.
Od przodu gałka chroniona jest przez powieki, które odruchowo zamykają się przy podrażnieniu powierzchni oka.
Przód oka i wewnętrzna powierzchnia powiek wysłane są delikatną błona śluzową, która nosi miano spojówki.
Łzy są stale wytwarzane przez gruczoły łzowe, które mieszczą się w zewnętrznym kąciku oka, skąd przepływają do kącika wewnętrznego.
Łzy zabezpieczają gałkę oczną przed wysychaniem oraz infekcjami bakteryjnymi.

Budowa oka

Warstwy:

Oko



www.oko.info.pl

Elementy oka ludzkiego:

Twardówka - białkówka (sclera) jest najbardziej zewnętrzną częścią oka.
Zbudowana jest z nieprzeźroczystej błony włóknistej łącznotkankowej. W przedniej części oka przechodzi w rogówkę.

Rogówka (cornea) kształtem przypomina wypukłe szkiełko od zegarka. Zbudowana jest z przeźroczystej błony włóknistej. Soczewka o stałej ogniskowej

Między twardówką i siatkówką leży naczyniówka (choroidea), która wraz z tęczówką (iris) i ciałem rzęskowym (corpus ciliare) tworzy błonę naczyniową, w której znajdują się naczynia krwionośne. Ciało rzęskowe utrzymuje soczewkę w odpowiednim położeniu.

Siatkówka (retina) jest receptorową częścią oka. Składa się z trzech warstw, przy czym najbliższa środka oka warstwa składa się z czopków i pręcików - komórek światłoczułych, a dwie pozostałe z neuronów przewodzących bodźce wzrokowe.
Na siatkówce znajduje się plamka żółta, będąca miejscem o największym skupieniu czopków i z tego powodu cechuje się największą wrażliwością na barwy i światło.
Nieco niżej znajduje się plamka ślepa - miejsce pozbawione komórek światłoczułych i dlatego niewrażliwe na światło. Jest miejscem zbiegu nerwów łączących komórki światłoczułe z nerwem wzrokowym.

Siatkówka jako odbiornik promieniowania elektromagnetycznego zbudowane jest z dwóch rodzajów komórek światłoczułych: czopków i pręcików połączonych za pomocą nerwów z mózgiem.
Czopki o względnie niskiej czułości przeznaczone są do obserwacji przy świetle dziennym. Ich maksymalne zagęszczenie występuje w dołku środkowym. Jeśli zatem obraz obserwowanego przedmiotu znajdzie się dokładnie w tym obszarze uzyskujemy wtedy najlepsza zdolność rozdzielczą.
Wraz ze spadkiem natężenia światła wpadającego do oka rośnie średnica źrenicy. W momencie, gdy czułość czopków jest niewystarczająca do prowadzenia obserwacji, mimo dużych wymiarów źrenicy, funkcję receptorów przejmują pręciki. Pręciki znajdują się poza dołkiem środkowym, a największe ich zagęszczenie znajduje się w odległości kątowej 15 stopni od jego środka (dlatego widzenie nocne nazywamy widzeniem peryferyjnym). Przy dużym natężeniu światła pręciki chronione są przed nadmiarem światła przy użyciu specjalnego barwnika.
J
ego działanie możemy zaobserwować przechodząc z ciemnego pomieszczenia do jasnego lub odwrotnie (efekt olśnienia).
Proces przystosowania wzroku do warunków oświetlenia nazywamy adaptacją.

Soczewka (lens) jest zawieszona między tęczówką a ciałem szklistym na obwódce rzęskowej. Składa się z torebki (capsule), kory (cortex) i jądra (nucleus) i ma dwie wypukłe powierzchnie - przednią i tylną. Jeśli wyobrazimy sobie soczewkę jako owoc, to torebka jest jego skórką, kora jego miąższem, a jądro pestką.
Siatkówka jako odbiornik promieniowania elektromagnetycznego zbudowane jest z dwóch rodzajów komórek światłoczułych: czopków i pręcików połączonych za pomocą nerwów z mózgiem.

Tęczówka (iris) jest umięśnioną częścią błony naczyniowej otaczającej otwór nazywany źrenicą. Dzięki zawartemu w niej pigmentowi jest kolorowa. Mięśnie tęczówki pozwalają na zwiększanie lub zmniejszanie dopływu światła przez regulację wielkości źrenicy.
Tęczówka przylega do soczewki ocznej.  Spełnia rolę przysłony aperturowej kurczącej się pod wpływem bodźców świetlnych co powoduje zmianę średnicy źrenicy wejściowej oka.
Tęczówka ma zdolność do zmiany apertury wejściowej oka w zakresie od 8 mm w ciemności do 2 mm przy intensywnym oświetleniu.

Plamka ślepa
W miejscu gdzie połączenia nerwowe elementów światłoczułych z mózgiem tworzą wspólny nerw wzrokowy powstaje plamka ślepa pozbawiona zupełnie czopków i pręcików.
Jeśli obraz przedmiotu obserwowanego znajdzie się w tym miejscu wrażenie wzrokowe nie zostanie odebrane i obserwator nie zauważy tego przedmiotu

Plamka żółta leżąca na siatkówce  jest miejscem o największym skupieniu czopków i z tego powodu cechuje się największą wrażliwością na barwy i światło.

JAK DZIAŁA OKO?

Światło wpadające do oka biegnie przez rogówkę, komorę przednią oka, soczewkę i ciało szkliste, by zakończyć swą podróż na siatkówce wywołując wrażenie wzrokowe przekazywane do mózgu za pośrednictwem nerwów łączących się w nerw wzrokowy.
Rogówka, wraz z cieczą wodnistą, soczewką i ciałem szklistym, stanowią układ skupiający promienie świetlne tak, by na siatkówce pojawiał się ostry obraz obserwowanego przedmiotu i dawał jak najostrzejsze wrażenie wzrokowe. Dlatego też soczewka ma możliwość zmiany swojego kształtu, a co za tym idzie mocy optycznej.
Pozwala to na ogniskowanie na siatkówce przedmiotów znajdujących się w różnych odległościach od oka. Zdolność tę nazywamy akomodacją.
Ostre widzenie uzyskiwane jest wtedy, gdy ognisko obrazowe pokrywa się z siatkówką.
W przypadku, gdy oko nie jest w stanie zogniskować światła dokładnie na siatkówce mówimy o wadach wzroku.
Moc optyczna oka nieakomodującego wynosi około +60 dioptrii, przy czym około 2/3 tej mocy przypada na rogówkę.

Na poniższym rysunku widzimy charakterystyczne parametry oka jako układu optycznego.
Nad osią symetrii oka znajdują się parametry dotyczące oka nieakomodującego (oznaczone indeksem o), natomiast pod osią - akomodującego (oznaczenie indeksem a). Powierzchnie soczewki zaznaczone są liniami przerywanymi.

Parametry fizyczne pka


Oko odbiera tylko część promieniowania nań padającego. Związane jest to z własnościami fizyko-chemicznymi rogówki, czopków i pręcików.
Odbieramy zatem tylko światło, które mieści się w zakresie tzw. okna optycznego.
Okno optyczne to przedział długości fali elektromagnetycznej (światła) od ok. 400nm (co odpowiada światłu o barwie fioletowej) do ok. 700nm (co odpowiada światłu o barwie czerwonej).
Powyżej długości 700nm znajduje się niewidoczna dla człowieka podczerwień, a poniżej 400nm, również niewidoczny, ultrafiolet.
Do fal elektromagnetycznych zaliczamy także niewidoczne dla człowieka promienie gamma, promienie X i inne.

