Come sviluppare la visione stereoscopica. visione stereoscopica. Esercizi e dispositivi stereoottici. Cos'è la visione binoculare e come funziona

Cos'è la visione binoculare? La visione binoculare è la capacità di vedere chiaramente un'immagine con entrambi gli occhi contemporaneamente. Due immagini ricevute da entrambi gli occhi si formano in un'unica immagine tridimensionale nella corteccia cerebrale della testa.

La visione binoculare o la visione stereoscopica consente di vedere le caratteristiche tridimensionali, controllare la distanza tra gli oggetti. Questo tipo di visione è obbligatorio per molte professioni: conducenti, piloti, marinai, cacciatori.

Oltre alla visione binoculare, esiste anche la visione monoculare, questa è la visione con un solo occhio, il cervello della testa seleziona solo un'immagine per la percezione e blocca la seconda. Questo tipo di visione consente di determinare i parametri di un oggetto: la sua forma, larghezza e altezza, ma non fornisce informazioni sulla posizione degli oggetti nello spazio.

Sebbene la visione monoculare dia buoni risultati in generale, la visione binoculare presenta vantaggi significativi: acuità visiva, oggetti tridimensionali e un occhio eccellente.

Meccanismo e condizioni

Il meccanismo principale della visione binoculare è il riflesso di fusione, ovvero la capacità di unire due immagini in un'unica immagine stereoscopica nella corteccia cerebrale. Affinché le immagini diventino un tutt'uno, le immagini ricevute da entrambe le retine devono avere formati uguali: forma e dimensione, inoltre, devono cadere su punti corrispondenti identici della retina.

Ogni punto sulla superficie di una retina ha il suo punto corrispondente sulla retina dell'altro occhio. I punti non identici sono regioni disparate o asimmetriche. Quando l'immagine colpisce i punti disparati, la fusione non avverrà, al contrario, si verificherà un raddoppio dell'immagine.

Quali sono le condizioni per una normale visione binoculare:

• capacità di fusione - fusione bifoveale;
• coerenza nel lavoro dei muscoli oculomotori, che consente di garantire la posizione parallela dei bulbi oculari quando si guarda in lontananza e la corrispondente convergenza degli assi visivi quando si guarda da vicino, il lavoro articolare aiuta a ottenere i corretti movimenti oculari nella direzione dell'oggetto in questione;
• la posizione dei bulbi oculari sullo stesso piano orizzontale e frontale;
• l'acuità visiva di entrambi gli organi visivi non è inferiore a 0,3-0,4;
• ottenere immagini di dimensioni uguali sulle retine di entrambi gli occhi;
• trasparenza della cornea, corpo vitreo, cristallino;
• assenza alterazioni patologiche retina, nervo ottico e altre parti dell'organo della visione, così come i centri sottocorticali e la corteccia cerebrale.

Come determinare

Per determinare la presenza della visione binoculare, utilizzare uno o più dei seguenti metodi:

• "Buco nel palmo" o metodo Sokolov: metti un tubo nell'occhio (puoi usare un foglio di carta piegato) e guarda in lontananza. Quindi metti la mano sul lato dell'altro occhio. Con la normale visione binoculare, una persona avrà l'impressione che ci sia un buco al centro del palmo, che ti permette di vedere, ma in realtà l'immagine viene vista attraverso un tubo.
• Metodo Kalf o miss test: prendi due ferri da maglia o 2 matite, le loro estremità devono essere affilate. Tieni un ago verticalmente davanti a te e l'altro in posizione orizzontale. Quindi collegare i ferri da maglia (matite) con le estremità. Se hai una visione binoculare, affronterai facilmente il compito, se hai una visione monoculare, perderai la connessione.
• Prova di lettura con la matita - durante la lettura di un libro, posiziona una matita a pochi centimetri dal naso, che coprirà parte del testo. Con la visione binoculare puoi ancora leggerlo, poiché nel cervello della testa c'è una sovrapposizione di immagini da entrambi gli occhi senza cambiare la posizione della testa;
• Test del colore a quattro punti: la base di tale test è la separazione dei campi visivi dei due occhi, che può essere ottenuta utilizzando occhiali colorati - filtri. Posiziona due oggetti verdi, uno rosso e uno bianco davanti a te. Indossa occhiali verdi e rossi. Con la visione binoculare, vedrai oggetti verdi e rossi e il bianco diventerà verde-rosso. Nella visione monoculare, un oggetto bianco assumerà il colore della lente dell'occhio dominante.

