人眼的立體視覺(jué)特性

1、在我國(guó)冋家林準(zhǔn)旳肛*5川”冊(cè)色的定文兀=“ft長(zhǎng)光柞聞?dòng)谌朔鸪瓜笸?的視嚨特性J朗色足111人眼;K感受的*是一種視嚨現(xiàn)彖.離殲人眼死們就無(wú)趴陜起爾 色-從相阪：說(shuō)顏色乂昱種光挙現(xiàn)紋.采光剌激人眼的結(jié)果口埶色址與人的感冊(cè)、 的界的釗激和人的知覺(jué)緊'?相連的.啲人的視覽功儺不僅增加了人眼師視覺(jué)分辨半，V 大了視野南且述可以通過(guò)大腦來(lái)感覺(jué)立體圖像位港段採(cǎi)度的變化-豈休誡像技的發(fā) 展相對(duì)平ifftllSlflW更加依戟于對(duì)人類(lèi)覘覺(jué)系統(tǒng)的探唏和研ft因此.從人類(lèi)W覺(jué)系統(tǒng) 的角度研究人眼產(chǎn)圮立休感的原因是尤為必耍的°哌球殳一卜；雜n祐密的光浄樂(lè)紐.是視嚨«統(tǒng)的感蹙曙它.

2、外界光源的光典FI射 坯爛色韌怵1一頤色物休很如門(mén)身的化學(xué)特性對(duì)光線進(jìn)fj選掙性的吸收.將H余的光紅 透射或書(shū)反射"緊.這卸分光線晟話達(dá)到人眼，益扎HI的述覺(jué)細(xì)胞以刺激.劇澈川代輸 到大脳屮樞叢佃人眼村拘侔戶:生顫色感覺(jué)它是在比源、頗色擁侔、眼睛和大腦這四 個(gè)孌索共同作川卜產(chǎn)生的結(jié)！lb inr趣業(yè)的#在tt得征觀察同一個(gè)LI后xf象時(shí)所形誠(chéng)的視場(chǎng)用度覽爪同的，進(jìn)向俛得艘觀測(cè)対皺在祀覽成像系統(tǒng)上所形直的陽(yáng)1（占息存血?一 進(jìn)檔0變r(jià)的g笊.這種差Hsjttii人眼能觀壽到圈爍的宣體敗果的原閡.人的覘覺(jué)蔡統(tǒng)是由眼球、視同膜成像系統(tǒng)大腦的視覺(jué)屮樞構(gòu)成的-人的眼球結(jié)構(gòu) 如閣：卜1所示口&#

3、171;1«n0q/«m an*a圖31人的眼球結(jié)構(gòu)人的眼時(shí)是產(chǎn)生視覺(jué)的耍素之一.人的眼球前后直徑約為25n»橫向及徑約20nm 包括屈光系統(tǒng)和感光系統(tǒng)陶部分.在眼球的后極假向內(nèi)疔神經(jīng)與大脳連接.與視覺(jué)形 成賞密相關(guān)的部分是眼球唯、屈光裝宜和視網(wǎng)膜-rti于大腦視覺(jué)中樞具仃門(mén)動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)能.使得眼球的腕孔會(huì)吸收U標(biāo)對(duì)猱在不同方向的映射國(guó)像伯息從而在人眼感光記錄條統(tǒng) 上炎焦形成ra像-人眼觀察立體用像時(shí)用像在取眼感光記錄系統(tǒng)上形成兩個(gè)相似而又 不完全相同的像經(jīng)過(guò)視覺(jué)中樞系統(tǒng)對(duì)刺激位號(hào)的識(shí)別.理解和判斷后形成人眼看到的 立體ra像(岡耍獲得這種能夠感知立體感的能力.眼睛必

4、須具備以下止常生理特征:(1) 兩眼是同時(shí)觀察立體圖低和接收外界光線的刺激的-因此眼必需同時(shí)具備謂節(jié)的功能.(2) 當(dāng)觀察一個(gè)H標(biāo)對(duì)象時(shí)-口眼的聚焦功能便其與被規(guī)測(cè)對(duì)象2何會(huì)形成輻橫侑人眼與H標(biāo)対彖Z何的距離近時(shí)輻湊角就大：人眼£HI標(biāo)對(duì)紋Z御的甌離近時(shí)，輻佞 角就小(3) <Z眼觀察一個(gè)H標(biāo)對(duì)時(shí).在<Z眼感光記錄系統(tǒng)卜會(huì)形成兩個(gè)存在細(xì)徽差異腫圖愎對(duì)，這種戲眼視差就是人眼能/S5ai立體的原因3仁2立體視覺(jué)的基礎(chǔ)由物體發(fā)出的光級(jí)經(jīng)過(guò)折射后最終是聚焦成傑于人眼的感光記錄系統(tǒng)上的在刃眼 視覺(jué)中.當(dāng)觀察H標(biāo)對(duì)欽中的菜一點(diǎn)時(shí)由該點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)視覺(jué)成像系統(tǒng)的調(diào)節(jié)后 聚焦到視網(wǎng)脫的

