ITRN20100048A1 - Metodo per la generazione di stereocoppie al fine di realizzare anaglifi indefinitamente estesi con caratteristiche innovative - Google Patents

Description

TITOLO “ metodo per la generazione di stereocoppie al fine di realizzare anaglifi indefinitamente estesi con caratteristiche innovative”

DESCRIZIONE dell'invenzione:

Stato attuale :

Le rappresentazioni anaglifiche , o anaglifi , sono utilizzate da oltre un secolo per rendere l’illusione della terza dimensione osservando immagini bidimensionali . Si fondano sulla capacita’ del nostro cervello di ricostruire la profondità' di una scena analizzando le immagine prospettiche , leggermente differenti, che i nostri occhi gli inviano. La distanza fra le nostre pupille (6,5 cm in media) e' ideale per controllare i movimenti delle nostre mani ( ca 50-80 cm). Due fotografie riprese da due punti discosti orizzontalmente mantenendo le proporzioni umane rispetto alla distanza del soggetto e mantenendo gli assi ottici paralleli, costituiscono una stereocoppia, Negli anni sono stati messi a punto diversi dispositivi per assegnare ad ogni occhio l'immagine corrispondente della stereocoppia. L’anaglifo e’ uno di questi. Per realizzarlo si stampano sullo stesso foglio le due immagini della stereocoppia, sovrapposte: una di un colore e l’altra di colore complementare (generalmente rosso e cyan, ma anche altri colori). L’osservatore indossa un paio di occhiali con una lente di un colore dell’anaglifo ( es rosso) e l'altra di colore complementare ( es cyan). Il filtro impedisce la vista dei particolari dello stesso colore e permette la visione del solo colore complementare . Un occhio vede l’immagine rossa e l’altro l'immagine cyan . Il cervello basandosi sulla leggere differenze prospettiche delle due fotografie ricostruisce il modello tridimensionale.

La Fig 1. mostra le relazioni geometriche che entrano in gioco per la realizzazione di un anaglifo:

con OS e OD sono indicati gli occhi Sinistro e Destro posti ad una distanza reciproca H, Il loro asse ottico e' indicato con J. Con XY si indica il piano orizzontale posto a distanza L dagli occhi.

Dal piano XY emergono perpendicolarmente dei pioli alti Z, la cui distanza reciproca e’ G. Il raggio visivo, uscente dall' occhio OS e passante per la sommità’ del piolo E intercetta il piano XY ad una distanza A dal piede del piolo. Mentre il raggio da OS passante per la sommità’ del piolo D lo intercetta XY ad una distanza B dal piede. La lunghezza dei segmenti A e B e’ diversa . E' in funzione della distanza L dell'occhio dal piano e della distanza della sommità' del piolo dall'asse ottico J. Questa e’ la geometria base per la realizzazione di un ' immagine della stereocoppia.

L'occhio destro OD vede l'estremità' del piolo D proiettata a distanza C dal piede. Valgono le stesse considerazioni fatte precedentemente per l'occhio Sinistro .

Si noti , con riferimento al piolo D, che il rapporto fra le distanze B e C e' in funzione della distanza H fra gli occhi .

Per realizzare l'immagine del piolo D, vista dall’occhio destro OD, si traccera' dal piede un segmento lungo C, di colore rosso , su un foglio giacente sul piano X. Per realizzare l'immagine relativa all' altro occhio , si traccera’ da! piede di D un segmento lungo B, di colore cyan, sullo stesso foglio.

La Fig 2 mostra l’immagine vista dall' occhio destro , indicata con a) e quella dell'occhio sinistro , indicata con b). Si noti che a causa della proiezione prospettica la proiezione della sommitata' dei pioli ha una componente nel senso della congiungente i centri degli occhi, ma anche una componente perpendicolare a tale segmento : questa componente non collabora alla resa tridimensionale.

Il fitlro cyan posto davanti all’ occhio destro OD mostra solamente i segni rossi e viceversa. Ogni occhio riceve l'immagine che gli compete ed il cervello ricostruisce la scena tridimensionalmente.