La visione binoculare può essere sviluppata a qualsiasi età. Tuttavia, questo tipo di visione non è possibile con lo strabismo, poiché in questo caso un occhio devia di lato, impedendo la convergenza degli assi visivi.

Fatti importanti sullo sviluppo dello strabismo nei bambini

Lo strabismo è una condizione degli occhi in cui gli assi visivi non convergono sull'oggetto in questione. Esternamente, questo si manifesta dal fatto che l'occhio devia in una direzione o nell'altra (a destra oa sinistra, più raramente su o giù, ci sono anche varie opzioni combinate).

Se l'occhio viene portato al naso, lo strabismo viene chiamato convergente (più comune), e se al tempio - divergente. Mow può essere 1 occhio o entrambi. Molto spesso, i genitori si rivolgono a un oftalmologo pediatrico, notando che gli occhi del bambino sembrano "sbagliati".

Lo strabismo non è solo un problema aspetto. L'effetto dello strabismo è una conseguenza delle percezioni alterate e della conduzione delle informazioni visive attraverso il sistema visivo del bambino. Con lo strabismo, l'acuità visiva diminuisce, le connessioni m / y sono disturbate dagli occhi destro e sinistro e il corretto equilibrio di m / y dai muscoli che muovono gli occhi in direzioni diverse è disturbato. Tranne questo, la capacità di percezione visiva tridimensionale è compromessa.

Lo strabismo può essere congenito, ma più spesso appare nella prima infanzia. Se la malattia si è manifestata prima di 1 anno, viene chiamata acquisita precocemente. Anche l'insorgenza della patologia è probabile a 6 anni. Tuttavia, il più delle volte lo strabismo si sviluppa tra 1 e 3 anni.

Alla nascita, un bambino non può ancora guardare con "2 occhi", la capacità di visione binoculare si forma gradualmente fino a 4 anni. In questo caso ogni deviazione dell'asse visivo dal punto di immobilizzazione deve essere qualificata come strabismo e in nessun caso essere considerata una variante della norma. Questo vale anche per casi simili, apparentemente esteticamente lievi, come lo strabismo ad angolo piccolo e lo strabismo non permanente.

Molto spesso, lo strabismo si sviluppa nei bambini con ipermetropia, quando il bambino non vede oggetti vicini. Lo strabismo può svilupparsi anche nei bambini con astigmatismo. Con l'astigmatismo, alcune parti dell'immagine possono concentrarsi sulla retina, altre dietro o davanti (ci sono casi più complessi).

Di conseguenza, una persona vede un'immagine distorta. Puoi farti un'idea di questo se guardi il tuo riflesso in un cucchiaino ovale. La stessa immagine distorta si forma con l'astigmatismo sulla retina. Tuttavia, tuttavia, l'immagine stessa con l'astigmatismo può risultare indistinta e sfocata, una persona, di regola, non è consapevole di questa distorsione, poiché il SNC della testa “corregge” la sua percezione.

Lo strabismo può verificarsi anche con la miopia, quando il bambino non vede oggetti posti lontano. Con lo strabismo nell'occhio sempre socchiuso, si verifica gradualmente una diminuzione dell'acuità visiva: l'ambliopia. Questa complicazione è dovuta al fatto che il sistema visivo, per evitare il caos, blocca la trasmissione al sistema nervoso centrale dell'immagine di un oggetto che l'occhio socchiuso percepisce. Questa posizione porta a una deviazione ancora maggiore di questo occhio, ad es. lo strabismo si intensifica.

Il processo di perdita della vista dipende dall'età di insorgenza della malattia. Se ciò è accaduto nella prima infanzia, nel 1 ° anno di vita, la diminuzione dell'acuità visiva è molto, molto rapida.

