Stereopsis

Le Stereopsis (de la solidité stéréo de signification de , et de la vision de signification d'opsis de ou de la vue ) est le processus dans la perception visuelle menant à la perception de la profondeur stéréoscopique. Alternativement, la profondeur stéréoscopique est la sensation de la profondeur qui émerge de la fusion des deux projections légèrement différentes du monde sur les deux rétines. La différence entre les deux images des yeux, qui est un résultat de la séparation horizontale des yeux, désigné habituellement sous le nom de la disparité binoculaire ou de la disparité rétinienne. Le fait que cette disparité binoculaire est interprétée par le cerveau car la profondeur a été découverte la première fois par le Charles Wheatstone , un scientifique britannique, et décrite par lui dans un document classique édité en 1838 : »… l'esprit perçoit un objet des trois-dimensions au moyen des deux images différentes projetées par lui sur le retinæ deux… », (Wheatstone, 1838). Pour prouver ses idées, Wheatstone a inventé un dispositif simple ce qui il a doublé un Stereoscope . Using son stereoscope nouvellement inventé Wheatstone pouvait prouver d'une façon convaincante qu'un sens vif de profondeur émerge de deux images complètement plates dépeignant deux projections différentes de la même scène.

Histoire de stereopsis

Stereopsis a été décrit la première fois par le Charles Wheatstone dans le 1838 . Il a identifié cela parce que chaque oeil regarde le monde visuel des positions horizontales légèrement différentes, l'image de chaque oeil diffère de l'autre. Les objets aux distances différentes des yeux projettent des images dans les deux yeux qui diffèrent en leurs positions horizontales, donnant la sélection de profondeur de la disparité horizontale , également connue sous le nom de disparité rétinienne et comme disparité binoculaire . Wheatstone a prouvé que c'était une sélection de profondeur efficace en créant l'illusion de la profondeur des images plates qui ont différé seulement dans la disparité horizontale. Pour montrer ses images séparément aux deux yeux, Wheatstone a inventé le Stereoscope .

Le Leonardo Da Vinci s'était également rendu compte que les objets aux distances différentes des yeux projettent des images dans les deux yeux qui diffèrent en leurs positions horizontales, mais avaient conclu seulement que ceci l'a rendu impossible pour qu'un peintre dépeigne une description réaliste de la profondeur dans une scène d'une toile simple. Leonardo a choisi pour son objet proche une colonne avec un en coupe circulaire et pour le sien objet lointain un mur plat. L'a eu choisi n'importe quel autre objet proche, il a pu avoir découvert la disparité horizontale de ses dispositifs. Sa colonne était l'un des quelques objets ces des images identiques de projets de elle-même dans les deux yeux.

Stereopsis est devenu populaire pendant les temps victoriens avec l'invention du stereoscope de prisme de par le David Brewster . Ceci, combiné avec la photographie , a signifié que des dizaines de milliers de stéré0grammes ont été produites.

Jusqu'à environ les années 60, la recherche sur le stereosis a été consacrée à explorer ses limites et son rapport avec l'unicité de de la vision . Le inclus par chercheurs Peter Ludvig Panum , le Ewald Hering , le Jr. d'Adelbert Ames de , et le Kenneth N.

Également dans les années 60, le Bela Julesz a inventé les stéré0grammes d'aléatoire-point de . À la différence des stéré0grammes précédents, dans lesquels chaque demi d'image a montré les objets reconnaissables, chaque demi d'image des premiers stéré0grammes d'aléatoire-point a montré une matrice carrée d'environ 10.000 petits points, avec chaque point ayant une probabilité de 50% d'être noire ou de blanc. Aucun objet reconnaissable n'a pu être vu dans l'une ou l'autre demi d'image. Deux demi d'images d'un stéré0gramme d'aléatoire-point étaient essentiellement identiques, sauf qu'on a eu un secteur carré des points décalés horizontalement par un ou deux diamètres de point, donnant la disparité horizontale. La lacune laissée par le décalage a été comblée de nouveaux points aléatoires, cachant la place décalée. Néanmoins, quand deux demi d'images ont été regardées une à chaque oeil, le secteur carré était presque immédiatement évident en étant plus étroit ou plus loin que le fond. Julesz a lunatique appelé la place un stimulus cyclopéen de après les cyclopes mythiques qui ont eu seulement un oeil. C'était parce qu'il était comme si nous avons un oeil cyclopéen à l'intérieur de nos cerveaux qui peuvent voir les stimulus cyclopéens cachés à chacun de nos yeux réels. les stéré0grammes d'Aléatoire-point ont accentué un problème pour le stereopsis, le problème de correspondance de . C'est que n'importe quel point dans une demi- image peut normalement être appareillé avec beaucoup de points même-colorés dans l'image d'autre moitié. Nos systèmes visuels résolvent clairement le problème de correspondance, du fait nous voyons la profondeur prévue au lieu d'un brouillard des allumettes fausses. La recherche a commencé à comprendre comment.

Également dans les années 60, le Horace Barlow , le Colin Blakemore , et le Jack Pettigrew ont trouvé les neurones dans le cortex visuel du chat qui a eu leurs champs récepteurs dans différentes positions horizontales dans les deux yeux. Ceci a établi la base neurale pour le stereopsis. Leurs résultats ont été contestés par le David Hubel et le Torsten Wiesel , bien qu'ils aient par la suite concédé quand ils ont trouvé les neurones semblables dans le cortex visuel du singe . Dans les années 80, le Gian Poggio et d'autres ont trouvé des neurones dans le V2 du cerveau de singe qui a répondu à la profondeur des stéré0grammes d'aléatoire-point.

