Princípios Fundamentais da Estereoscopia

A estereoscopia está intimamente ligada ao campo da fotogrametria e fotointerpretação. Estereoscopia é a ciência e a arte que permite a visão estereoscópica e o estudo dos métodos que permitem esses efeitos.
A visão estéreoscopica ou estéreo diz respeito a visão em três dimensões. É a reprodução artificial da visão binocular natural.
A aplicação da estereoscopia em fotogrametria está no uso de fotografias com o propósito da observação e obtenção de medidas.
A visão monocular permite examinar a posição e a direção dos objetos dentro do campo da visão humana em um único plano. Permite reconhecer nos objetos, a forma, as cores e o tamanho. A fotografia simples é uma reprodução da visão monocular.
Por outro lado, a visão binocular permite a percepção de profundidade. A profundidade é dada pela diferença de ângulos com que as imagens são percebidas. Ao apresentar aos olhos duas imagens de um mesmo objeto, de pontos de vista diferentes, e conseguir por algum artifício, fazer com que cada olho capte somente a imagem colocada à sua frente, o cérebro, ao receber as duas imagens distintas, interpreta-as como as imagens que receberia se observado o objeto diretamente, e as funde em uma única imagem tridimensional, realizando a visão binocular natural.

O Olho Humano

O olho humano é a principal condição ou a principal ferramenta para a estereoscopia, pois sem ele não é possível termos a noção de terceira dimensão.
Para a obtenção da visão estereoscópica, através de fotos, é necessário que tenhamos dois olhos e com a mesma capacidade de visão.

A figura a baixo ilustra a sua semelhança com existente entre os elementos de uma câmara fotográfica.

Eixo ótico

No olho humano, é a reta que passa pelo centro de curvatura do cristalino e tem seu traço, na retina, na mancha amarela. É o eixo geométrico do cristalino.

Na câmara, é o eixo que contém o alinhamento dos centros óticos de cada componente da objetiva. Tem seu traço, no plano imagem, em um ponto denominado "ponto principal".

No olho humano, é a reta que une o centro ótico do cristalino à fóvea central, formando, com o eixo ótico, um ângulo de 7o. e proporcionando, assim, a convergência dos eixos de fixação dos 2 olhos, enquanto os 2 eixos óticos continuam paralelos.
As imagens dos pontos objeto são projetadas através do cristalino na retina.

Acomodação

O olho pode focalizar e ver com clareza objetos situados a distâncias distintas. Isso torna-se possível graças à variação da curvatura do cristalino. Esta adaptação da curvatura do cristalino às necessidades de visão nítida, chama-se "acomodação".

Visão Binocular

A base da visão tridimensional reside no uso de duas imagens captadas independentemente a partir de pontos de vista separados ligeiramente. O cérebro processa e interpreta essas imagens e realiza todos os cálculos necessários para determinar a posição relativa dos objetos na cena, utilizando a informação obtida a partir das imagens.

Muitos fatores contribuem para a qualidade da visão tridimensional. Fatores tais como a distância entre os olhos, a qualidade da imagem, a habilidade em focar cada imagem, a velocidade com que a imagem é focada e a saúde geral do sistema nervoso da pessoa contribuem para o processo de análise. Além disso, a distância entre os olhos é muito importante para a construção de dispositivos estéreo.

Outro principal componente necessário à percepção tridimensional, é certo grau de conhecimento e experiência. Quando comparamos um objeto desconhecido em um cenário com um ponto de referência que pode estar tanto no nosso campo de visão quanto em nossa memória, surge um conjunto de "dicas" que nos ajudam a determinar a posição e o tamanho de determinado objeto no espaço tridimensional.

O conhecimento dos objetos familiares nos permite tirar uma rápida conclusão quanto as suas dimensões, mas somente a visão binocular permite perceber, com segurança, as relações espaciais de profundidade, existentes entre diversos objetos.

A Noção de profundidade

Os olhos humanos tem campo de visão cônico. As seguintes figuras representam o processo de visão com perspectiva.

Objetos parecem ter diferença de tamanho resultante da distância que ele está de nós, representado na figura 1. As distâncias L1 e L2 são medidas diferentes e representam a largura do nosso campo de visão nas distâncias D1 e D2. W1 é igual a W2 e representa a largura da caixa.

Para o cérebro humano , o comprimento L1 e L2 tem o mesmo tamanho, pois representam o máximo do campo de visão. Nesse caso, W1 tende a parecer bem maior que W2. De fato, o cérebro tenta tornar as linhas A1 e A2 paralelas, e como resultado tem-se a imagem representada na figura 2.

Figura 1 e Figura 2 respectivamente

Quando se olha diretamente para frente, não se tem a sensação de se ver um cone. A representação da figura 1 mostra a visão tridimensional e a figura 2 mostra a visão bidimensional do mesmo objeto. Quando a linha A1 se torna paralela à linha A2, tudo parece plano. As outras mudanças devem ser feitas para compensação.

Visualização Anaglífica

Este processo estabelece a separação das duas imagens distintas a serem percebidas, usando projeção ou impressão nas cores complementares verde e vermelho e usando óculos com filtros nestas cores. Apesar da projeção ser colorida, a imagem é percebida em preto e branco.

Cintilamento

Sabe-se que as imagens formadas na retina do olho humano persistem por cerca de 0,1 segundo, após a ocultação do objeto. Esse processo explora este fato, para estabelecer a separação dos campos visuais dos dois olhos da seguinte maneira:

1. Projeta alternadamente as imagens da foto da esquerda e da direita, durante cerca de 1/60 de segundo.

2. Sincronizadamente, veda o campo visual do olho esquerdo enquanto a imagem da direita está sendo projetada. E vice-versa.

Como a freqüencia de projeções sucessivas é alta, os olhos vêem, continuamente, as imagens correspondentes e, assim, obtém-se a visão tridimensional.

Estereogramas

Um estereograma pode ser definido com uma imagem ou um par de fotografias ou desenhos montados e orientados corretamente para uma observação estereoescópica. Abaixo segue um exemplo de estereograma utilizando uma única imagem.

Estereoscópios

São instrumentos usados no estudo de fotografias aéreas em 3a. dimensão. O estereoscópio elimina a dificuldade criada pelo nosso condicionamento.

Essencialmente ele é constituído por um par de lentes convexas montadas sobre um suporte. A distância focal dessas lente é um pouco maior que as pernas do suporte, de modo que , quando colocado um par de fotografias sob o instrumento, os raios luminosos emanados das fotos, situados quase no plano focal das lentes, saem aproximadamente, paralelos. O cristalino acomodado para observar a imagem, formada no infinito, obtém a visão tridimensional.

Existem os estereoscópios de espelhos e de lente (de bolso).

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