立體視覺

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艾菲特光電立體視覺

人的立體感是這樣建立的:雙眼同時(shí)注視某物體,雙眼視線交叉于一點(diǎn),叫注視點(diǎn),從注視點(diǎn)反射回到視網(wǎng)膜上的光點(diǎn)是對應(yīng)的,這兩點(diǎn)將信號轉(zhuǎn)入大腦視中樞合成一個(gè)物體完整的像。不但看清了這一點(diǎn),而且這一點(diǎn)與周圍物體間的距離、深度、凸凹等等都能辨別出來,這樣成的像就是立體的像,這種視覺也叫立體視覺。

欠缺立體視覺者稱為立體盲。

立體視覺是人眼在觀察事物時(shí)所具有的立體感。再進(jìn)一步講,人眼對獲取的景象有相當(dāng)?shù)纳疃雀兄芰Γ―epth Perception),而這些感知能力又源自人眼可以提取出景象中的深度要素(Depth Cue)。之所以可以具備這些能力,主要依靠人眼的如下幾種機(jī)能:

1. 雙目視差(Binocular Parallax)

由于人的兩只眼睛存在間距(平均值為6.5cm),因此對于同一景物,左右眼的相對位置(relative position)是不同的,這就產(chǎn)生了雙目視差,即左右眼看到的是有差異的圖像。

2. 運(yùn)動(dòng)視差(Motion Parallax)

運(yùn)動(dòng)視差是由觀察者(viewer)和景物(object)發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)(relative movement)所產(chǎn)生的,這種運(yùn)動(dòng)使景物的尺寸和位置在視網(wǎng)膜的投射發(fā)生變化,使產(chǎn)生深度感。

3. 眼睛的適應(yīng)性調(diào)節(jié)(Accommodation)

人眼的適應(yīng)性調(diào)節(jié)主要是指眼睛的主動(dòng)調(diào)焦行為(focusing action)。眼睛的焦距是可以通過其內(nèi)部構(gòu)造中的晶狀體(crystal body)進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)的。焦距的變化使我們可以看清楚遠(yuǎn)近不同的景物和同一景物的不同部位。一般來說,人眼的最小焦距為1.7cm,沒有上限。而晶狀體的調(diào)節(jié)又是通過其附屬肌肉的收縮和舒張來實(shí)現(xiàn)的,肌肉的運(yùn)動(dòng)信息反饋給大腦有助于立體感的建立。

4. 視差圖像在人腦的融合(Convergence)

雙眼圖像的融合過程,首先要依靠雙眼在觀察景物的同一會(huì)聚機(jī)制(converging action),即雙眼的著眼點(diǎn)在同一點(diǎn)上。這種機(jī)制使得人的左右眼(人的左右眼距是確定的)和在景物上的著眼點(diǎn)(左右眼分別到著眼點(diǎn)的光軸—z-axis與雙眼距線段構(gòu)成的兩個(gè)夾角是確定的)在幾何上構(gòu)成了一個(gè)確定的三角形。通過這個(gè)三角形我們就可以判斷出所觀察的景物距人眼的距離了。為實(shí)現(xiàn)這種機(jī)制,人眼肌肉需要牽引眼球轉(zhuǎn)動(dòng),肌肉的活動(dòng)再次反饋到人腦,使雙眼得到的視差圖像在人腦中融合。

除了以上的幾種機(jī)能外,研究表明人的經(jīng)驗(yàn)和心理作用也對景象的深度感知能力有影響,比如說圖像的顏色差異、對比度差異、景物陰影甚至是所觀看顯示器的尺寸和觀察者所處的環(huán)境,但這些要素相對上述機(jī)能來講,在建立立體感上是微不足道的。

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