Le cause dello strabismo possono essere:

• predisposizione ereditaria, quando i parenti più prossimi (genitori, zii, zie, ecc.) hanno la malattia;
• la presenza di qualsiasi difetto ottico (sfocatura) dell'organo visivo del bambino, ad esempio, con ipermetropia nei bambini;
• vari avvelenamenti (avvelenamento) del feto durante la gravidanza;
• gravi malattie infettive del bambino (ad esempio scarlattina, parotite, ecc.);
• patologie neurologiche.

Inoltre, l'impulso per il verificarsi dello strabismo (sullo sfondo dei prerequisiti) può essere una temperatura elevata (oltre 38 ° C), un danno mentale o fisico.

Trattamento dello strabismo nei bambini

Ce ne sono più di 20 tipi diversi strabismo. Esternamente, tutti si manifestano con una deviazione dell'asse visivo dal punto di immobilizzazione, tuttavia, secondo i propri fattori causali e il meccanismo di sviluppo, e in termini di profondità dei disturbi, sono molto diversi l'uno dall'altro .

Qualsiasi tipo di strabismo richiede un approccio individuale. Purtroppo, anche tra i professionisti medici è opinione diffusa che fino all'età di 6 anni un bambino con strabismo non abbia bisogno di fare nulla e tutto andrà via da solo.

Questa è la più grande delusione. Ogni deviazione dell'occhio a qualsiasi età dovrebbe essere considerata l'inizio della patologia. Se non vengono prese misure, l'acuità visiva potrebbe essere persa, quindi il trattamento richiederà molto più impegno e tempo, e in alcune situazioni i cambiamenti diventano irreversibili.

Di tanto in tanto lo strabismo è immaginario: a causa dell'ampio ponte nasale del bambino, i genitori sospettano la presenza di questo difetto visivo, ma in realtà non lo è - solo un'illusione. Nei neonati gli occhi sono molto ravvicinati e il ponte del naso, a causa della particolarità del loro scheletro facciale, è largo.

Man mano che lo scheletro facciale si sviluppa, la distanza tra gli occhi aumenta e la larghezza del ponte del naso diminuisce. Fu allora che tutto passa effettivamente con l'età e nulla deve essere corretto, tuttavia, solo un medico può determinare se si tratta di uno strabismo immaginario o reale.

Ogni sospetto di deviazione dalla norma dovrebbe allertare i genitori e incoraggiarli a visitare un oftalmologo pediatrico il prima possibile. Termini di visite preventive a un oftalmologo nel primo anno di vita di un bambino.

I esame è auspicabile subito dopo il parto. Va detto che negli ospedali per la maternità, senza eccezioni, tutti i bambini non vengono esaminati da un oftalmologo. Il neonatologo della maternità o il pediatra locale possono classificare il bambino come gruppo di pericolo, quindi gli verrà assegnato un consulto oculistico già in maternità o subito dopo la dimissione.

Il gruppo di pericolo comprende bambini con ereditarietà aggravata per malattie degli occhi (se i genitori ne hanno), neonati prematuri, bambini nati durante parto patologico e bambini i cui genitori hanno cattive abitudini (dipendenza da alcol, fumo). Un ulteriore esame da parte di un oftalmologo è necessario per un bambino all'età di 2 mesi, a sei mesi e all'età di un anno.

Durante questi periodi, tutti i bambini vengono inviati all'optometrista. Lo specialista rileverà l'assenza o la presenza di ipermetropia (miopia), l'acuità visiva e la natura del bambino, l'angolo dello strabismo e, se necessario, lo indirizzerà per un consulto con altri esperti, ad esempio un neurologo. Solo dopo un esame approfondito è possibile iniziare un trattamento complesso dello strabismo, compresa la terapia conservativa e il trattamento chirurgico.

La parte conservativa del trattamento include metodi volti ad aumentare l'acuità visiva. In presenza di ipermetropia o miopia, secondo le indicazioni, il bambino ha bisogno di occhiali. Di tanto in tanto correggono completamente lo strabismo. Anche se indossare gli occhiali da solo non è sufficiente. È molto importante insegnare al bambino a combinare le immagini degli occhi destro e sinistro in 1 immagine.