Dans les années 90, le Christopher Tyler a inventé les stéré0grammes d'aléatoire-point d'Autostereograms qui peuvent être regardés sans stereoscope. Ceci a mené aux images d'oeil magique du populaire .

Culture populaire

Un Stereoscope est un dispositif par lequel chaque oeil peut être présenté avec différentes images, permettant au stereopsis d'être stimulé avec deux images, une pour chaque oeil. Ceci a mené aux diverses manies pour le stereopsis, habituellement incitées par de nouvelles sortes de stereoscopes. Dans les temps victoriens c'était le stereoscope de prisme de (permettant le stéréo photographie à regarder), dans les années 50 où c'était les verres rouge-verts (permettant à films stéréo d'être regardé), dans les années 70 c'était les verres de polarisation (permettant à des films de colorés par d'être regardé), et dans les années 90 c'était les images d'oeil magique du ( Autostereograms . Les images d'oeil magique n'ont pas exigé un stereoscope, mais compté sur des visionneuses using une forme de la fusion librement de sorte que chaque oeil regarde différentes images.

Base géométrique pour le stereopsis

Stereopsis semble être traité dans le cortex visuel en cellules binoculaires ayant les champs récepteurs dans différentes positions horizontales dans les deux yeux. Une telle cellule est en activité seulement quand son stimulus preferred est en position correcte dans l'oeil gauche et dans la position correcte dans l'oeil droit, lui faisant un détecteur de la disparité .

Quand une personne regarde fixement un objet, les deux yeux convergent de sorte que l'objet apparaisse au centre de la rétine dans les deux yeux. D'autres objets autour de l'objet principal semblent décalés par rapport à l'objet principal. Dans l'exemple suivant, tandis que l'objet principal (dauphin) demeure au centre des deux images dans les deux yeux, le cube est décalé vers la droite dans l'image de l'oeil gauche et est décalé vers la gauche quand dans l'image de l'oeil droit.

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Puisque chaque oeil est en position horizontale différente, chacun a une perspective légèrement différente sur une scène rapportant à différent des images rétiniennes de . On n'observe pas normalement deux images, mais plutôt une vue simple de la scène, un phénomène connu sous le nom d'unicité de de la vision .

Si les images sont très différentes (comme par aller cross-eyed, ou en présentant différentes images dans un Stereoscope ) puis une image à la fois peut être vue, un phénomène connu sous le nom d'antagonisme binoculaire .

Vision stéréo d'ordinateur

La vision stéréo d'ordinateur, est une partie du champ de la vision d'ordinateur . Elle est parfois employée en robotique mobile du pour détecter des obstacles.

Deux appareils-photo prennent des photos de la même scène, mais ils sont séparés par une distance - exactement comme nos yeux. Un ordinateur compare les images tout en décalant les deux images ensemble au-dessus du dessus de l'un l'autre pour trouver les pièces qui s'assortissent. La quantité décalée s'appelle la disparité . La disparité à laquelle objecte dans la meilleure allumette d'image est employée par l'ordinateur pour calculer leur distance.

Pour un humain, les yeux changent leur angle selon la distance à l'objet observé. À un ordinateur ceci représente la complexité supplémentaire significative dans les calculs géométriques (la géométrie d'Epipolar de ). En fait le cas géométrique le plus simple est quand les avions d'image d'appareil-photo sont sur le même avion. Les images peuvent alternativement être converties par reprojection par une transformation linéaire pour être sur le même avion d'image. Ceci s'appelle la rectification d'image de .

La vision stéréo d'ordinateur avec beaucoup d'appareils-photo sous l'éclairage fixe s'appelle la structure de du mouvement . Des techniques using un appareil-photo fixe et un éclairage connu s'appellent les techniques photométriques du stéréo , ou le " ; forme de shading" ;.

Affichage stéréo d'ordinateur

Beaucoup de tentatives ont été faites de reproduire la vision stéréo humaine sur les affichages d'ordinateur en pleine mutation, et vers de nombreux brevets de cette fin concernant la télévision du 3D et le cinéma ont été classés dans le USPTO . Au moins aux USA, l'activité commerciale impliquant ces brevets a été confinée exclusivement aux bénéficiaires et les concessionnaires des titulaires de brevet, dont les intérêts tendent durent pendant vingt années dès le classement.

Escomptant la télévision 3D et le cinéma (qui exigent généralement une pluralité de projecteurs numériques dont les images mobiles doivent être synchronisées par ordinateur), plusieurs affichages à cristaux liquides stéréoscopiques vont être offerts par le pointu, qui a déjà commencé à embarquer un cahier avec construit dans l'affichage à cristaux liquides stéréoscopique. Bien qu'une technologie plus ancienne ait exigé de l'utilisateur de mettre des lunettes ou des pare-soleil pour des images générées par ordinateur de visionnement, ou du cgi, une plus nouvelle technologie tend à utiliser les objectifs de Fresnel ou les plats au-dessus des affichages de cristal liquides à cristaux liquides, libérant l'utilisateur de la nécessité de mettre dessus les verres ou les lunettes spéciaux.

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