Стереоскопічний зір людини, методи його визначення і картинки
Механізми стереоскопічного зору
Опуклий ділянку стіни виглядає у верхній своїй частині більш світлим, коли джерело світла розташований вище, а ось поглиблення в її поверхні виглядає у верхній частині більш темним.
Відстань предмета можна визначити з такого важливого ознакою, як паралакс руху. Це удаване відносне зміщення більш далеких і близьких предметів при русі головою в різних напрямках (вгору і вниз або вправо і вліво). Всі мали можливість спостерігати «залізничний ефект»: якщо дивитися з вікна потяга, здається, що швидкість предметів, які розташовані ближче, велика, ніж тих, які знаходяться на великій відстані.
стереопсіса
Критерієм віддаленості предметів є величина акомодації ока (напруга циліарного тіла і ціннових зв'язок, які керують кришталиком). Про віддаленості об'єкта спостереження також можна судити по посиленню дивергенції або конвергенції. Всі перераховані вище показники віддаленості, за винятком передостаннього, бінокулярні. Найбільш важливим механізмом сприйняття глибини простору є стереопсіса. Він залежить від можливості спільного використання двох очей. Справа в тому, що, коли людина розглядає будь-яку тривимірну сцену, кожен його очей формує кілька неоднакові зображення на сітківці. В процесі стереопсіса в корі головного мозку відбувається порівняння зображення однієї і тієї ж сцени на обох сетчатках і оцінка відносної глибини. Процес злиття двох монокулярних зображень, очевидним роздільно лівим і правим оком при розгляданні об'єкта одночасно обома очима, в одне об'ємне зображення, називається фузієй.
Діспарантность
Діспарантностью називають відхилення від положення кореспондуючих точок (точки на сітківці правого і лівого ока, в яких позиціонується одне і те ж зображення). Якщо це відхилення не перевищує в горизонтальному напрямку 2 °, а по вертикалі - не більш декількох кутових хвилин, то людина буде візуально сприймати одиночну точку в просторі як розташовану ближче, ніж сама точка фіксації. У тому випадку, коли відстані між проекціями точки менше, а не більше, ніж між кореспондуючими точками, буде здаватися, що вона розташована далі точки фіксації. Третій варіант: якщо горизонтальне відхилення буде більше 2 °, вертикальне перевищує кілька кутових хвилин, то ми зможемо побачити дві окремі точки. Вони можуть здаватися розташованими ближче або далі точки фіксації. Цей експеримент лежить в основі створінь цілої серії стереоскопічних приладів - від стереоскопа Уитстона до стереотелевіденія і стереодальномером.
Перевірка стереопсіса
Не всі люди можуть сприймати глибину за допомогою стереоскопа. Повірити свій стереопсіса можна за допомогою такого малюнка. При наявності стереоскопа можна зробити копії стереопар, які на ньому зображені, і вставити їх в стереоскоп. Також можна між двома зображеннями однієї стереопари розташувати перпендикулярно тонкий лист картону і, встановивши очі паралельно, спробувати дивитися на своє зображення кожним оком.
У США в 1960 році Бела Юлеш запропонував використовувати оригінальний спосіб демонстрації стереоефекту, який виключає монокулярное спостереження об'єкта. Книги, засновані на цьому принципі, можна використовувати також для тренування стереопсіса. Один з малюнків представлений на рис.3. Якщо дивитися вдалину, як би крізь малюнок, можна побачити стереоскопічну картину. Ці малюнки називаються автостереограммамі.
На підставі цього методу створено пристрій, який дозволяє досліджувати поріг стереоскопічного зору. Існує його модифікація, яка дозволяє підвищити точність визначення порогу стереоскопічного зору. Кожному ока спостерігача представляються тест-об'єкти на рандомізованому тлі. Кожен з них є сукупністю точок на площині, які розташовані за індивідуальним вероятностному закону. Кожен тест-об'єкт має ідентичні області точок, що представляють собою фігуру довільної форми. У тому випадку, коли значення паралактичних кутів ідентичні точки фігур, розташованих на тест-об'єкті, нульові, то спостерігач може побачити в узагальненому зображенні точки, які розташовані в довільному порядку. Він не здатний виділити на рандомізованому тлі певну фігуру. Так виключається монокулярное бачення фігури.
