3.1 Stéréoscopie

Paire stéréoscopique dessinée à la main

C'est Giovanni Battista della Porta qui, le premier, tenta de réaliser une image stéréoscopique vers l'an 1600. Plus récemment, des artistes, comme Magritte dans sa toile «L'homme au journal» (1928, Tate Galery, Londres) et Dali dans «Gala en Christ» (1978, Musée Ludwig, Cologne), ont créé des peintures stéréoscopiques qui présentent les perspectives gauche et droite. Les techniques de dessin et de peinture furent couramment utilisées pour créer un effet de tridimensionnalité, jusqu'à ce que l'invention de la photographie ne les rende caduques au cours du XIXe siècle.

Le premier appareil stéréoscopique

L'invention de la photographie en 1822 a ouvert la voie à la mise au point des stéréoscopes. Le premier appareil stéréoscopique, qui consistait en un simple dispositif à deux miroirs, a été proposé par Sir Charles Wheatstone en 1838. Ce dispositif simple permettait à un observateur de regarder des images stéréoscopiques plus grandes que l'écart interpupillaire moyen, soit environ 5,6 cm.

Son idée fut reprise et améliorée par Sir David Brewster qui, en 1849, construisit un stéréoscope pratique utilisant des prismes au lieu des miroirs du modèle précédent.

un stéréoscope pratique utilisant des prismes

Oliver Wendell Holmes améliora le stéréoscope en y ajoutant des oculaires comportant des lentilles convexes (Okoshi, 1976). Ces lentilles améliorent grandement la perception de la profondeur. Lorsqu'on regarde une image plate, c'est l'indicateur d'accommodation qui dit à l'observateur que l'image est effectivement plate. L'ajout d'une lentille convexe réduit l'importance de l'accommodation, mais augmente l'impression de profondeur due à la parallaxe binoculaire et à la convergence.

système stéréoscopique

Les stéréoscopes nous permettent de voir en trois dimensions parce qu'ils renforcent les indicateurs physiologiques que sont la parallaxe binoculaire et la convergence. Un système stéréoscopique est conçu de telle sorte que les deux yeux sont obligés de voir en même temps deux images prises de deux angles différents. Les stéréoscopes modernes vont des modèles de poche relativement peu coûteux, qui utilisent seulement des lentilles convexes, aux appareils beaucoup plus complexes et sophistiqués qui utilisent des miroirs, des prismes et des lentilles convexes.

stéréoscopes modernes

On utilise les stéréoscopes dans de nombreuses disciplines : cartographie, génie, foresterie, géologie, hydrologie, etc. Afin d'accroître leur compréhension qualitative des milieux sur lesquels ils font des recherches, les scientifiques utilisent des stéréoscopes autant sur le terrain que dans les laboratoires et les bureaux. La stéréoscopie est également nécessaire à la plupart des activités cartographiques.

système de stéréorestitution

Les 40 dernières années ont vu le développement des systèmes de stéréorestitution. Le concept de ces systèmes a été développé en 1957 par U.V. Helava, alors qu'il travaillait au Conseil national de recherches du Canada.

Les principes de photogrammétrie, c'est-à-dire les conditions de colinéarité et de coplanarité, résolvent mathématiquement la relation entre les coordonnées sur une image dans un système de référence en deux dimensions, et les coordonnées au sol des objets dans le monde réel tridimensionnel. L'application de ces concepts mathématiques, de concert avec le développement des ordinateurs, a permis la construction de systèmes de stéréorestitution analytiques et numériques. Le matériel et les logiciels utilisés pour transformer l'information tirée d'images numériques 2-D en données 3-D ont ouvert la voie à l'automatisation des activités de cartographie. Les personnes intéressées trouveront des descriptions détaillées des stéréorestituteurs analytiques et numériques dans divers manuels, dont la dernière édition du Manual of Photogrammetry, publiée par l'American Society for Photogrammetry and Remote Sensing.

système de stéréorestitution analytiques et numériques

Les systèmes photogrammétriques numériques permettent de faire de la stéréoscopie sur écran d'ordinateur, à partir d'images stéréoscopiques optiques et numériques. Les images du couple stéréoscopique peuvent être séparées de manière spatiale, radiométrique ou temporelle. La séparation spatiale s'effectue par utilisation de deux écrans ou d'un écran divisé, et d'un système optique utilisant des miroirs et / ou des lentilles convexes. La séparation radiométrique peut être réalisée par des techniques d'anaglyphes ou de polarisation, et au moyen de lunettes colorées ou polarisées. La séparation temporelle s'effectue par affichage alterné des deux images.

La séparation temporelle

Les articles de Helava (1990), Dowman et al. (1992) et Heipke (1995) décrivent les tout derniers postes de travail photogrammétriques numériques.