《深度感知》作者:Michael Kalloniatis和Charles Luu

Michael Kalloniatis和Charles Luu

立体观测

立体视觉指的是我们欣赏深度的能力,即区分物体之间具有明显物理位移的相对距离的能力。用一只眼睛(单眼线索)就可以辨别物体的相对位置。然而,正是眼睛的侧向位移提供了对同一物体的两种略有不同的视图(完全不同的图像),并允许敏锐的立体深度辨别。

单眼线索

几个强单目线索允许判断相对距离和深度。这些单目线索包括:

  1. 相对大小
  2. 席间
  3. 直线透视图
  4. 天线的角度来看
  5. 光和影
  6. 单眼运动视差

相对大小:视网膜图像的大小使我们能够根据过去和现在的经验以及对相似物体的熟悉程度来判断距离。随着汽车的行驶,视网膜图像变得越来越小。我们把这解释为汽车越来越远。这被称为尺寸恒定。一辆小汽车的视网膜图像也被解释为一辆远处的汽车(图1)。

图1。相对大小。一辆小汽车的视网膜图像被认为是遥远的

干涉:当物体重叠时,就会出现插入提示。重叠的对象被认为是更远的(图2)。

图2。席间。据报道,蓝色的圆更近,因为它与红色的圆重叠

线性透视:当已知距离的物体与一个越来越小的角度相对时,就被解释为距离更远了。平行线如公路、铁路线、电线等随着距离的增加而汇合(图3)。

图3。线性透视。平行线,如铁路线,随着距离的增加而收敛

天线的角度来看:物体的相对颜色给我们提供了距离的一些线索。由于大气中蓝光的散射,形成了蓝光的“墙”,远处的物体呈现出更多的蓝色(图4)。因此远处的山呈现出蓝色。物体的对比也提供了它们距离的线索。当光的散射模糊了物体的轮廓时,物体就被认为是遥远的。当大气晴朗时,人们会觉得山离我们更近。

图4。空中的视角。远处的山显得更蓝了

光与影:高光和阴影可以提供物体的尺寸和深度信息(图5)。因为我们的视觉系统假设光来自上方,如果图像倒过来看,会得到完全不同的感觉。beplay体育公司

图5。高光和阴影提供关于深度的信息

单眼运动视差:当我们的头部左右移动时,不同距离的物体以不同的相对速度移动。近的物体与头部运动的方向相反,远的物体与头部运动的方向一致。

双眼线索

立体视觉是深度知觉的重要双目线索。单眼不能产生立体视觉,这是由于双眼视网膜在Panum融合空间内的差异。立体视是由双眼视网膜视差产生的深度知觉。因此,两个物体刺激Panum融合区不同的(不对应的)视网膜点。

融合描述神经过程,把视网膜图像在两个眼睛形成一个单一的图像。融合发生允许单双眼视觉。融合发生在物体相同的情况下。当物体是不同的,压制,叠加或双目(“视网膜”)竞争可能发生。抑制是为了消除一个图像以防止混淆。叠加的结果是一个图像呈现在另一个图像之上。双眼对抗描述了两只眼睛的交替抑制,导致对两个图像的交替感知。这通常发生在呈现给两只眼睛的线条在方向、长度或厚度上不同的时候。当一只眼睛呈现水平线而另一只眼睛呈现垂直线时,就会出现双目竞争的例子。双眼竞争发生在线的交点处,也存在一些抑制(图6)

图6。(a)通过在你和屏幕之间放一支笔来展示双目竞争。把你的眼睛放在笔尖上,注意到两条杠合并了。你可能需要慢慢地将笔从屏幕移向你。(b)第(a)项结果

Panum熔解的面积是双目单视区域。在帕纳姆融合区以外,出现生理性复视。使用单视法确定horopter,可以确定Panum的面积(图7)。

图7。单视法是在40厘米的距离上确定单双眼视觉区域。Panum的融合区位于单双眼视觉区域的内外界限之间

视网膜的差距:视网膜异位点是指产生不同主视方向和复视的视网膜点。然而,Panum融合区(单双眼视觉区)内的视网膜视差可以融合导致单视。视网膜视差是立体深度感知的必要条件,因为立体深度感知是由细微不同的图像融合而成的。由于我们眼睛的横向移位,由于每只眼睛对同一物体的感知不同,因此视网膜图像略有不同。