Promieniowanie o długości fali spoza okna optycznego nie jest przepuszczane przez rogówkę oka.
Promieniowanie, które wniknie do oka w różnym stopniu wywołuje reakcje elektrochemiczne w czopkach i pręcikach stając się źródłem bodźców.
Ze względu na różną budowę czopków i pręcików występują różne właściwości widzenia ciemnego (przy małym oświetleniu, np. w nocy) i jasnego (przy dużym oświetleniu, np. w dzień) .
Przyjmuje się maksimum czułości czopków na 550 nm, a pręcików na 510 nm.
Poniższy rysunek przedstawia wykres krzywej czułości widmowej oka ludzkiego dla widzenia jasnego (przy świetle dziennym - tzw. widzenie fotopowe) i ciemnego (nocą - tzw. widzenie skotopowe). Łatwo zauważyć najwyższą czułość oka w punktach 550nm i 510nm, malejącą wraz z oddalaniem się od tych maksimów, aż do osiągnięcia wartości zero na krańcach okna optycznego - jest to jednoznaczne ze ślepotą oka na światło o danej długości fali.

Krzywa czułości widmowej oka

Krzywa czułości widmowej oak

DLACZEGO CZŁOWIEK MA PARĘ OCZU?

Gdy patrzymy na przedmiot ustawiony bardzo daleko od nas osie patrzenia obu oczu ustawione są prawie równolegle. Jeżeli przedmiot ten będziemy zbliżali w naszym kierunku, to mięśnie gałek ocznych będą zmieniać położenie gałek tak by osie widzenia podążały za tym przedmiotem, a tym samym przecięły się. Zjawisko to nosi nazwę konwergencji. Im bliżej oczu znajdzie się nasz przedmiot, tym osie patrzenia przetną się pod większym kątem. Analizując ten kąt mózg człowieka wnioskuje o odległości obserwowanego przedmiotu od oczu. Gdyby zatem człowiek wyposażony był w tylko jedno oko bardzo trudno byłoby mu określać odległość obserwowanego przedmiotu od siebie.


ŚWIAT DO GÓRY NOGAMI...
Obraz przedmiotu na siatkówce jest odwrócony "do góry nogami", co wynika z fizycznej budowy oka (soczewka odwraca obraz). W pierwszych dniach życia mózg człowieka uczy się widzieć prawidłowy obraz obracając go by w późniejszym życiu robić to automatycznie. Oznacza to, że niemowlę widzi świat "postawiony na głowie" i dopiero po pewnym czasie zaczyna widzieć normalnie

Wady wzroku

Przyczyną wad wzroku jest nieprawidłowy kształt gałki ocznej lub niezdolność akomodacji soczewki. Do najczęstszych wad wzroku należą:

Krótkowzroczność (miopia)- jest wadą powstającą w wyniku dysproporcji między mocą ukł. optycznego, a dł. gałki ocznej.
Przy wadzie tej moc ukł. optycznego jest za duża lub też oko jest zbyt długie, co prowadzi do powstawania zamazanego obrazu przedmiotów, które są w dali.
Z kolei przedmioty, które są blisko osoba taka widziane wyraźnie.
Aby poprawić ostrość widzenia krótkowidza stosowane są rozpraszające soczewki lub okulary korekcyjne.
Moc optyczna stosowanych soczewek jest podawana w dioptriach ze znakiem minus (np. - 5 dioptrii).

Dalekowzroczność (nadwzroczność, hyperopia) - to wada, która powstaje na skutek występowania dysproporcji między mocą ukł. optycznego, a dł. gałki ocznej. tania".

Podwyższone ryzyko zachorowania występuje u osób z rodzin, w których występuje dalekowzroczność

U dorosłych: charakterystyczne dalekie trzymanie tekstu czytanego.

U dzieci:

Dzieci z dalekowzrocznością mają szansę na tak zwane wyrośnięcie z wady wraz z dorastaniem.
Dorośli zaczynający nosić okulary do czytania muszą się liczyć z narastaniem wady.
Rozpoznania dokonuje lekarz okulista podczas badania wzroku, u dzieci po zakropieniu kroplami atropinowymi.
Korekcja okularowa: okulary jednoogniskowe, dwuogniskowe, progresywne

 Astygmatyzm - zwany inaczej niezbornością rogówkową, to wada, która polega na zniekształceniu postrzegania na skutek braku symetryczności rogówki oka. Gdy promień krzywizny rogówkowej w pionowej płaszczyźnie jest różny od promienia w poziomej płaszczyźnie, to światło które pada na różne jej części w różnym stopniu ulega załamaniu. Prowadzi to do sytuacji, w której pacjent widzi obraz nieostry. Gdy pacjent widzi znak krzyżyka, to postrzega jako ostre tylko jedno z jego ramion - poziome lub pionowe. Ten rodzaj astygmatyzmu zwany jest regularnym. Oko widzące w ten sposób ma dwie ogniskowe. W celu skorygowania takiej wady stosowane są okulary o soczewkach cylindrycznych. Oko ludzkie zwykle ma tzw. fizjologiczną niezborność o wartości nie przekraczającej 0,5 D. Nie wymaga ona korekcji. Pojawiające się urazy oka często są przyczyną powstawania nierówności na powierzchni rogówki. Powoduje to astygmatyzm nieregularny, który cechuje się większą niż w regularnym ilością ogniskowych. Do skorygowania takiej wady konieczne jest stosowanie soczewek kontaktowych lub żeli okulistycznych, które wyrównują powierzchnię rogówki.

Istnieją dwa rodzaje astygmatyzmu:
- astygmatyzm regularny - oku można przypisać dwie osie optyczne, wadę można skorygować okularami ze szkłami cylindrycznymi, które są wyraźnie droższe od soczewek wykorzystywanych w innych wadach wzroku,
- astygmatyzm nieregularny - rogówka jest uszkodzona na skutek np. wypadku, osi optycznych jest wiele, wadę można skorygować żelami nakładanymi na rogówkę lub szkłami kontaktowymi.

Daltonizm - Oko ludzkie jest przystosowane do obserwowania światła o dł. fali 400 (kolor fioletowy) do 700 nm (kolor czerwony).
Daltonizm polega na tym, że pacjent błędnie rozpoznaje barwy.
Nazwa wady wzięła się od nazwiska J. Daltona (angielski fizyk i chemik), który opisał ślepotę barwną jako pierwszy. Może to być wada nabyta lub wrodzona.
Wrodzony daltonizm jest wadą dziedziczną. Cierpi na niego w około 8% mężczyzn oraz 0,5% kobiet. Z kolei daltonizm nabyty powstawać może po przejściu choroby siatkówki.
Najczęściej u chorego występuje ślepota na kolor czerwono-zielony. Występuje także czasem ślepota na kolor czerwony, rzadziej na zielony, a bardzo rzadko fioletowy.
Najczęściej chorzy, którzy od urodzenia źle rozróżniali kolory nie wiedzą o tym, że mają tę wadę, ponieważ ostrość wzroku jest u nich zwykle prawidłowa.
Może też występować ślepota całkowita na barwy. Jest to wynik wad rozwojowych czopków siatkówki.
Łączą się one ze dużym obniżeniem ostrości widzenia oraz trudnością w przystosowaniu się do pojawiania się światła.
Wada ta może zostać wykryta na podstawie badań specjalistycznych przy użyciu barwnych tablic pseudoizochromatycznych.
Przy konieczności dokonania badań dokładniejszych wykorzystuje się tzw. anomaloskop. Pacjent nim badany ma porównać dwie barwy.
Osoby, które źle rozróżniają kolory nie mogą pracować w zawodach, które wymagają bezbłędnego rozpoznawania kolorów, jak np. maszynista kolejowy, kierowca, lotnik itp
.