Variando la distanza H fra gli occhi la tridimensionalità' viene esaltata o diminuita.

Quanto detto rimane valido anche se si sostituisce l'occhio con una macchina fotografica o analogo strumento.

Per una buona visione dell'anaglifo bisogna mettersi in una posizione tale per cui il rapporto distanza fra gli occhi H e distanza di questi dal piano dell'anaglifo XY sia simile a quello utilizzato per la realizzazione dell'Immagine anaglifica. Anche gli assi ottici degli occhi debbono essere nella corretta posizione.

Nella pratica si osserva l'anaglifo mettendosi di fronte ad esso, centralmente, ed avvicinandosi o allontanandosi fino a trovare la giusta visione. Il cervello e’ abbastanza elastico da tollerare approssimazioni.

I vantaggi di questa rappresentazione sono molteplici : La ricostruzione e' rigorosa , al punto tale che si possono ricavare misure precise di distanze e di altezze . La visione stereoscopica e' ottimale perche' e' somma di due immagini prospettiche.

Ci sono pero' anche alcuni svantaggi:

-La visione e' limitata alla zona di sovrapposizione dei coni visivi che si dipartono dai punti OD e OS.

-Non e' possibile rappresentare con continuità' zone estese affiancando piu' anaglifi a causa della pluralità' di coppie OD-OS.

- effettuare misure e’ complesso in quanto si devono conoscere con precisione i punti OD e OS , la posizione degli assi ottici e la distanza del piano. I calcoli de effettuare per trovare le coordinate di ogni punto sono relativamente complessi , tali da richiedere l’uso di elaboratori.

INVENZIONE: L’invenzione proposta elimina gli svantaggi sopra riportati: Essa consiste nel realizzare le stereocoppie, da utilizzare successivamente per gli anaglifi, applicando ad ogni punto dell'immagine uno spostamento verso destra , o verso sinistra, direttamente proporzionale alla quota di quel punto. E’ una proiezione parallela, inclinata di un angolo costante rispetto al piano di riferimento. Non vengono utilizzate proiezioni prospettiche. Con riferimento alla Fig.3 e con riferimento alla generazione dell'immagine per l'occhio Sinistro si vede come le sommità' dei pioli D ed E , poste a quota Z rispetto ai piano XY, vengano proiettate su tale piano sempre a distanza A dal proprio piede. Equivale a dire che ì raggi visivi sono sempre paralleli fra di loro, ovvero che il loro punto di convergenza e' all'infinito. Analogamente per l'altro occhio. La Fig.4 mostra l'immagine dei pioli cosi generata. Lo scostamento viene calcolato solamente lungo una direzione: quella della congiungente gli occhi dell'osservatore. La coppia di immagini cosi’ realizzata , pur non essendo geometricamente rigorosa , contiene informazioni sufficienti per permettere al cervello di ricostruire il modello tridimensionale verosimile.

La Fig 5 mostra lo schema per la generazione dalle mappa topografica di un gruppo montano .

Vengono schematizzate due montagne alte rispettivamente H1 e H2 , viste lateralmente : i profili a linea continua rappresentano le montagne originarie, i profili a linea tratteggiata e punteggiata rappresentano le stesse montagne dopo che ogni loro punto ha subito uno scostamento verso sinistra e verso destra proporzionale alia loro altezza : i rapporti s1/H1 e s2/H2 sono uguali.

La Fig.6 mostra le due montagne, viste dall’alto a scostamento avvenuto , rappresentate per mezzo delle loro curve di livello. Per ottenere un anaglifo su carta, le linee tratteggiate dovranno essere continue e di colore rosso o cyan, mentre quelle punteggiate, anch’esse continue, ma de! colore complementare cyan o rosso .

L'anaglifo realizzato con questo metodo ha i seguenti vantaggi :

-Può' essere esteso indefinitamente nelle due direzioni non avendo centri prospettici da rispettare.

-E’ relativamente semplice da generare , abbisognando per ogni punto delle sole coordinate x.y.z.

-Può' essere realizzato in scale diverse per mezzo di semplice ingrandimento.

