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Qu'est ce que la stéréoscopie ? La définition du dictionnaire (petit Robert): p

Qu'est ce que la stéréoscopie ? La définition du dictionnaire (petit Robert): procédés permet- tant d'obtenir l'impression de relief. Cette définition correspond à l'étymologie du mot (stereo = solide, scopie = observer). L'habitude courante est plus restrictive, en effet les premiers procédés de vision du relief utilisaient deux images. Les procédés qui vinrent ensuite (holographie, réalité virtuelle..) traduisent une complexité technique bien différente. Pour la suite de ce document on considérera la stéréoscopie comme l'ensemble de tous les procédés permettant de comprendre le relief à partir de deux images. AME 6602 Acquisition des données spatiales La stéréoscopie Table des matières : 1.Principe. 2.Rôle des images stéréoscopiques Mémoriser plus précisément. L’hyper stéréoscopie. La stéréophotogrammétrie. 3.Construction des images stéréoscopiques Images de synthèse Doubles photos Appareils spécialisés. 4.Présentation des images stéréoscopiques Vue parallèle ou croisée Stéréoscopes divers. Anaglyphes. Lumière polarisée. Écran/lunettes synchronisés. 5.Construction des anaglyphes. 6.Sites reliés. Claude Parisel, mars 2004. 2 1. Principes : Pour illustrer le principe de la stéréoscopie je citerais un article de Pierre Drap du Gamsau sur les principes de la photogrammétrie : L’interprétation de la stéréoscopie comme génératrice de la perception du relief date du XIIe siècle. C’est à l’aide des travaux de Kepler sur l’image rétinienne que Huygens peut poser le problème en termes modernes et avancer des hypothèses maintenant plausibles. En effet nos deux yeux fournissent à notre cerveau deux images non superposables, du fait de l’écartement interpupillaire, mais dans la plupart des cas, quand notre cerveau fonctionne correctement, hors de l’emprise de l’alcool par exemple, il nous restitue une seule image : celle de notre oeil directeur. Une seule image, certes mais avec une valeur ajoutée : le relief de la scène observée. Cette perception de la profondeur est à différencier de l’analyse rationnelle de la scène, qui fournit, elle aussi, des renseignements sur la profondeur : étude des parties cachées, connaissance a priori de la taille des objets observés, comparaison de leurs diamètres apparents, etc. La perception du relief est une saisie non intellectuelle de la profondeur de la scène observée. Ce sentiment est une sensation personnelle, l’acuité stéréoscopique n’est pas directement liée à l’acuité visuelle, elle est une caractéristique de l’individu, une traduction de la capacité de fusionnement de deux images non superposables. Lorsqu’un observateur examine avec ses deux yeux un objet A, deux images " ressemblantes " a1 et a2 se forment en deux points différents des deux rétines. Le cerveau de l’observateur fusionne ces images et ne fournit à la conscience qu’une seule image. Plaçons un deuxième objet B entre l’observateur et l’objet A, assez éloigné de celui-ci. L’observateur continuant à fixer A, voit une image double de l’objet B. Si B se rapproche de A, son image est de moins en moins dédoublée, et arrivé à une petite distance de A, ce dédoublement disparaît, c’est-à- dire que le cerveau est alors capable de fusionner simultanément les deux images de A et B’. Dans cette zone autour de A, le cerveau interprète les disparités entre les images, et les traduit en différence d’éloignement. L’observateur perçoit avec une grande sensibilité les différences d’éloignement des objets qui se trouvent dans la zone d’observation stéréoscopique. Cette sensibilité est fonction de la valeur de l’angle formé par les rayons homologues à l’intersection du point observé. Ainsi la 3 sensibilité de l’observation stéréoscopique dans la profondeur sera plus grande à courte distance des yeux (les objets tenus dans la main tels du fil et une aiguille) qu’à une distance plus grande (faire un créneau avec un camion entre deux voitures déjà stationnées). Pour conserver une sensibilité stéréoscopique toujours acceptable pour satisfaire à la qualité de la mesure, la stéréo-photogrammétrie, dans sa phase de prise de vues, exagère volontairement l’angle d’intersection des deux visées. Pour ce faire, le rapport entre la distance séparant les deux points de vue (base) et la distance à l’objet (éloignement) est choisi proche de 2, de façon à obtenir un angle d’intersection proche de 90 degrés (cf. Figure 19). On obtient ainsi une hyper stéréoscopie, où le relief perçu est exagéré, qui permet d’obtenir une précision d’observation presque aussi bonne dans la profondeur que dans le plan. Il faut noter que le sentiment de profondeur apparaît en comparant les visions d’une même scène depuis deux points de vue différents. Le résultat, la synthèse de ces deux points de vue, l’observation simultanée de ces deux images planes nous offrent une nouvelle dimension qui n’existait dans aucune des deux images et nous permettent de reconstituer un modèle de l’espace 3D que nous observons. 