Pojęcie ostrości widzenia stereoskopowego, pole widzenia, przestrzeń widzenia, kat konwergencji


Stereoskopia
technika obrazowania, oddająca wrażenie normalnego widzenia przestrzennego,
tzn. reprezentującego nie tylko kształt i kolor obiektów ale także ich wzajemne zależności przestrzenne, odległość od obserwatora i głębię sceny.

Wymaga dostarczenia do mózgu dwóch obrazów, widzianych z perspektywy lewego i prawego oka.
W tym celu wykonuje się parę zwykłych dwuwymiarowych obrazów (stereoparę), reprezentujących obiekt czy scenę z dwóch punktów widzenia, oddalonych tak jak oczy obserwatora.
Obrazy składowe stereopary są bardzo podobne, ale różnią się nieco kątem widzenia obiektów i szczegółami wzajemnego przesłaniania się obiektów w scenie. To właśnie te drobne różnice niosą informację o trzecim wymiarze.
Przy pomocy jednej z wielu technik prezentacji 3D przedstawia się lewy obraz lewemu oku a prawy — prawemu.
W mózgu następuje połączenie tych dwóch obrazów w jeden obraz trójwymiarowy przestrzenny, zwany obrazem cyklopowym, ponieważ odbieramy go tak, jakby był widziany przez jedno „trójwymiarowe” oko umieszczone u nasady nosa.



Obserwacje stereoskopowe

Zasada przestzrennego widzenia i jego zasięg

Większość metod fotogrametrycznych jest oparta na zdolności stereoskopowego widzenia człowieka zdrowego, posiadającego 2 oczu.
Oko ludzkie działa podobnie jak aparat fotograficzny.
Promienie od oglądanego przedmiotu przechodzą przez soczewkę i padaja na przeciwległą, wewnętrzna powierzchnię gałki ocznej, tzw. siatkówkę gdzie tworzą obraz.

Oglądanie otoczenia tylko jednym okiem w zasadzie nie pozwala na określenie odległości, w jakiej znajduje sie oglądany przedmiot.
Jedynie przyzwyczajenie od dzieciństwa do szacowania odległosci na podstawie znanych przedmiotów odwzorowanych na siatkówce pozwala na pewną mozliwość oceniania względnych różnic odległości oglądanych przedmiotów.
Słuszność tego można wykazać przez oglądanie 2 ołówków tzrymanych obok siebie przez druga osobę. Patrzący na ołówki powinien zamknać jedno oko i obserwowac tylko drugim. Osoba trzymająca ołówki powinna zmieniac położenie obu ołówków w stosunku do obserwatora, który będzie mówił, który z ołówków znajduje się bliżej. Doswiadczenie trzeba powtórzyć kilkakrotnie. Okazuje się, że odpowiedzi sa przypadkowe.
W przypadku pozytywnej odpowiedzi można kazać patrzącemu podać różnicę odległosci. Można stwierdzic, ze patrzący jednym okiem nie ma żadnej możliwości oceniania wzajemnej odległosci oglądanych przedmiotów.
Pewna możliwość powstałaby, gdyby jeden ołówek był znacznie bliżej niż drugi bo wydawałby się grubszy.
Jeżeli powrórzymy doświadczenie patrząc dwuocznie, to nie będzie problemu w ocenianiu wzajemnego położenia ołówków, chyb, że obserwator posiada jakąś wadę wzroku.

O niemożliwości oceniania odległosci jednym okiem przekonują się ci, którzy kreślą pod lupą.

Zdolność widzenia stereoskopowego i oceniania odległości
oglądanych przedmiotów pochodzi stąd, że każde oko zajmuje inne położenie w przestzreni.
Obserwując jakiś punky P1, psie widzenia gałek ocznych przecinaja się w punkcie fiksacji i obrazy tego punktu na siatkówce tworzą się w środku dołka środkowego - najbardzie wrażliwego punktu siatkówki.
Jeśli obserwujemy równocześnie jakiś drugi punkt P2, położony nieco bliżej czy dalej niż punkt P1 to to obrazy punktu P2 utworzą sie w niejednakowych odległosciach od obrazów punktu P1.
Układ nerwowo-mózgowy łączy te 2 obrazy siatkówkowe w jeden obraz dający wrażenie o uszeregowaniu punktów P1 i P2 w głąb.
Zjawisko to nazywamy widzeniem stereoskopowym
Widzenie przestrzenne (stereoskopowe)
naturalne -wrażenie trójwymiarowości wraz z ocenąodległości do poszczególnych obiektów -wzajemnąi bezwzględną, osiągane dzięki dwuocznej obserwacji rzeczywistości
sztuczne -j.w. ale nie obserwujemy rzeczywistości lecz jej model utworzony na podstawie stereoskopowej pary zdjęć

Zdolność przestrzennego - stereoskopowego lub plastycznego widzenia pełni bardzo ważną rolę w fotogrametrii.
Stereoskopowa (trójwymiarowa) obserwacja zdjęć stanowi podstawę większości opracowań fotogrametrycznych.
Stereoskopia jest wręcz nieodzowna przy fotogrametrycznym wcięciu w przód punktów niesygnalizowanych, z czym mamy do czynienia w trakcie autogrametrycznego opracowywania map.
Niezbędna jest wtedy ciągła (bezustanna) identyfikacja - na dwu zdjęciach - obrazów tego samego punktu. Jest to możliwe dzięki wrodzonej zdolności oczu ludzkich, nazywanej zdolnością stereoskopowego widzenia.

W czasie obserwacji przedmiotu osie gałek ocznych przyjmują takie usytuowanie by przedmiot był rzutowany na cenralną powierzchnię siatkówki.
W wyniku tego w każdym oku obserwatora przedmiot jest odwzorowany inaczej. Róznice są wynikiem innego usytuowania gałek ocznych w przestrzeni.
Wrażenie przestrzenności  i możliwość oceny trzeciego wymiaru następuje w wyniku syntezy odwzorowań z gałek ocznych, która dokonuje się w mózgu.


Kąt paralaktyczny


Rys. Miara widzenia zdolności rozdzielczej widzenia stereoskopowego.

O1 O2 = bo - baza oczna, P1, P2 - punkty obserwowane (wcięcia z bazy),
D - odległość,     
γ - kąt paralaktyczny ,
Δγ = γ1 - γ2 - miara zdolności rozdzielczej

Umiejscowienie jakiegoś punktu P w przestrzeni, przy obserwacji dwuocznej jest pewnego rodzaju wcięciem w przód.
Promienie biegnące od punktu P do lewego i prawego oka sa jakby kierunkami wcinającymi z bazy oczu  bo, która wynosi średnio 65mm.

