Wykorzystanie Zjawiska Stereoskopii

Wykorzystanie Zjawiska Stereoskopii
Maciej Zaborowski
13.06.2010
Stereoskopia jest to 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. Najczęstszym, nienaturalnym
zastosowaniem tego zjawiska jest tworzenie iluzji w celach rozrywkowych i innych. Innym jego
użyciem jest dokonywanie pomiarów, głównie w celu uzyskania odległości (trzeciego wymiaru)
punktu
obserwowanego
od
obserwacyjnego
lub
tworzenia
trójwymiarowych
modeli
obserwowanych przedmiotów. Drugie z wymienionych zastosowań wykorzystuje zasadę
twierdzenia odwrotnego dla pierwszego.
Aby stworzyć iluzję widzenia przestrzennego potrzebne są tak zwane pary stereoskopowe,
są to dwa obrazy, które przedstawiają ten sam obszar z różnych punktów widzenia przesuniętych
względem siebie w poziomie - w taki sam sposób w jaki umiejscowione są ludzkie oczy. Te dwa
obrazy należy przedstawić tak aby jedno oko widziało jeden obraz a drugie oko drugi. Istnieją różne
techniki przedstawiania oczom par stereoskopowych, jedną z nich jest użycie obrazu anaglificznego
(kombinacja dwóch obrazów – czerwonego i zielonego lub niebieskiego) przy którym należy użyć
specjalnych okularów, które przepuszczają obraz odpowiedni dla danego oka. Jest to technologia
stosunkowo łatwa w zastosowaniu, niedoskonałością jest natomiast zniekształcanie kolorów. Drugą
techniką jest użycie specjalnych okularów (tzw. shutter glasses) naprzemiennie odcinających
dopływ światła oraz monitora wyświetlającego na przemian obrazy dla lewego i prawego oka.
Kolejna technika - IMAX jest znacznie bardziej zaawansowana technologicznie, wykorzystuje ona
zjawisko polaryzacji fali świetlnej. Pary stereoskopowe są wyświetlane na jednym ekranie z
użyciem fal świetlnych o polaryzacjach obróconych względem siebie o 90 stopni. Ta technika
wymaga użycia okularów z filtrami polaryzacyjnymi. Wyróżniająca się swoją prostotą jest technika
wykorzystująca lustra lub pryzmaty w celu zmiany różnicy w kątach patrzenia obu oczu, zwiększa
to przestrzeń w której można umieszczać pary stereoskopowe. Pozwala to na użycie większych
obrazów, które nie muszą znajdować się blisko twarzy obserwatora – likwiduje to problem
miniaturyzacji.
Zjawisko stereoskopii ma również swoje zastosowania w nauce i przemyśle. Przykładem
takiego zastosowanie są pomiary kształtu powierzchni planety. Za pomocą zdjęć satelitarnych
wybranego obszaru robionych pod różnymi kątami można określić odległość każdego punktu od
satelity. W tym wypadku zdjęcia nie muszą być robione w tym samym momencie gdyż kwestia
nawet kilku dni nie zmieni znacznie ukształtowania terenu. Podobnych pomiarów można
dokonywać z pokładu samolotu, zasada działania pozostaje taka sama.
Praktycznym przykładem z którym osobiście się zetknąłem było określanie punktu
wskaźnika za pomocą dwóch cyfrowych kamer USB oraz programu tworzonego w środowisku
MATLAB. Wskaźnik ten określa pozycję odpowiednich sensorów (dźwięku, temperatury,
przyspieszenia). Dane odczytane z sensora są przedstawiane na ekranie monitora w odpowiednim
punkcie na wykresie 3D oraz zapisywane w pamięci (później do pliku) w postaci macierzy
przedstawiającej sygnał w dziedzinie częstotliwości. Zapisane dane są później analizowane przez
producenta badanego urządzenia a producent wyciąga z nich wnioski i udoskonala urządzenie.
Natura jest często najlepszą inspiracją dla twórców innowacyjnych technologii, widzenie
stereoskopowe może posłużyć jako jeden z wielu przykładów.