사진측량학/사진의 원리, 기하학적 특성

사진의 원리

사진 유제 민감도 : 유제의 할로겐화은 또는 입자 크기와 수에 영향.
- 입자 커지거나 수 적어지면 : 적은 양의 빛으로도 적정 노출을 얻을 수 있다. 그러나 영상은 거칠어지고 해상력 감소.
- 적정노출보다 적은 노출로도 촬영하려면 입자가 더 민감해야 함.
ISO : 감도의 표현.

적정노출

필름 감광도는 이미 정해져 있으므로 조리개와 셔터 스피드로 광량 조절.

f-stop

조리개를 줄이면 d 감소. f값이 늘어난다. 각 조리개는 이전의 광집량의 절반이다. 조리개의 실제 크기는 렌즈의 초점거리 f에 따라 달라질 수 있다.

밝기 인자의 역수.

$f-stop={\frac {f}{d}}$

f : 초점거리
d : 렌즈 구경

d 증가 - 짧은 시간 내에 촬영해야 함(셔터 스피드 증가) - 심도 작아짐(배경 덜 선명). - 렌즈 왜곡 커짐.
빠른 물체를 찍으려면 셔터 속도 빨리 - 광량 많이(d 증가, 충분한 노출) - f stop 감소.
조리개 개방 d 증가 - f stop 감소 - 초점 범위 좁아짐 - 배경 덜 선명. 심도 작아짐
심도란 초점 범위를 말함.(참고 - 네이버 블로그 - 렌즈의 초점길이/화각과 심도)

f/5
f/32

예제

적정노출이 조리개 f-stop 4, 셔터스피드 1/250초이다. 셔터스피드를 1/500초로 할 때 f-stop은 얼마가 되어야 적정노출이 되는가?

셔터스피드가 2배로 빨라졌다. 그럼 동일 적정노출에 대해 광량이 2배 더 많이 들어와야된다. 조리개 개방 면적을 2배해줘야 되니까 조리개 개방 직경 d는 ${\sqrt {2}}$ 배 해주어야 한다. 따라서

$f-stop={\frac {4}{\sqrt {2}}}\doteqdot 2.8$

움직이는 물체에 모션 블러를 주고 싶다면 셔터속도를 느리게 해서 노출시간을 길게 해준다.

사진의 기하학적 특성

정사투영(Orthographic view)와 중심투영(Perspective view)

중심투영 : 사진은 반사광이 렌즈 중심에 모였다가 다시 필름면에 퍼져서 만들어짐. 이런 원리를 중심투영이라 함.
정사투영 : 지도가 표현되는 방식.

기복변위

relief displacement. 대상물에 표고차가 있을 경우 사진 중심으로부터 방사방향으로 사진 상에 변위가 생기는 것.

사진 상 변위를 통해 대상물 표고를 구할 수 있음.

♣♣♣ / 99, 14-3, 16-2 기사

${\frac {\Delta r}{r}}={\frac {h}{H}}$

Δr : 변위량(수평길이와 수직 길이의 비는 같다)
r : 화면 연직점에서 상점까지 거리
H : 비행고도(촬영 고도)
h : 비고

94 기사

${\frac {\Delta r_{max}}{r_{max}}}={\frac {h}{H}}$

Δr_max : 최대변위량
r_max : 최대 화면 연직점에서의 거리 $={\frac {\sqrt {2}}{2}}a$ 원리 생각하면 됨.
a : 사진 크기(한 변)

주점, 연직점, 등각점

16-4 기사 계산문제

사진 지표라는 건 가장자리의 표식들임. 지표끼리 서로 연결한 선이 교차하는 점이 주점

주점 : 렌즈 중심에서 화면에 내린 수선의 발. 주점을 구하려면 사진 지표를 이용(85)
연직점 : 렌즈 중심에서 중력방향으로 그린 광선과 사진면의 교점.(05, 15-1) $mn=f\cdot \tan i$
등각점 : 주점, 렌즈 중심, 연직점이 이루는 각을 이등분한 선이 사진면과 교차하는 점.^[1] $mj=f\cdot \tan {\frac {i}{2}}$ ^[2]^[3](99)

위 세 점에 대해 지상에서 대응하는 세 점은 "지상 XX점"이라고 하고 대문자로 써줌.

시차

무엇? 두 장의 연속된 사진에서 동일 지점 사진상의 변위. 관측위치가 변함으로써 기준계에 대해 대상물의 위치가 변위로 나타나는 것.^[4]

시차차에 의한 변위량(이것도 예제로 나옴)

${\frac {h}{H}}={\frac {\Delta P}{P_{r}+\Delta P}}$

H : 비행 고도
h : 시차(굴뚝의 높이)
ΔP : 시차차 = P_a - P_r
- P_a : 건물 정상의 시차
- P_r : 기준면 시차 $={\frac {I+II}{2}}$

♣♣♣ 예제를 보고도(사진도 보고) 이해할 것. 기선길이 주면 이걸로 푸는거야!!! 까불다 틀리지 말자. / 기사 05, 09, 15-3, 16-1

ΔP가 P_r보다 무시할 정도로 작을 때

${\frac {h}{H}}={\frac {\Delta P}{P_{r}}}={\frac {\Delta P}{b_{0}}}$

ΔP : 시차차
P_r : 기준면의 시차
b₀ : 주점 기선 길이 $=a\left(1-{\frac {p}{100}}\right)$ (두 개 주면 평균해서 쓰면 됨. 04 기사)

입체시

사진은 3차원을 2차원 평면에 표현한 것.

원리 : 두 눈으로 사물을 보듯 동일 지역을 중복시켜 촬영한 두 장의 사진이 있어야 입체시 가능.

시차차(parallax difference) : 거리감을 느끼게 해주는 값. 사진측량에서는 시차차를 이용하여 사물의 높이를 계산할 수 있다.

원활한 입체시를 위한 조건

(기사에도 나옴)

각 사진의 광축은 거의 동일평면 상에 존재
두 사진의 축척이 거의 같아야 함.
기선 고도비(B/H)값이 적당해야 함. 지상 약 0.25 정도. 항공사진 측량에서 1/40 ~ 1/20 정도

입체시 방법

왼쪽 눈으로는 왼쪽 영상만, 오른쪽 눈으로는 오른쪽 영상만 봐야 함.

자연입체시 : 평상 시에 무의식 중에 두 눈으로 하는 입체시.
육안입체시(magic eye) : 매직아이 기법으로 입체시. 장시간은 힘듦.
렌즈식 입체시 : 렌즈식 입체경 사용. 사진과 일정 거리를 유지해야한다는 제한.
입체경식 입체시(Stereoscope) : 반사경, 프리즘, 망원렌즈로 구성된 입체경 사용. 시차측정간이 있어 대상물의 표고를 알 수 있음.
여색입체시 : 중복촬영 사진을 촬영기선만큼 간격을 두어 왼쪽은 파랑, 오른쪽은 빨강으로 중복 프린팅, 보색안경을 쓰고 보면 입체시 가능.
편광 입체시
Computer vision(Liquid Crystal Eye)