Dokładność takiego wcięcia zalezy od wielkości kata γ. Przy ostrych wciaciach (mały kąt γ), wyznaczenie położenia punktu P jest mało dokładne.

Analiza dokładności (analogicznie do wcięcia w przód)

γ = bo/D
Różniczkując względem D otrzymujemy:
dγ = -bo/D2 * dD = -bo*dD/D^2        (D^2 = D*D)

Stąd
Błąd dD oceny odległosci  D, w zależności od tej odległosci oraz bazy ocznej bo i zdolności kątowej stereoskopowego widzenia  dγ:


dD = D
2*dγ/bo = D*D/bo * dγ

Jak wynika z doswiadczeń, obserwator wyczuwa różnice odległości przy zmianie kąta γ co najmniej o 10" (ostrość stereoskopwego widzenia 2 rzędu).
Wyjatkowo uzdolnieni drogą ćwiczeń uzyskują podniesienie zdolnoci stereoskopowego widzenia do 6".
Przyjmując dγ = 10", D = 1m
dD = 1000mm*1000mm/(65mm*206265")*10" = 0,75mm        (206256 = Ro" - zmiannik miary kata w [""] na radiiany = 3600/2*Pi = 1800/Pi)

Tabela zależności oceny błędu dD odległości  D

D [m] 1 [m] 10 [m]       50           100           200       400          
dD  dla bo=65mm i dγ = 10" 0,75 mm 0,075m = 75mm 1,9m 7,5m 30m 120m


Praktycznie zdolność stereoskopowego widzenia istnieje do 400m.,
teoretycznie zaś aż do odległosci, przy której  γ=10"  tj. przy
Dmax  =  bo /γ * Ro""
Dmax  =  bo*Ro['']/γ  =  65mm*206265"/10" = 1300m



Pole widzenia

Pole widzenia - zbiór wszystkich punktów, ktore mogą byc spstrzeżone przy nieruchomej głowie i oku. Pole widzenia może byc jednooczne lub dwuoczne. (Leskykon nauowo-techniczny)
Pole widzenia to obszar widziany przez nieporuszające się oko, podczas patrzenia na wprost.
Pole widzenia jest to zbiór wszystkich punktów w przestrzenii postrzeganych równocześnie z punktem fiksacji, na który kierowana jest oś widzenia.
Pole widzenia - zbiór wszystkich punktów, które mogą być spostrzeżone, jeśli głowa i oko są nieruchome.
Pole patrzenia - zbiór wszystkich punktów, które mogą być spostrzeżone, jeśli głowa jest nieruchoma a  oko w ruchu.

Kąt widzenia, kąt pola widzenia, kat polowy - kąt utworzony przez skrajne promienie, biegnące od brzegów przedmiotu do układu optycznego lub oka obserwatora


http://www.zdrowie.med.pl
Badanie pola widzenia - perymetria, kapimetria
Badanie polega na wykreślaniu na schematach pola widzenia, czyli obszaru widzianego nieruchomym okiem.
Badanie przeprowadza sie dwoma metodami: poprzez rzutowanie siatkówki na wewnętrzną powierzchnię kulistą (perymetria) oraz na powierzchnię płaską (kampimetria).
Istnieją różnego rodzaju perymetry, przystosowane do badania w ciemności lub w jasnym pomieszczeniu. Jednak zasada ich działania zawsze jest ta sama.
Coraz częściej wykonuje się perymetrię automatyczną, tzw. komputerową.
Pozwala ona precyzyjnie określić i zanalizować próg czułości siatkówki w różnych jej punktach w stosunku do poziomu prawidłowego.
Schemat pola widzenia oznaczony jest cyframi, znaczkami lub intensywnością wydruku całych powierzchni w zakresie spostrzeganego pola widzenia.
Metoda ta znacznie zmniejsza błędy subiektywne, ale też wymaga od pacjenta uwagi i skupienia.
Kampimetria uzupełnia tradycyjną perymetrię, jeśli chce się dokładnie określić ubytki w środkowych częściach pola widzenia.

http://mediweb.pl/medicaltest
Pole widzenia to obszar widziany nieporuszającym się okiem podczas patrzenia na wprost.
Zwężenie pola widzenia może wystąpić tylko w jednym oku i wtedy zawęża się w określonych miejscach, podczas gdy oko zdrowe widzi cały obszar.
Zwężenie pola widzenia może ograniczyć się tylko do określonych kolorów i wtedy pacjent w pewnym obszarze nie widzi np. barwy zielonej.

Badanie polega na wykreślaniu na schemacie pola widzenia, czyli obszaru widzianego nieruchomym okiem.
Badanie pola widzenia wykazuje ewentualne ubytki w polu widzenia, które najczęściej są wynikiem zmian chorobowych samej siatkówki lub przerwania łączności dróg odprowadzających bodźce
do ośrodków wzrokowych w mózgowiu.

Prawidłowe pole widzenia każdego oka wynosi w przybliżeniu:

Obwodowe granice mogą być nieco zmienione przez głębokość osadzenia oka w oczodole, wysoką nasadę nosa, łuk brwiowy lub opadającą powiek górną.

W istocie badanie perymetryczne polega na ocenie zdolności siatkówki do odróżniania jasności testowego znaczka od luminancji tła, czyli różnicującej czułość siatkówki na światło.
Czułość ta jest najwyższa w centrum pola widzenia i zmniejsza się ku obwodowi.

http://www.szybkieczytanie.info/pole_widzenia.html
Przez pole widzenia rozumie się odcinek tekstu mierzony liczbą znaków lub słów spostrzeganych przez oko w momencie zatrzymania.
Mówiąc inaczej, mamy tu do czynienia z tak zwanym zakresem spostrzegania wzrokowego lub zakresem percepcji. Terminów tych można używać zamiennie.


Zdolnością rozdzielczą stereoskopowego widzenia nazywa się zdolność zauważenia różnicy oddalenia dwu przedmiotów, wyrażoną kątem Δγ = γ1 - γ2

Delta Gamma = Δγ = γ1 - γ2   - miara zdolności rozdzielczej widzenia stereoskopowego

Doświadczenia wykazują, że granica ta stanowi cechę indywidualną i mieści się w przedziale 4” - 60” a za średnią ludzką zdolność widzenia stereoskopowego przyjmuje się 10”.
Osoby zamierzające pracować na instrumentach stereofotogrametrycznych powinny zbadać swoją zdolność widzenia stereoskopowego; ułatwiają to specjalne testy.


Ostrość widzenia stereoskopowego 

R O C Z N I K I P O M O R S K I E J A K A D E M I I M E D Y C Z N E J W S Z C Z E C I N I E
2007, 53, SUPPL. 1, 66–71 EWA TOKARZ-SAWIŃSKA, SYLWIA KOZŁOWSKA, DANUTA KARCZEWICZ
ZACHOWANIE SIĘ OSTROŚCI WIDZENIA STEREOSKOPOWEGO U DZIECI I MŁODZIEŻY Z DYSLEKSJĄ ROZWOJOWĄ
W badaniach własnych wszyscy uczniowie bez dysleksji uzyskali ostrość widzenia stereoskopowego równą 40 sekundom kątowym, natomiast u uczniów dyslektycznych
kąt stereopsji wahał się w granicach 40–400 sekund kątowych. Analiza ostrości widzenia stereoskopowego pomiędzy grupami wiekowymi wykazała, że kąt widzenia
stereoskopowego nie zależał od wieku zarówno u uczniów dyslektycznych, jak również u uczniów bez dysleksji.