5、中央凹處不同U標(biāo)物體的像坐落任感光記;系統(tǒng)上產(chǎn)生的視覺(jué)方向足 相同的.但淇對(duì)應(yīng)的實(shí)際方位卻可能在建并.：Fk們稱Z為雙眼視壘.這種差井在受到 光刺激右通過(guò)視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)傳入到大腦視竟中樞，經(jīng)過(guò)興舫視覺(jué)屮樞的記憶.對(duì)比和分 析后形成一個(gè)具冇立休憊的視覺(jué)圖像.從而產(chǎn)生立體知覺(jué).可見(jiàn)雙眼視差是人眼立休知 覺(jué)的基礎(chǔ).3,1,3視覺(jué)的形成視M膜是人限視覺(jué)的誡低系統(tǒng)它主要是山三層細(xì)胞組慮的.如用32所示-晟外 層足視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞它們構(gòu)成了視覺(jué)通路的第一級(jí)神經(jīng)元.而中何層為口極細(xì)胞Jx!通過(guò)與視細(xì)胞和節(jié)細(xì)胞的連接構(gòu)誡第二級(jí)神經(jīng)尤.最內(nèi)厘恭近玻璃體的細(xì)胞為神經(jīng)卩細(xì)胞-也是視覺(jué)通路的第三級(jí)神經(jīng)元.雙極細(xì)帥視桿

6、細(xì)M健惟細(xì)M圖32視M膜結(jié)構(gòu)示意怕節(jié)細(xì)號(hào)眼球外郵i帳球內(nèi)部視M膜=尼細(xì)胞Z何具右復(fù)雜的交叉聯(lián)系人眼視M般屮的視Ift細(xì)胞上塑是通過(guò)單 對(duì)單和多對(duì)單兩仲方式傳入的-而沖經(jīng)節(jié)細(xì)胞的軸突在視網(wǎng)膜乳頭處集結(jié)成束穿過(guò)眼 球后堆形成視神經(jīng)來(lái)n視網(wǎng)離鼻M半部分的視神經(jīng)纖維經(jīng)過(guò)視交叉.而來(lái)門(mén)視網(wǎng)膜瀕 側(cè)半部分的稅神經(jīng)纖縮不經(jīng)過(guò)交叉然后再形成視束繼續(xù)傳向外«藤狀休同時(shí)視束的 纖維有一小部分傳至中腦上丘.由外側(cè)狀體發(fā)出的纖維最后到達(dá)大皮層紋狀區(qū)這 些修I色伯息的剌激引起夫肱皮層的活動(dòng)，經(jīng)過(guò)記憶、對(duì)比和綜合分析，在大臚H形成關(guān) 物體的顔色持質(zhì)將人眼感爻到的光唧激?；癁橹X(jué).左慮現(xiàn)覺(jué)過(guò)S的形成1“九7

7、87;3. 2立體視覺(jué)的特征參數(shù)人們借助于視覺(jué)器官能夠完成一遲的視覺(jué)任務(wù)的能力稱為視覺(jué)功能.通常以視覺(jué)區(qū) 別物體的細(xì)節(jié)和辨認(rèn)對(duì)比能力的大小來(lái)作為衡就視覺(jué)功能的標(biāo)準(zhǔn)影響立體視覺(jué)的W素 主要包括敵眼視輕、視用、規(guī)場(chǎng)-視覺(jué)玻銳度和對(duì)比辨認(rèn)度3. 2. 1雙眼視差肖人們用女眼注視某一物體時(shí).由于取眼觀察角度不同而使兩個(gè)視網(wǎng)膜影像Z間產(chǎn) 生畫(huà)斤.這種址斥稱為女眼視左（binocular parallnx；.在深贋如覽中可眼視S所起的作用址相當(dāng)R要的.眼視爼足itWhcBlslurw1883年發(fā)現(xiàn)的為了研兀深度知覺(jué) 他發(fā)明了立休愷-立體魏足觀察立休像對(duì)時(shí)獲得立休效果的?53易比學(xué)觀察裝a-它的轉(zhuǎn) 點(diǎn)繪可以