4 2. Rôle des images stéréoscopiques Le premier rôle que l’on pourrait retenir c’est celui de mémoriser plus précisément qu’une simple photographie la saisie de la réalité. Une photographie simple permet de mémoriser cette fourmi de synthèse comme on le ferait d’un bâtiment, d’un paysage, d’un personnage ou d’un événement. De même que la photographie couleur permet d’enregistrer une perception plus complète de ce que l’on voit, la stéréoscopie permet d’enregistrer la perception de la profondeur en plus. fig.3 Image de synthèse noir et blanc fig.4 Image de synthèse stéréoscopique. 5 Cette sensation de profondeur peut d’ailleurs être exagérée en écartant les prises de vue à une distance plus grande que l’écartement entre nos yeux. On obtient ce que l’on nomme une Hyper stéréo où la sensation de profondeur est plus grande que nature et permet ainsi de mieux percevoir le moindre dénivelé. fig.5 Image gauche et droite prises à 5 mètres de différence fig.6 Anaglyphe obtenue à partir des deux images précédentes. 6 On l’utilise aussi en stéréophotogrammétrie. La vision stéréo combinée avec la photogrammétrie permet de saisir directement des points homologues sur deux photographies en se fiant à la perception stéréoscopique de l’usager. Par exemple, lors du relevé d’un terrain, le déplacement d’un point virtuel, à hauteur constante, sur l’image stéréoscopique de ce terrain permet de percevoir si ce point flotte au dessus du terrain ou, au contraire, entre dans le sol. Si l’usager se maintient à la surface, il peut alors, tracer une courbe de niveau sur ce terrain. fig.7 Environnement de stéréophotogrammétrie sur TYPHON. 7 3. Construction des images stéréoscopiques. 3.1. Images de synthèse d’un modèle Il est devenu très facile aujourd’hui de produire des images de synthèse en stéréo du modèle 3D que l’on a établi. Il suffit de réaliser deux images de synthèse, chacune étant définies par la position de l’observateur et la position du centre de visée. Il est préférable de choisir la deuxième ligne de visée de telle façon qu’elle soit un translation latérale de la première de façon à pouvoir recouper plus facilement les images pour faire une anaglyphe par la suite. Plus la translation est forte plus l’effet de profondeur sera grand mais, pour garder un certain réalisme on peut retenir une translation entre 1/30 ème et 1/100 ème de la distance observateur-objet. Une fois les deux images de synthèse obtenues, elles peuvent être traitées diversement pour l’enregistrement et le visionnement comme ici en anaglyphe. Fig.8 anaglyphe de synthèse d’un dôme géodésique. 8 3.2. La photographie A la prise de vue nous pouvons : utiliser un seul appareil que l'on déplace pour prendre les deux photos. utiliser deux appareils synchronisés (câble de commande électrique, radiocommande, ...) ou un appareil à deux objectifs construit pour. utiliser un objectif incorporant un système de prismes ou miroir ou de filtres colorées pour obtenir deux images en une seule prise. Dans les deux premiers cas il faut respecter certaines règles. Voici le texte sur l’utilité de la stéréoscopie de P.Gidon : Comment réaliser de bonnes photos stéréoscopiques ? Le choix de la base, le cadrage, et les réglages de l'appareil sont les paramètres principaux à surveiller avant de prendre une stéréo. Ils sont très importants et plus difficile à maîtriser que dans la photo traditionnelle. Une imperfection de ses réglages et la stéréo est difficile à voir. C'est pour moi la première cause de la désaffection pour ce système. Prenons les dans l'ordre. Le choix de la base : Les yeux sont espacés de 6,4 cm en moyenne. Pour obtenir un relief réaliste il faut prendre 2 photos avec un objectif de focal dite normale (50 mm pour film 24 x 36 mm) espacées de 6,4 cm. Mais ceci n'est pas absolu, on a généralement intérêt, pour une telle base, à prendre des objectifs plus courte focale (plus grand angle) en vue d'une présentation très agrandie pour que le spectateur ne soit pas gêné par le cadre de l'image qui n'est pas en relief. Il n'est pas forcément intéressant de faire du relief réaliste car, pour les objets à plus de 20 m et à moins de 20 cm, nous ne discernons pas le relief par la stéréoscopie mais par les autres mécanismes de la vision. Il est alors intéressant de choisir une autre base. La règle a respecter : faire une base de 1/100 ième de la distance au centre du cadrage. Le centre du cadrage est difficile à définir dans certaines conditions. Par exemple si vous voulez obtenir le uploads/Geographie/ la-stereoscopie-claude-parisel.pdf