Ostrość stereoskopowego widzenia pierwszego rzędu - najmniejsza róznica kątów paralaktycznych do 2 punktów, przy której jesteśmy w stanie rozróżnić je w przestrzeni.
Na drodze doświadczalnej wynosi 30"

Ostrość stereoskopowego widzenia drugiego rzędu - najmniejsza różnica kątów paralaktycznych do 2 linii pionowych, przy której jesteśmy w stanie rozróżnić te linie w przestrzeni.
Doświadczalnie ostrość ta wynosi 10"

Zasięgi stereoskopowego widzenia
Odległość odpowiadającą kątowi zbieżności Gamma = 10 "  nazywamy zasięgiem stereoskopowego widzenia i wynosi ona
Dmax = b/10" * Ro[sek] = 1300m
Praktycznie przestaje się widzieć przy odległościach rzędu 450-600

Najgrubsza jest siatkówka w pobliżu wejścia nerwu optycznego, czyli w żółtej plamce.
Żółta plamka jest najcieńsza w tzw. dołku środkowym, wypełnionym wyłącznie czopkami (o średnicy około 2,5 μm).
To zagłębienie, obejmujące pole widzenia 1,6o jest miejscem najdokładniejszego widzenia

Kąt konwergencji

Kąt między osiami patrzenia oczu nazywa się kątem konwergencji.

Konwergencja osi oczu jest związana z akomodacją oczu.
Określony stan akomodacji wywołuje określony stopień ukierunkowania osi oczu i odwrotnie, odpowiedniemu ustawieniu osi oczu odpowiada okreslony stopień akomodacji.
Jednak związek tem między konwergencją i akomodacją nie jest zbyt silny.
Każde oko zajmuje inne połozenie w przestrzeni i dlatego obrazy perspektywiczne w przestrzeni  powstające w każdym oku są nieco różne.
Właściwosci podświadomego kojarzenia się takich 2 obrazów w jeden obraz przestrzenny nazywamy zdolnością widzenia stereoskopowego.
Dzięki temu można postrzegać głębie i oceniać odległość.
Zasadniczym czynnikiem pozwalającym oceniac odległości jest paralaksa fizjologiczna.

Kąt konwergencji

Kąt Gamma, pod jakim przecinają się promienie do danego punktu nazywamy kątem paralaktycznym.



Sposoby otrzymywania efektu stereoskopowego    


  1. Najprostszym i najstarszym sposobem przedstawiania obrazów stereoskopowych było łączenie ich w stereopary, jak na ilustracji powyżej, i oglądanie przez stereoskop zaopatrzony w dwie soczewki sferyczne lub sferyczno-klinowe. Pierwszy stereoskop Wheatstone’a powstał w latach czterdziestych XIX w., a najbardziej rozpowszechniony model Holmesa w roku 1861. W drugiej poł. XIX w. stereoskop stał się ulubionym sprzętem każdego salonu mieszczańskiego.
  2. Istnieje możliwość oglądania stereopar bez użycia stereoskopu. Przy metodzie prostoglądu ustawiamy oczy w zezie rozbieżnym, aby każde oko było skierowane na odpowiedni obraz stereopary.
    W przypadku krzyżoglądu obrazy są zamienione miejscami, a oczy ustawia się w b. silny zez zbieżny. W obu przypadkach wadą jest ograniczony format obrazów.
  3. Metodą, która zyskała popularność dzięki komputerowemu przetwarzaniu obrazów, jest metoda anaglifowa. Obrazy nałożone są na siebie i zabarwione są na kolory: czerwony i niebieski.
    Przy oglądaniu przez okulary o tak samo zabarwionych szkłach następuje separacja obrazów i pojawia się efekt przestrzenny przy nieco zubożonej kolorystyce.
  4. Również komputery umożliwiają oglądanie obrazów metodą migawkową. Obrazy są wyświetlane przemiennie na ekranie monitora, a okulary o szkłach ciekłokrystalicznych odsłaniają na przemian synchronicznie lewe i prawe oko.
  5. W kinach stosowana jest metoda projekcji przez filtry polaryzacyjne na ekran pokryty folią aluminiową. Kierunki polaryzacji obu filtrów są ustawione prostopadle względem siebie.
    Widzowie zaopatrzeni w okulary z analogicznie ustawionymi filtrami widzą ruchome obrazy o idealnej jakości.
  6. W drukach reklamowych, m.in. okładkach książek, stosowany jest druk rastrowy. Obrazy składają się z prążków na przemian prawego i lewego obrazu, a nałożone przezroczyste folie z soczewkami cylindrycznymi zapewniają separację obrazów




Metody otrzymywania efektu stereoskopowego.

Metody obserwacji stereoskopowej:
  1. Bezpośrednia (naturalna)   - oczyma nieuzbrojonymi
  2. Metody sztuczne  - przyrządy
Obserwację stereoskopową ułatwiają stereoskopy i inne przyrządy, ale wprawny obserwator może uzyskać model stereoskopowy patrząc oczyma nieuzbrojonymi,
pod warunkiem, że obrazy (lewy i prawy) będą oddalone od siebie nie więcej niż wynosi baza oczna (65 mm).
Inne sposoby uzyskania sztucznego efektu stereoskopowego to:
anaglifowy (nadający się tylko do obserwacji zdjęć czarno-białych),  filtrów polaryzacyjnych, oraz przysłon migowych.

Anaglifowe zdjęcia są wizualizowane w różnych barwach; np. lewe – czerwonej, prawe – niebieskiej (lub zielonej) i obserwowane są przez okulary (filtry) w tych barwach.

Filtry polaryzacyjne realizują podobnie koncepcję obserwacji obrazów przez dwoje oczu, ale wykorzystując zjawisko polaryzacji światła.

W systemie przysłon migowych wizualizowane są na przemian (z dużą częstotliwością) obrazy lewego i prawego zdjęcia.


Metody naturalne -wrażenie trójwymiarowości wraz z oceną odległości do poszczególnych obiektów -wzajemną i bezwzględną, osiągane dzięki dwuocznej obserwacji rzeczywistości.

W czasie obserwacji przedmiotu osie gałek ocznych przyjmują takie usytuowanie by przedmiot był rzutowany na cenralną powierzchnię siatkówki.
W wyniku tego w każdym oku obserwatora przedmiot jest odwzorowany inaczej. Róznice są wynikiem innego usytuowania gałek ocznych w przestrzeni.
Wrażenie przestrzennośc i możliwość oceny trzeciego wymiaru następuje w wyniku syntezy odwzorowań z gałek ocznych, która dokonuje się w mózgu.

Metody sztuczne - j.w. ale nie obserwujemy rzeczywistości lecz jej model utworzony na podstawie stereoskopowej pary zdjęć

Sztuczny efekt stereoskopowy

Efekt stereoskopowy

Efekt stereoskopowy mozna uzyskać w sposób sztuczny przez wykonanie i obserwację obrazów fotograficznych lub graficznych.