8、把左眼和右眼的視線分開(kāi).便左眼只能看到左I乳 右眼只能看到右圖-但卻能眼睛輻合-兩眼從兩個(gè)不同的用度觀察1對(duì)«時(shí)會(huì)使（眼產(chǎn)生一個(gè)育位移感的立體用傑對(duì)進(jìn)而佚陽(yáng)像產(chǎn)生三維立休感.這種客觀的物理觀象稱Z為"覘差S它是人眼 產(chǎn)先深度知覺(jué)的生理宰礎(chǔ)mi.通常惜況下觀看一個(gè)物休商眼視軸輻合在這個(gè)物體I:時(shí).物體的映像將落左兩眼 視網(wǎng)滾的荷應(yīng)點(diǎn)上兩眼的視«在視網(wǎng)膜帝疊后人眼觀音到的是眼一和淸晰的物體：而 出陰眼的視像落在視網(wǎng)膜非前應(yīng)部位H鑒別不大時(shí).由于腳眼祕(mì)差進(jìn)一步第丸 人眼觀 蔡劉的足女像取眼視苣對(duì)知覺(jué)深麼和距離仃墜耍的總義這種立體視覺(jué)生理功能反映 了名觀物體的景深和距離再

9、通過(guò)大腦的分析處理和對(duì)比后人眼便貝仃深度知覺(jué)圖3-3 為戲眼視基示總陽(yáng).陽(yáng)33 «眼視筮示息ra如上陽(yáng)所示 M和IS分別為覽離人眼一近一述的物休，它們落在左眼也網(wǎng)膜中央窩1；的視像在址和凡處.落在右眼視網(wǎng)脫中央窩匕的視傑在如和阮處 Ol和仇為左眼和右眼晶狀體的光學(xué)中心-UA-*jMNl的差值即為觀旌兩物休的空何和離越犬則養(yǎng)值越大.視S也可用Y和N在卿眼的兩個(gè)悵弁JZ2來(lái)董示幾在國(guó)37屮三角形AN0（V了 ANOOJhfKjZMOOIZNOOlHI等.所以ZU-ZN=Z0u-Z0a.當(dāng)張侑較小時(shí)通常可用圓上對(duì)應(yīng)的的眩來(lái)我示.故Z0與上（X的差值即為氐N與的差值3. 2. 2視角人眼觀察

10、物體時(shí).物休的大小對(duì)眼時(shí)形成的張角叫做視角同一物體距離人眼越近 視和越大：不同的物體與人眼的弟離相同.則對(duì)眼BS形咸的視用越大時(shí).視網(wǎng)脫I:的橡 越大越清晰.因此通常用視角來(lái):衣示物體與眼睛的關(guān)系。如罔3T所示，A為物體的大小-D為人眼與物體Z間的郭離.又稱為複距在圖中角O為視們a Atan2 ID國(guó)37現(xiàn)角示恿國(guó)則視角的計(jì)算公試如下:<3-1>當(dāng)很小時(shí).uinyll：常近W fy .即J «1（按鴉度計(jì)）D由以上公式可知-視角的大小與眼睛到掬休的距離成反比-當(dāng)物體的大小固定時(shí).(3*2)則物休離人眼越近視角越大物體在«網(wǎng)膜卜的成橡也越大；物體離人眼越遠(yuǎn)-則覘角

11、越小，枷體在視網(wǎng)膜1：的成像也越小而當(dāng)物體離人眼的即離一定時(shí)，物體越大則視用越大-視也一股用弧度來(lái)農(nóng)示.也可以用度（。）-分（）.抄（）衣示1。M607-60320.000291狐度.具仔1E常視覺(jué)的人業(yè)夠分0F物體空聞兩點(diǎn)間所形成的最小視角為取眼ttlS足人眼產(chǎn)生立休視覺(jué)的基礎(chǔ)和IU本嫌因但足人的視覺(jué)功能受到人眼與物 體Z創(chuàng)的趾離的限制.當(dāng)一個(gè)9人眼相開(kāi)一建跑離的物體所產(chǎn)生的視望小于視墾W(ft時(shí)，期人眼不能感劉物體的立體感-I割35即是人眼能感知物體立休感的極限凱離的示陽(yáng)3-5深度感知的極限跑離示怠國(guó)I1S 3-5中M是與人眼相隔一定覽離的物體-是物休與人的兩眼所形成的張角.物休與人眼晶狀

12、體光學(xué)中心的匪貝即離為小 假設(shè)這是人眼能感知立體感的極限郭離 可則過(guò)下面算式得出;It) r伐與0為平行線的內(nèi)羽t和可知:(37)gO. 土 屮d即：(3-4通常t冉?jīng)r卞人眼的視覺(jué)敗銳度卩取值為105網(wǎng)眼之何距離族值為6. 45代入式 (3-1)可得極限沖離:(3-5)64 X 10 'd »134 L4/WI叫180*x3600由上式可知.當(dāng)人眼與物體2何的即.離超過(guò)1341 佃時(shí)人眼將無(wú)法感知物體深度和 立體感.通過(guò)大眾實(shí)驗(yàn)的分析比校.物休立休感與人眼視距的關(guān)系如表3T所示.衣31物體立休感與人眼規(guī)FE的天系人眼到H標(biāo)對(duì) 奴的距離x(ni)產(chǎn)生立體感的 有效業(yè)離y(m)仃

