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单眼为什么也能有立体视觉

2014年11月29日 星期六 / Yi Zhaocun / 单眼驾车 /

发表者:闵燕

很多单眼人士都能够同双眼人一样熟练驾车,这其中的道理是怎样的呢?让我们看看关于立体视觉的一些知识吧。

双目立体视觉与单目立体视觉 

首先说说立体视觉(立体感)的概念。人的立体感是这样建立的:双眼同时注视某物体,双眼视线交叉于一点,叫注视点,从注视点反射回到视网膜上的光点是对应的,这两点将信号转入大脑视中枢合成一个物体完整的像。不但看清了这一点,而且这一点与周围物体间的距离、深度、凸凹等等都能辨别出来,这样形成的像就是立体的像,这种视觉即立体视觉。北京爱尔英智眼科医院眼科闵燕
欠缺立体视觉者称为立体盲。立体盲可以是先天性的,也可能是后天疾病所致。这里值得说明的是,弱视、斜视、屈光不正屈光参差、甚至视疲劳等眼病、以及一些脑病都可能造成立体盲,所以立体盲在双眼人群中并不罕见。

立体视觉是人眼在观察事物时所具有的立体感。再进一步讲,人眼对获取的景象有相当的深度感知能力,而这些感知能力又源自人眼可以提取出景象中的深度要素。立体视觉的形成机制如下:

1. 双目视差

由于人的两只眼睛存在间距(平均值为6.5cm),因此对于同一景物,左右眼的相对位置是不同的,这就产生了双目视差,即左右眼看到的是有差异的图像。

2. 运动视差

运动视差是由观察者和景物发生相对运动所产生的,这种运动使景物的尺寸和位置在视网膜的投射发生变化,使产生深度感。

3. 眼睛的调节功能(适应性调节)

人眼的调节功能主要是指眼睛的主动调焦行为,是通过眼睛的晶状体进行精细调节的。焦距的变化使我们可以看清楚远近不同的景物和同一景物的不同部位。晶状体的调节是通过其附属肌肉的收缩和舒张来实现的,肌肉的运动信息反馈给大脑协助立体感形成。

4. 视差图像在人脑的融合

融合,是大脑的高级功能。双眼图像的融合过程,首先要依靠双眼在观察景物的同一会聚机制,即双眼的着眼点在同一点上。这种机制使得人的左右眼和在景物上的着眼点构成了一个三角形。通过这个三角形我们就可以判断出所观察的景物距人眼的距离了。为实现这种机制,人眼肌肉需要牵引眼球转动,肌肉的活动再次反馈到大脑,使双眼得到的视差图像在大脑中融合。

除了以上的几种机制外,研究表明人的经验和心理作用也对景象的深度感知能力有影响,比如说图像的颜色差异、对比度差异、景物阴影甚至是所观看显示器的尺寸和观察者所处的环境,都影响着我们的立体感觉。

在此讲一个概念:具有双眼不一定就有立体视觉,而单眼也并非就没有立体视觉。前面说到立体盲,凡是造成影响大脑融合功能的眼病和脑病,都可能形成立体盲,比如弱视、斜视、屈光不正屈光参差等;有人先天缺乏大脑的融合功能,也就没有立体视觉。那么,单眼为什么也会形成立体视觉呢?前面说立体视觉的主要形成机制中,除了双目视差以外,还有运动视差和眼睛的调节功能,当失去了一只眼睛的时候,只要另一只眼睛的功能良好,通过眼睛的调节功能,大脑同样可以接收到不同焦距的视觉信号,这时只要大脑的融合功能完好,就可以将不同焦距的视觉信号融合,同样可以感受完美的立体图像。在失去一只眼睛而失去双眼视差之初,立体视觉会受到影响,但是随即大脑将改变工作习惯,眼睛的调节功能在立体视觉形成中将逐渐发挥更大的作用,加上运动视差和对图像的颜色、对比度、景物阴影的等方面感知能力的提高,以及生活上的适应和经验的积累等,从而逐渐形成与双眼立体视觉相似的单眼立体视觉。大脑的潜能就这样被开发了!

大脑的潜能确实被开发了吗?不少双眼人仍然抱持怀疑态度。值得庆幸的是,关注立体视觉的不仅是眼科医生!随着高科技的进步,三维立体影像(3D电影、3D电视等)正在如火如荼地发展。目前,计算机领域的科学家已经找到了单目立体视觉信息的获取方法,而这种方法恰恰是利用了眼睛调节功能可以形成视差(单目视差)的原理!过去的立体影像,大都是利用双目视差原理,也就是两个摄像镜头从不同角度摄像获取信息,而单目立体视觉摄像则是用一个摄像镜头通过变焦而采取不同焦点的信息(单目立体视差)。

严格地说,立体视觉是一门跨学科(眼科学、神经科学、心理科学……)的学问,眼科学只是整个链条上的一部分。双目立体视、单目立体视,在解释这个问题的时候,孤立的眼科知识也许显得有些单薄乏力,只有放开眼界,才是科学的态度。

在知识的浩瀚海洋中,人类的见闻可谓沧海一粟,不论是对待世间事物还是对待我们的身体,都应该深怀谦恭敬畏之心!

本文由Yi Zhaocun整理编辑,转载请注明:http://www.c2100.com/post-65.html | 单眼驾车网

标签: 单眼 单眼驾车 立体视觉

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