Obrazy te należy wykonać tak aby obiekt na nich był odwzorowany z 2 różnych stanowisk (punktów przestrzeni).
Jeśli wykona się stereogram, czyli z 2 stanowisk zdjęcia fotograficzne tego samego przedmiotu aparatami o podobnych parametrach,
a następnie ogląda je w taki sposób, aby lewe zdjęcie znajdowało się pod lewym okiem, a prawe zdjęcie pod prawym okiem,
to mozna zaobserwować podobny do oryginału efekt przestrzenny przedmiotu.
Uzyskuje sie wtedy tzw. efekt stereoskopowy zgodny z naturalnym zwanym ortoskopowym.
wykonanie zdjęc stereoskopowych



Przypadki ułożenia zdjęć w modelu stereoskopowym.

Sztuczny efekt stereoskopowy można uzyskać po spełnieniu następujących warunków:
- zdjęcie lewe obserwuje się okiem lewym, a prawe - prawym,
- obserwuje się przedmioty odwzorowane na obu zdjęciach w podobnej skali (tolerowana przez ludzkie oczy różnica wynosi 14%),
- punkty (szczegóły) obserwuje się w ich płaszczyznach rdzennych, tj. w płaszczyznach wyznaczonych przez obydwa środki rzutów i obserwowany punkt
To ostatnie oznacza, że obserwowane zdjęcia powinny zajmować takie położenie (przestrzenne), jakie zajmowały w momencie fotografowania.
Taki sposób odtworzenia przestrzennego ułożenia fotogramów jest realizowany w autografach analogowych, których konstrukcja umożliwia odpowiednie nachylanie (o kąty ϕ, ω) i skręcenie obserwowanych zdjęć (o kąt κ), oraz wzajemne oddalenie zdjęć o składowe bazy (bx, by, b).
W przypadku obserwacji fotogramów ułożonych płasko oznacza to, że powinny one zostać tak skręcone, aby promienie rdzenne - ślady płaszczyzn rdzennych na zdjęciach - tworzyły jedną prostą.
Po spełnieniu powyższych warunków możemy obserwować przestrzenny model stereoskopowy sfotografowanego przedmiotu.



Rys 1 - efekt stereoskopowy - punkty, płaszczyzny i  promienie rdzenne
 Punkty i płaszczyzny rdeznne
Punkty rdzenne: R1 i R1
Płaszczyzny rdzenne: O1 O2 P,  O1, O2, Q
Promienie rdzenne: R1 P',  R1 Q';  R2 P",  R2 Q"

Promienie rdzenne
Rys 2. Usytuowanie promieni rdzennych na zdjęciach płasko ułożonych


Zrozumienie zasad stereoskopowej obserwacji fotogramów płasko ułożonych stanowi podstawę większości zagadnień stereofotogrametrii, w tym stereofotogrametrii cyfrowej.
Na rysunku 1  pokazano promienie rdzenne punktów terenowych P i Q .
Aby przy płaskim ułożeniu fotogramów móc zobaczyć stereoskopowo jakiś punkt (czy szczegół), należy zdjęcia skręcić tak, oby obydwa promienie rdzenne leżały w jednej linii –
jak to pokazano na rys. 2.
Z  rysunku wynika, że najmniej kłopotu stwarzają zdjęcia normalne, w których przypadku promienie rdzenne są wzajemnie równoległe.
Oznacza to, że jedno ułożenie (skręcenie) zdjęć jest właściwe dla wszystkich punktów, umożliwiając ich widzenie stereoskopowe;

Natomiast w przypadku zdjęć zbieżnych należałoby dla każdego punktu stosować inne skręcenie zdjęć.

Tryb warunkowy wynika stąd, że w przypadku zdjęć o niewielkiej zbieżności, oczy ludzkie są w stanie skojarzyć (mimo wszystko) obrazy źle ułożone,
natomiast zdjęcia o znacznej zbieżności rzadko są obserwowane, gdyż spełniają wspomniany warunek zgodności skal obrazów (do 14%) jedynie lokalnie.

Uzyskany w opisany sposób efekt stereoskopowy nazywamy ortoskopowym.

Zamiana zdjęć (lewego z prawym) stwarza efekt pseudoskopowy - wypukłości widzimy wtedy jako wklęsłości i na odwrót;
obrócenie każdego ze zdjęć - w stosunku do ułożenia prawidłowego o 90o stwarza efekt zerowy (minimalny) – patrząc dwuocznie widzimy model płaski.

Model ortoskopowy i pseudoskopowy

Wynika z tego, że:
te same 2 zdjęcia mozemy układać pod stereoskopem na 6 różnych sposobów, uzyskując trojakiego rodzaju efekty stereoskopowe:
Dwa ostatnie efekty stosuje się np. w celu eliminacji błędu osobowego obserwatora.

Zasady stereoskopii wymagają zachowania  nierówności: b<1/4 Ymin :
oczy ludzkie są przyzwyczajone do stereoskopowej obserwacji przedmiotów z odległości nie mniejszej niż „odległość dobrego widzenia” (20 - 25 cm), przy 65.milimetrowej bazie ocznej.
Przy sztucznym efekcie stereoskopowym stosunek 6,5 : 25 ≅ 1 : 4 będzie granicznym dla obserwacji stereoskopowej.
Wykonując zdjęcia stereoskopowe należy o tym pamiętać, choć w przypadku płaskich obiektów (np. teren na zdjęciu lotniczym) można ten warunek złagodzić.
Warunek ten jest często formułowany jako ograniczenie kąta „stereofotogrametrycznego wcięcia w przód”: γ<15o.


Sztuczny efekt stereoskopowy

Metoda anaglifowa
Anaglifowe zdjęcia są wizualizowane w różnych barwach; np. lewe – czerwonej, prawe – niebieskiej (lub zielonej) i obserwowane są przez okulary (filtry) w tych barwach.

Metody filtrów polaryzacyjnych

Filtry polaryzacyjne realizują podobnie koncepcję obserwacji obrazów przez dwoje oczu, ale wykorzystując zjawisko polaryzacji światła.

W systemie przysłon migowych wizualizowane są na przemian (z dużą częstotliwością) obrazy lewego i prawego zdjęcia.


Przyrządy wykorzystywane do budowy modelu stereoskopowego.



Pojęcia: stereoskop, baza stereoskopu.

Stereofotogrametryczną obserwację i wykonywanie prostych pomiarów zdjęć umożliwiają stereoskopy (mostkowy lub zwierciadlany).

STEREOSKOP - najprostszy przyrząd ułatwiający uzyskanie sztucznego efektu stereoskopowego;

Baza stereoskopu - rozstaw punktów widzenia
Przy sporządzaniu pary fotografii stereoskopowych ważny jest wybór bazy stereoskopowej, czyli rozstawu punktów widzenia.
Naturalna baza — rozstaw oczu ludzkich — wynosi ok. 65 mm i tyle wynosi zazwyczaj rozstaw osi obiektywów aparatów stereoskopowych.
Optymalny efekt widzenia przestrzennego uzyskuje się, gdy baza wynosi 1/100 – 1/30 odległości do przedmiotów pierwszego planu.
Przy fotografowaniu dalekich krajobrazów baza musi wynosić nawet kilka metrów, przy fotografowaniu drobnych, blisko położonych przedmiotów powinna być proporcjonalnie niewielka.