用于测量立体视的临床试验

有两组临床测试用于测量立体视觉。这是轮廓立体检验和随机点立体检验。随机点立体图最早由Julesz(1960)用于消除单眼线索。由于没有轮廓,只有在双眼融合发生时才能欣赏深度知觉(立体视觉)。使用了两个立体视觉过程,即局部立体视觉和全局立体视觉。局部立体视的存在是为了评价两个水平方向不同的刺激。这个过程对于等高线立体测试是足够的。当需要在较大的视网膜区域内对对应点和异点进行评价和关联时,需要对随机点立体图进行全局立体定位。

在临床中使用的轮廓立体试验的一个例子是Titmus苍蝇立体试验。在Titmus Fly立体测试中,水平视差通过矢量技术呈现(Fricke and Siderov, 1997)。当测试一个40厘米的苍蝇有3600秒的弧度视差;动物的视差在400 - 100秒的弧度范围内,Wirt环的视差在800 - 40秒的弧度范围内(图8)。

图8。Titmus Stereotest飞

临床中使用的随机点立体检验的例子有弗里斯比立体检验、随机点立体检验、随机点E立体检验和朗立体检验。Frisby Stereotest(图9)使用真实深度来确定立体视敏度。使用了三种不同厚度的有机玻璃。四个几何形状的正方形画在有机玻璃的一面。在其中一个正方形中,有机玻璃的另一侧画着一个几何形状的圆。randdot(图10)和Random-dot E都使用交叉偏振滤波器。视差也被构造成矢量图。randdot Stereotest使用改进的动物和带有随机点背景的环形设计来消除单目线索。朗立体测试使用全景图技术(Fricke and Siderov, 1997)来表示视差,因此不需要过滤器。病人被要求在郎氏立体测验上识别图片。 The Lang II Stereotest has a monocularly visible shape on it (figure 11).


图9。的天外飞仙Stereotest

图10。的Randot Stereotest

图11。朗二世

所有的测试都通过要求患者识别具有立体深度的正确目标(带视差的目标)来提供立体视敏度的测量。在计算立体视敏度时,需要考虑工作距离和瞳间距离。双眼视力障碍或单眼屈光不正的患者在深度辨别测试中表现不佳。

Acknowlegements

我们要感谢Tim Fricke提供的图8-11。

参考文献

Fricke TR和Siderov J(1997)立体视、立体视测试及其与视力筛查和临床实践的关系。Exp Optom。80: 165 - 172。

计算机生成模式的双眼深度感知。贝尔系统技术公司1960;39:1125-1162.2。

摩西RA和哈特WM (1987)眼睛的阿德勒生理学,临床应用,8th艾德.圣路易斯:c.v.莫斯比公司。

媚眼KN (1950)双目视觉研究.伦敦:桑德斯。1950年版

施瓦茨SH (1999)视觉感知,2nd艾德。康涅狄格州:阿普尔顿和兰格。

最近更新:2007年6月6日。

作者

迈克尔Kalloniatis1958年出生于希腊雅典。他获得了墨尔本大学的视光学士学位和硕士学位。他在休斯顿大学视光学院获得博士学位,以研究猴子视觉系统中的颜色视觉处理。beplay体育公司博士后培训在休斯顿的德克萨斯大学继续,师从罗伯特·马克博士。正是在这一时期,他对视网膜神经化学产生了浓厚的兴趣,但他也保持着一个活跃的视觉心理物理学研究实验室,专注于色彩视觉和视觉适应。在他最近搬到新西兰之前,他曾是墨尔本大学视光与视觉科学系的教员。Kalloniatis博士现在是奥克兰大学视光与视觉科学系的Robert G. Leitl视光教授。电子邮件:m.kalloniatis@unsw.edu.au

作者

查尔斯灾区1974年出生于越南参苴。他在墨尔本接受教育,并于1996年获得墨尔本大学的视光学位,随后在维多利亚视光学院进行临床住院治疗。在此期间,他完成了研究生培训,并获得了临床验光研究生文凭。他的专业领域包括低视力和隐形眼镜。在他担任验光师期间,他与Michael Kalloniatis博士合作,教授验光学生,并组装了“独眼”。Cyclopean Eye是一个基于网络的交互式单元,用于验光学本科生的视觉科学教学。他目前是墨尔本大学视光与视觉科学系的私人验光诊所和访问临床医生。