При переміщенні одного з тест-об'єктів перпендикулярно оптичної осі системи змінюється паралактичний кут між фігурами. Коли він досягне деякого значення, спостерігач зможе побачити фігуру, яка як би відривається від фону і починає або віддалятися, або ж наближатися до нього. Паралактичний кут вимірюють за допомогою оптичного компенсатора, який введений в одну з гілок приладу. Коли фігура з'являється фігури в поле зору, її фіксує спостерігач, і на індикаторі з'являється відповідне значення порога стереоскопічного зору.
Нейрофізіологія стереоскопічного зору
Завдяки дослідженням в області нейрофізіології стереоскопічного зору в первинної зорової кори головного мозку вдалося виявити специфічні клітини, які налаштовані на діспарантность. Вони існують двох типів:
- клітини першого типу реагують тільки тоді, коли стимули точно потрапляють на кореспондуючі ділянки обох сетчаток;
- другий різновид клітин відповідає тільки в тому випадку, коли предмет розташований далі точки фіксації;
- також є такі клітини, які реагують в тому випадку, коли стимул знаходиться ближче точки фіксації.
Всі ці клітини мають властивість орієнтаційної вибірковості. Вони володіють хорошою реакцією на кінці ліній і рухомі стимули. Деякі бінокулярні стимули обробляються в корі головного мозку незрозуміло як. Також існує боротьба полів зору. У тому випадку, коли на сітківці обох очей створюються зображення, які сильно розрізняються між собою, то часто одне з них взагалі перестає сприйматися. Цей феномен означає, що, якщо зорова система не здатна об'єднати зображення на двох сетчатках, вона повністю або частково відкидає один з образів.
Для нормального стереоскопічного зору потрібні такі умови:
- адекватна робота глазодвигательной системи очних яблук;
- достатня гострота зору;
- мінімальна різниця в гостроті зору обох очей;
- міцний зв'язок між акомодацією, фузієй і конвергенцією;
- невелике розходження в масштабах зображень в обох очах.
Якщо на сітківці лівого і правого ока при розгляданні одного і того ж предмета зображення має різні розміри або неоднаковий масштаб, це називається анізейконія. Вона є однією з багатьох причин того, що стереоскопічний зір стає нестійким або зовсім відсутній. Анізейконія найчастіше розвивається при наявності анизометропии (різної рефракції очей). Якщо вона не перевищує 2 - 2,5%, то можна провести корекцію звичайними стигматичні лінзами. При більш високій анізейконія доводиться використовувати анізейконіческіе окуляри.
Однією з причин появи косоокості є порушення зв'язку між конвергенцією і акомодацією. При явному косоокості є не тільки косметична вада, але і знижується гострота гостроти зору ока, що косить. Він може взагалі вимкнутися з процесу сприйняття образів. У разі прихованого косоокості, або гетерофории, косметичний дефект відсутній, але воно може перешкоджати стереопсіса. Особи з гетерофорія, що перевищує 3 °, не здатні працювати з бінокулярними приладами.
Поріг стереоскопічного зору залежить від різних чинників:
- від яскравості фону;
- контрасту об'єктів;
- тривалості спостереження.
За оптимальних умов спостереженні поріг сприйняття глибини знаходиться в діапазоні від 10 - 12 до 5 '.
Оцінювати, визначати і досліджувати стереоскопічний зір можна декількома методами:
- за допомогою стереоскопа за таблицями Пульфріха (в цьому випадку мінімальний поріг стереоскопічного сприйняття дорівнює 15 ');
- різного виду стереоскопії з набором більш точних таблиць (діапазон вимірювання - від 10 до 90 ');
- застосовуючи пристрій, що використовує рандомізований фон, який виключає монокулярное спостереження об'єктів (допустима похибка вимірювання дорівнює 1 - 2 ').
стереоскопічні картинки