Stereoskopy

Stereoskop mostkowy

Stereoskop mostkowy jest przeznaczony do polowej obserwacji stereogramów w trakcie konfrontacji zdjęć z terenem.
Wchodzi w skład zestawów, które ułatwiają dokonywanie polowego odczytania zdjęć, obieranie fotopunktów, uczytelnianie zdjęć itp.
Topograf (lub fotogrametra) zawiesza na szelkach przenośny pulpit, na którym układa zdjęcia lotnicze, obserwując je pod stereoskopem w trakcie obchodu terenu.

Stereoskop mostkowy


Rys. Stereoskop mostkowy


Zasada obserwacji - stereoskop mostkowy

Rys. - Zasada obserwacji w stereoskopie mostkowym

Obserwacja wykonywana poprzez soczewki, a zdjecia umieszczone w odległości ogniskowych soczewek.
Po spełnieniu tych warunków, wiązki promieni świetlnych tworzących obraz po przejściu przez soczewki będą równoległe.
Powoduje to akomodację oka odpowiadającą obserwacji na duże odległosści.
Umożliwia to oglądanie bez wysiłku odpowiadających sobie punktów na lewym i prawym zdjęciu.
Stereoskop taki umożliwia obserwację zdjęć o formacie podłużnym nie większym niż 6 cm, co wynika z rozstawu oczu.

Stereoskop zwierciadlany

Obserwacje zdjęć większych umożliwia stereoskop zwierciadlany, gdzie baza wynosi ok. 26 cm.
Powszechnie stosowane są w fotogrametrii stereoskopy. zwierciadlane, umozliwiające obserwacje większych zdjęć..
Stereoskop zwierciadlany jest przyrządem do kameralnej obserwacji stereogramów.
Fotogramy ułożone płasko na stole powinny zostać zestrojone po bazie, co oznacza, że punkty główne obu zdjęć i ich obrazy na sąsiednich zdjęciach znajdą się na jednej prostej.
Rozstaw zdjęć wynika z konstrukcji stereoskopu, ale powinno się dążyć do tego, aby odpowiadające sobie szczegóły były widoczne w środku pola widzenia każdego z mikroskopów (ew. lup).
Do wykonywania prostych pomiarów wysokościowych pod stereoskopem służy stereomikrometr.
Przyrząd ten składa się z wyskalowanej śruby mikrometrycznej, oraz dwóch płytek szklanych z naniesionymi znaczkami pomiarowymi.
Układając stereomikrometr na zestrojonych zdjęciach, można - kręcąc śrubą mikrometryczną - uzyskać efekt przestrzennego ruchu znaczka pomiarowego
(jeśli spełniony jest warunek obserwacji w płaszczyźnie rdzennej).
Wykorzystując odczyty ze skali paralaks podłużnych stereomikrometru, można obliczać różnice wysokości.
Tym sposobem określa się wysokości drzew, budynków, itp.
W pewnych przypadkach możliwe są nawet uproszczone opracowania rzeźby terenu.

Stereoskop zwierciadlany
Stereoskop zwierciadlany



Rys. Wykorzystanie steresokopu zwierciadlanego


Zespół  4 luster (lub luster i pryzmatów)  zwiększa bazę oczną i pozwala obserwować zdjecia o dowolnych formatach.

Dla uzyskania efektu stereoskopowego umieszczamy zdjęcia pod stereoskopem zwierciadlanym tak by odległość między punktami jednoimiennymi wynosiła ok. 25 cm.
Nastepnie zdjęcia skręcamy w ich płaszczyźnie oraz przesuwamy w kierunku prostopadłym do bazy obserwacyjnej by wyeliminować paralaksę poprzeczną.
W wyniku tego po doprowadzeniu promieni rdzennych do równoległosci z bazą obserwacyjną uzyskuje się efekt stereoskopowy.
Plastyka jaką uzyskuje się przy obserwacji zależy od długości bazy, zktórej wykonano zdjęcia.
Zwiększa się plastykę w celu zmniejszenia błędu oceny odległości.
Dobór odległosci stanowisk (bazy zdjęć) zależy od odległosci fotografowania i dokładności.


Zwiększenie zasięgu  stereoskopowego widzenia można zwiekszyć przez zastosowanie powiększającego układu optycznego lub powiększenie rozstawu oczu.

Jeżeli n = B/Bo oznaczymy stosunek bazy B zdjęcia do rozstawu oczu Bo,
to można powiedzieć, ze model przestrzenny został umieszczony n razy bliżej obserwatora,
a jednocześnie zdolność rozdzielcza różnic odległości wzrosła n2 razy.

Oznacza to, że zdolność oceny róznic odległosci wzrosła n razy w stosunku do bezpośredniego stereoskopowego oglądania przedmiotu.

Jeśli ponadto przez V oznaczymy powiększenie układu to

iloczyn n*V zwany plastyką całkowitą daje określenie efektu stereoskopowego
 
Zasięg promienia widzenia stereoskopowego:

R' = Bo/Bo * V * R = n*v * R

gdzie V - powiększenie układu, Bo - powiekszona baza oczu, R - promienień nieuzbrojonego widzenia stereoskopowego

Różnica między modelem pseudostopowym i ortoskopowym.




Umieć budować model przestrzenny w okularach stereoskopowych.


Znać zniekształcenia modelu.

Piasecki - str. 58

Zniekształcenia modelu stereoskopowego

Chcąc odtworzyć naturalny efekt przestrzenny na podstawie zdjęć fotogrametrycznych, należy spełnić warunki:
W celu zwiększenia plastyki modelu i zasięgu stereoskopowego widzenia, wykonujemy jednak zdjęcia z bazy pomiarowej znacznie dłuższej.

Aby model stereoskopowy był podobny pod względem geometrycznym do figury na zdjęciach, należy obserwować zdjęcia w ich środkach rzutów.
Przy zmianie jedynie długości bazy z b (pomiar) do b' otrzymujemy figury podobne, zmniejszone w stosunku b:b' , który jest równy mianownikowi skali modelu.

Figury podobne

 Zniekształcenia modelu stereoskopowego - gdy zmiana tylko długości bazy - figury podobne

W niektórych przypadkach wykonujemy obserwacje z innych odległości obrazu

Zniekształcenia modelu stereoskopowego

Z rys. wynika:
XP1=x'*YP1/f1        i     XP2=x'*YP2/f2
oraz
B-XP1=x"*YP1/f1    i     B-XP1=x"*YP2/f2
skąd po dodaniu stronami
B=YP1/f1*(x'+x")      i     B=YP2/f2*(x'+x")
czyli

YP1/f1=YP2/f2     - współrzędne Y zostaja zmienione w tym samym stosunku, w jakim zmienione zostały odległości obrazu

stad: YP1=YP2*f1/f2
z 1 równania:

XP1=x'*YP1/f1=x'*YP2/f2    - współrzędne X nie ulegają zmianie
            
Równiez współrzędne Z nie są znieniane.

Widać więc, że zmieniając odległość obrazu zmienia się tylko jedna współrzędna i to w tym samym stosunku co odległośc obrazu.
Tę cechę wykorzystuje się w niektórych opracowaniach fotogrametrycznych.

Zniekształcenia modelu nastąpia również keidy fotogramy są skręcone lub przesunięte w swoich płaszczyznach.
Wtedy ulegaja zniekształceniu wszystkie współrzędne w różny sposób, dlatego przy opracowywaniu zdjęć nalezy przestrzegać, by zdjęcia były prawidłowo zorientowane.