13、效立體感與距 離的比率y/x (%)0. 50.4999.96109999.935L 9899.63109. 9199.265018. 2196.-11IU093. 0693.06500364.2372.841000572.8757.2900131 L 10從夜3l可以看岀.物體離人眼的亞離越近時(shí).人的丸眼能夠感知到的立體感越強(qiáng)烈可見(jiàn)視距和物休立休慣的感知呈現(xiàn)一定的反比關(guān)系 re 3-8中的Illi線即反映了二擰Z何的兒何關(guān)系.ssssssss*71一：.7' 1II 1 i11.I>lOUO和uo 4O1MJ 5(MIU 6UUII 7000 MMX) WtA lOCHM)圖3

14、弋立體感師視距的變化曲線323視場(chǎng)覘場(chǎng)赴折眼睛視角a所對(duì)應(yīng)的岡而積.視侑越大對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)也越大。視場(chǎng)的大小 還與視距冇關(guān).視弟越大-對(duì)應(yīng)形成的而枳也越大-很據(jù)陽(yáng)37所示.視場(chǎng)的半徑可由如下公式計(jì)算得岀:(3-6)R = z1 = Qian 2 2式"兒a為視角 D為視距視場(chǎng)就是捋人眼能夠觀察到的空間范f通常分為養(yǎng)態(tài)視場(chǎng)、動(dòng)態(tài)視場(chǎng)和固定點(diǎn)視場(chǎng)三類(lèi)2叫人眼觀蔡物休時(shí).物體在人眼覘網(wǎng)膜中央窩:的成像范例與人眼的覘場(chǎng)范I冏相關(guān).視場(chǎng)范閑越大.物休的成像范田也越大.圖39為左右兩眼的視場(chǎng)范：|乳tSdIX1X21Q12C1*001»120盹6KAMUC 2B4IH90 120DO90

15、12Cmra 3-9人休左右眼的視場(chǎng)范【科324視覺(jué)敏銳度人眼濟(jì)別外界物休的敏銳程度稱作視覺(jué)敏俛度-它足用來(lái)夜示視覺(jué)掰別物體細(xì)節(jié)的 能力人眼辨別物體細(xì)肖的能力與物休打人眼Z間的亞離仃a接的關(guān)系.一個(gè)距離很遠(yuǎn) 的物體通常很難分辨它的細(xì)"-但段（著物體iti遠(yuǎn)及近的移動(dòng)過(guò)S中-我們就能夠逐漸的 辨別物體的細(xì)節(jié)部分.這足由隨看距離的拉近.視用越來(lái)越大.物體住視網(wǎng)膜上的成 像也隨Z變大.人眼觀蔡物休細(xì)"的能力也隨Z提高通常我們也采用眼晴的分辨力來(lái)農(nóng)示視覺(jué)的嫩銳度-眼晴能辭分辨曲點(diǎn)Z何的最短 距離稱為眼睛的分辨力-從生理上講-人眼能分辨的點(diǎn)何的最短距離至少應(yīng)該等于胸 個(gè)視惟細(xì)胞Z何的

16、直徨.大約為0006im-如果小于此業(yè)離則W個(gè)點(diǎn)的像將呈現(xiàn)在一個(gè) 覘惟細(xì)胞上，視神經(jīng)也就無(wú)法辨認(rèn)出是兩個(gè)點(diǎn)-然而由于人眼的結(jié)構(gòu)相當(dāng)芟雜-從大a 的實(shí)中測(cè)得，具有止常視覺(jué)的人的眼睛實(shí)際上的視角辨別力在r到i30Z視覺(jué)敏銳度通常用V來(lái)表示是視覺(jué)所能分辭的W角嗖為單位的視和的倒救即:(3*7)r-a視覺(jué)嫂銳度的測(cè)S計(jì)算如圖370所示:上陽(yáng)中.2a為兩眼Z間的秤離.a和a為物體A. B對(duì)應(yīng)人眼的張戲眼視差0可由下而公成得出:(3-«)rtl視角與視距的關(guān)系式可知:(3-9la , la將式（39）代入（3-8）可得：C 2a Id 2f/G/+M）-2“2 必 180 小<3-10)“濟(jì)=擊h絢丁X山葉）國(guó)家觀定正常視力的標(biāo)準(zhǔn)足當(dāng)人的視覺(jué)能夠分辨r角所對(duì)應(yīng)的物體的細(xì)筋時(shí)英對(duì) 應(yīng)的視覺(jué)敗銳度為1通常情況下視覺(jué)f股銳度能夠達(dá)到30“就于正常