Ciò si ottiene utilizzando il complesso misure mediche, condotto da corsi più volte all'anno.Il trattamento è conservativo e si svolge in modo giocoso. Ad eccezione di ciò, viene utilizzato il metodo dell'occlusione, coprendo l'occhio sano con una benda per un certo periodo di tempo al giorno, in modo che il bambino impari a fare più affidamento sull'occhio debole.

Va sottolineato in particolare che il successo del trattamento dello strabismo dipende dalle tattiche di trattamento individuale correttamente selezionate. Il complesso del trattamento prevede spesso l'uso di ausili sia conservativi che, nella maggior parte dei casi, chirurgici. Allo stesso tempo, la procedura non deve essere considerata un'alternativa al trattamento conservativo.

La chirurgia è una delle fasi del trattamento, il cui luogo e tempo dipendono dal tipo di strabismo e dalla profondità del danno al sistema visivo.

Prima e dopo il trattamento chirurgico, è necessario eseguire misure terapeutiche conservative volte ad aumentare l'acuità visiva, ripristinare la connessione tra gli occhi e la percezione visiva volumetrica stereoscopica - ciò si ottiene con l'ausilio di esercizi speciali.

Le tecniche vengono utilizzate per aumentare la posizione funzionale della parte visiva della corteccia cerebrale del SNC, per costringere le cellule visive della corteccia a lavorare in modalità normale e quindi garantire una percezione visiva chiara e corretta.

Questi metodi sono stimolanti. Le lezioni si svolgono su dispositivi speciali in regime ambulatoriale in corsi di 2-3 settimane. più volte all'anno Durante il trattamento a un certo stadio, in presenza di elevata acuità visiva, ripristino della capacità di unire 2 immagini dagli occhi sinistro e destro in un'unica immagine visiva, in presenza di deviazione oculare, l'intervento chirurgico è eseguita sui muscoli dell'occhio. La procedura ha lo scopo di ripristinare il corretto equilibrio tra i muscoli che muovono i bulbi oculari (muscoli oculomotori).

È importante capire che la procedura non sostituisce i metodi terapeutici, ma risolve un problema specifico che non può essere risolto in modo conservativo. Per risolvere il problema dei tempi dell'intervento chirurgico, è importante che il paziente abbia un'acuità visiva sufficiente. Prima metti gli occhi in uno stato simmetrico con uno sguardo diretto, meglio è. Non ci sono limiti di età speciali.

Con strabismo congenito, è importante completare la fase chirurgica entro e non oltre 3 anni, con strabismo acquisito, a seconda dei tempi di raggiungimento di una buona acuità visiva nella fase conservativa del trattamento e ripristino della potenziale capacità di unire le immagini da 2 occhi in un singola immagine visiva. La tattica del trattamento chirurgico è sviluppata a seconda del tipo di strabismo.

Dalla posizione della chirurgia, il trattamento di una forma permanente di strabismo con un enorme angolo di strabismo, quando l'occhio è gravemente deviato, non presenta enormi difficoltà. L'effetto di queste operazioni è ovvio per il paziente. E per i chirurghi con determinate qualifiche, non sarà uno sforzo. È difficile operare lo strabismo con angoli instabili e piccoli.

Ora sono state sviluppate tecnologie per eseguire un'incisione senza utilizzare una struttura di taglio (forbici, bisturi, raggi laser). I tessuti non vengono sezionati, ma come se fossero separati da un flusso di onde radio ad alta frequenza, fornendo un'esposizione esangue del campo chirurgico.

La tecnica delle operazioni per lo strabismo è microchirurgica, l'anestesia generale viene utilizzata con anestesia specifica, che consente di rilassare completamente i muscoli oculomotori. A seconda del volume dell'operazione, la sua durata è di 20 minuti. prima di 1,5 ore.

Il bambino viene dimesso a casa il secondo giorno dopo l'operazione. In assenza di una componente verticale (quando l'occhio non è spostato verso l'alto o verso il basso), di solito vengono eseguite 1 o 2 operazioni su uno e sul secondo occhio, a seconda delle dimensioni del bulbo oculare e del tipo di strabismo.

Prima si raggiunge la posizione simmetrica dell'occhio, più favorevole è la prospettiva di una cura. Per la scuola dovrebbe esserci un bambino con lo strabismo grado massimo riabilitato. Se affronti il ​​\u200b\u200bproblema dello strabismo in modo complesso, nel 97% dei casi si verifica una cura.