Pojęcie znaczka pomiarowego i jego kształty


Sposoby pomiaru zdjęć i modeli. Zasada pomiaru stereoskopowego

Zasadniczym celem obserwacji zdjęć na instrumentach fotogrametrycznych jest wyznaczenie położenia punktów na zdjęciach lub na zrekonstruowanym modelu przestrzennym obiektu.

Współrzędne tłowe zdjęć mozna mierzyć bezpośrednio na zdjęciach za pomocą cyrkla i podziałki transwersalnej lub koordynatografu.
Specjalnym przyrządem jest komparator lun monokomparator.
Przyrządy takie pozwalają mierzyć współrzędne z dokładnością 2 - 4 mikrometrów.
Taki sposób pomiaru zdjęć oparty na obserwacji monokularnej nazywany jest monokularnym.
Mankamentem tego sposobu jest brak mozliwości identyfikacji na sąsiednich zdjęciach punktów nie będących szczegółami sytuacyjnymi.

Znaczek pomiarowy

Precyzyjny pomiar zdjęć i modeli umożliwia zastosowanie w przyrządach fotogrametrycznych przestrzennego znaczka pomiarowego.
W 1889 r. prof. C. Pulfrich (pracownik naukowy firmy Carl Zeiss Jena) przestawił po raz pierwszy możliwość wykorzystania stereoskopii do celów pomiarowych.
Ok. r. 1901 przedstawił też sposób pomiaru za pomocą znaczka pomiarowego.

ZNACZEK POMIAROWY - znaczek którym celuje się na mierzone szczegóły fotogramu; w układzie obserwacyjno-pomiarowym przyrządu fotogrametrycznego
najczęściej ma kształt kropki lub krzyżyka; przestrzenny znaczek pomiarowy - wrażenie przestrzenności znaczka pomiarowego uzyskiwane w trakcie obserwacji i pomiaru modelu stereoskopowego

Jeśli na płaszczyznach obrazu fotograficznego na 2 zdjęciach pod stereoskopem umieścimy w obrębie identyfikowanej przestrzeni 2 identyczne znaczki (trójkąty, krzyżyki, kropki, kółka),
to oprócz modelu stereoskopowego przedmiotu odfotografowanego na zdjęciach, zobaczymy jeden przestzrenny znaczek usytuowany w obrębie modelu.
Położenie tego przestrzennego znaczka uzależnione jest od umiejscowienia obu znaczków na zdjęciach.

Przestzrenny znaczek pomiarowy

Zasada ruchu przestrzennego znaczka:
Jeżeli na zdjęciach tworzących stereogram umieścimy na tych samych szczegółach identyczne znaczki (np. trójkąciki) to dokładnie w tym samym miejscu na modelu pojawi się znaczek przestrzenny, który będzie dotykał danego szczegółu. Niedokładne ustawienie choćby jednego z tych znaczków sposoduje zmianę połozenia znaczka przestrzennego na modelu.
Zjawisko to zostało wykozrystane do pomiaru zdjęć a taka para identycznych znaczków nosi nazwę ruchomego przestrzennego znaczka pomiarowego.
Dwa identyczne znaczki mogą być na stałe zamontowane w układzie optycznym urządzenia pomiarowego ale wtedy zdjęcia muszą byc przesuwane ale efekt będzie taki sam.
Znaczek pomiarowy pełni niezwykle ważną rolę w fotogrametrii, jest narzędziem pomiaru we wszystkich instrumentach stereoskopowych i może być z wysoką precyzją ustawiany na punktach modelu we wszystkich 3 wymiarach.

Przesuwając jeden ze znaczków pomiarowych w lewo lub w prawo (w płaszczyżnie rdzennej oberwowanego szczegółu), odbieramy wrażenie przybliżania lub oddalania się przestrzennego znaczka od obserwowanego stereoskopowego modelu przedmiotu.
Znając wielkość przesunięcia znaczka pomiarowego, możemy obliczyć wielkość przestrzennego przemieszczenia przestrzennego znaczka pomiarowego na modelu stereoskopowym.
Przestrzenny znaczek pomiarowy spełnia w fotogrametrii rolę pomiarowego - wysyłanego z tyczką lub sygnałem w określone miejsce mierzonego obiektu, aby móc pomiarowo określić jego położenie. Jest to zasadnicza koncepcja pomiarów stereofotogrametrycznych.

Znaczek pomiarowy
Rys.  Pomiar stereoskopowy za pomocą wirtualnego znaczka pomiarowego

Wprowadzając do obserwowanego modelu przestrzenny znaczek pomiarowy, uzyskamy podwójną korzyść:
Przyleganie znaczka do mierzonego punktu na modelu przestrzennym oznacza, że na obydwu zdjęciach zostaną znalezione i pomierzone odpowiadające sobie punkty.
Takie pomiary umożliwiają wyznaczenie współrzędnych tłowych na zdjęciach, a potem przejście do interesujących nas wielkości w mierze terenowej.
Minimalne przesunięcie jednego ze znaczków zgodnie z kierunkiem bazy będzie postrzegane jako jego przemieszczenie w kierunku "do" lub "od" obserwatora.
Efekt głębi obiektu daje różnica paralaks podłużnych jego punktów, czyli różnic współrzędnych tłowych wzdłuż osi równoległej do bazy.
Znacząca większość opracowań fotogrametrycznych (zwłaszcza w zastosowaniach kartograficznych) wykorzystuje sztuczny efekt stereoskopowy.
Przedstawiona idea pomiaru oparta jest na tzw. pozornym znaczku pomiarowym

W niektórych instrumantach fotogrametrycznych realizowany jest pozorny model w przestzreni przedmiotowej instrumentu.
W takim rozwiązaniu do pomiaru stosowany jest rzeczywisty znaczek pomiarowy. W czasie obserwacji widoczny jest łącznie z modelem pozornym, umozliwiając wykonywanie pomiarów.
Znaczek pomiarowy jest zmaterializowany w górnej płaszczyźnie stoliczka. Pomiar odbywa się poprzez przesuw stoliczka w poziomie oraz zmiany jego wysokości.
Po ustawieniu znaczka pomiarowego na danym punkcie, jego połozenie sytuacyjne moze być naniesione na podkład znajdujacy się na płaszcyźnie projekcyjnej instrumentu, a wysokość odczytywana na skali pionowej.
Zastosowanie znaczka przestrzennego zwiększa dokładność pomiaru dzięki zastosowaniu efektu stereoskopowego i ogranicza błąd identyfikacji punktów.

Rzeczywista dokładność jest uzależniona głównie od jakości zdjęć, powiększenia układu obserwacyjnego, wielkości rzeczywistej znaczka pomiarowego oraz dokładności instrumentu fotogrametrycznego.

Sytuacyjną dokładność pomiaru Mp i sysokościową Delta(d) określają wzory:

Mp = D*Delta(Gamma)/V
Delta(d) = -D^2*Delta(Gamma)/(b*V)

Dla powiększenia V =6x, dobrego widzenia D = 250 mm, rozstawu oczu b=65mm, Delta(Gamma) = 30"
Mp= 6 mikrometrów
Delta(d) = 24 mikrometry