-Può' essere osservato da varie distanze, non dipendendo dalla distanza L di cui alla Fig.1. -E’ preciso in quanto la deformazione e’ sorretta da semplici leggi lineari controllabili facilmente.

-Si possono effettuare misure direttamente sull'anaglifo, a meno del fattore di scala.

In generale la distanza fra due punti A e B e’ data dalla semisomma della distanza fra le immagini “destre” di A e B e la distanza fra le immagini “sinistre” degli stessi punti. Cioè’ , con rif alla fig.5 , da (d1+d2)/2 . La stessa figura mora come sia agevole calcolare la quota di un punto A , dividendo s1 per la tangente dell’angolo (costante) usato per la generazione dell'immagine : analogamente per B.

Esempi di Applicazioni Industriali:

In generale questo metodo di generazione di “anaglifi basati su proiezioni con raggi proiettivi paralleli” , che per brevità’ indico col nome di “anaglifi paralleli” trova applicazione in tutti i casi in cui siano necessari anaglifi molto estesi, precisi, osservabili da vicino, quali mappe di reti ed impianti estesi, rappresentazioni di fregi in bassorilievo molto estesi, rappresentazioni del territorio.

In particolare nel settore della produzione di carte geografiche e topografiche la ormai diffusa esistenza di modelli numerici del terreno e di fotografie georeferenziate permette di automatizzare il processo, ottenendo anaglifi estesi di grande percezione tridimensionale a costi contenuti ed in tempi ragionevoli. La tridimensionalità’ e’ particolarmente apprezzata nelle zone montagnose e quindi utile agli editori di carte escursionistiche , ciclistiche , ma anche ai servizi di controllo del territorio ed ambiente ed in genere a tutti coloro che devono comunicare informazioni geografiche .

La produzione di “anaglifi paralleli” per fregi e bassorilievi e’ utile anche nel settore della documentazione dei beni culturali, esposizione museale, editoria d’arte.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1) la generazione di immagini ottenute proiettando ogni punto di un modello tridimensionale su un una superficie per mezzo di raggi proiettivi paralleli fra loro. Ovvero la generazione di immagini ottenute traslando ogni singolo punto di un modello originale , lungo una direzione , di una quantità’ proporzionale alla sua quota rispetto al piano dell’immagine.
2. 2) La generazione di stereocoppie di immagini, la prima ottenuta proiettando ogni punto di un modello tridimensionale su un un piano per mezzo di raggi proiettivi paralleli fra loro e la seconda per mezzo degli stessi raggi proiettivi ma ognuno ruotato di 180° attorno all’asse perpendicolare al piano dell'immagine passante per il punto da proiettare. Ovvero la generazione di stereocoppie di immagini, la prima ottenuta traslando ogni punto del modello originale di una quantità’ proporzionale alla sua quota rispetto al piano dell'immagine lungo una direzione prestabilita, la seconda ottenuta traslando gli stessi punti dell’originale delia stessa quantità’ della prima immagine , lungo la stessa direzione , ma nel senso inverso.
3. 3) L’uso di modelli numerici o digitali del terreno ed immagini georeferenziate per realizzare tali stereocoppie di immagini.
4. 4) L’uso di modelli numerici tridimensionali di qualsiasi oggetto realizzati mediante programmi per elaboratore o/e rilevati con strumenti, per realizzare tali stereocoppie di immagini.
5. 5) L'uso di immagini bidimensionali ed informazioni sulla quota dei singoli punti espressa in qualsiasi maniera univoca, per realizzare tali stereocoppie di immagini.
6. 6) L’uso di tali stereocoppie per realizzare anaglifi di carte geografiche , topografiche ed in genere rappresentazioni anaglifiche di territori e di forme tridimensionali di qualsiasi tipo .
7. 7) L’uso di tali stereocoppie per realizzare anaglifi di bassorilievi, pareti rocciose, di impianti industriali estesi, reti tridimensionali, fregi , sculture , elementi architettonici.
8. 8) La realizzazione di anaglifi di grandi dimensioni realizzati unendo fra loro, per semplice accostamento, anaglifi piu’ piccoli ottenuti da tali stereocoppie .