Grazie a una malattia tempestivamente curata, il bambino può studiare normalmente, liberarsi delle difficoltà psicologiche dovute a difetti visivi e successivamente fare ciò che ama.

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21.06.2015

La visione stereoscopica è ampiamente utilizzata nell'elaborazione di materiali per fotografie aeree, nell'interpretazione di fotografie aeree e nel rilevamento aereo di foreste. Migliora significativamente l'accuratezza delle misurazioni, quindi conosciamo brevemente le sue proprietà principali.
Per comprendere meglio l'essenza della visione stereoscopica, considera la struttura dell'occhio umano. L'occhio umano è un corpo sferico costituito da tre gusci; sclera, coroide e retina (Fig. 53).
La sclera è il rivestimento proteico duro esterno. Adiacente ad essa è la coroide, che passa in un'iride ispessita e opaca, in cui si trova la pupilla dell'occhio. Può cambiare il suo diametro, essendo un diaframma che regola la quantità di luce che entra nell'occhio.

La distanza tra i centri delle pupille dell'occhio è chiamata base dell'occhio. Si sedette persone diverse varia da 58 a 72 mm. In media, è di 65 mm. Dietro la pupilla c'è l'obiettivo. È una lente biconvessa e può essere considerata come una lente dell'occhio, che serve a costruire immagini di oggetti osservati sulla retina. Affinché le immagini di oggetti a diverse distanze da noi siano nitide, la forma dell'obiettivo cambia con l'aiuto dei muscoli, e quindi cambia anche la sua lunghezza focale (da 12 a 16 mm). La capacità dell'occhio di modificare la curvatura delle superfici del cristallino è chiamata accomodazione. La membrana che riveste la superficie interna dell'occhio è chiamata retina. I suoi elementi sensibili sono costituiti da bastoncelli e coni, che sono le estremità dei rami nervo oftalmico e trasmettendo la loro irritazione attraverso il sistema nervoso al cervello dell'osservatore.
Coni e bastoncelli sono distribuiti in modo non uniforme sulla retina. Un'area importante della retina è la macula lutea. È il luogo della visione più nitida, situato al centro della retina, di fronte alla pupilla e leggermente sfalsato rispetto all'asse di simmetria dell'occhio. La macula lutea consiste principalmente di coni.
L'immagine degli oggetti fornita dall'obiettivo è costruita all'interno della macchia gialla. La parte più sensibile alla luce della macula è la depressione nella macula. Si chiama fossa centrale. Il suo diametro è di 0,4 mm. La linea retta che passa per la fovea e il centro del cristallino è detta asse visivo dell'occhio.
Affinché l'occhio normale possa vedere gli oggetti senza troppa tensione, la distanza da essi dovrebbe essere di circa 250 mm. Si chiama la migliore distanza di visione.

La visione in un occhio è chiamata monoculare. Ti consente di determinare la posizione di un oggetto su un piano e ha una certa risoluzione. La risoluzione (acuità) della visione è l'angolo minimo al quale l'occhio distingue ancora due punti separatamente. Il potere risolutivo dell'occhio è di circa 30-40". Dipende dalle caratteristiche dell'occhio e dalle condizioni di osservazione.
La profondità dello spazio si fa sentire con la visione binoculare (visione con due occhi). Ha due proprietà meravigliose. La sua prima proprietà è la fusione nell'impressione visiva di due immagini ottenute sulla retina degli occhi in un'unica immagine spaziale.
La seconda proprietà è una stima della profondità, cioè la lontananza degli oggetti osservati. Solo a grandi distanze la percezione binoculare della profondità dello spazio differisce dalla visione monoculare. Quando ci si sposta su oggetti più vicini, si trasforma in visione stereoscopica, pur rimanendo binoculare. Di conseguenza, la visione stereoscopica è un caso speciale di visione binoculare, in cui la profondità dello spazio, il rilievo degli oggetti del terreno e la loro disposizione spaziale sono percepiti più chiaramente.
Consideriamo alcune proprietà della visione stereoscopica.
Con la visione binoculare, l'osservatore imposta i suoi occhi in modo che i loro assi visivi si intersechino sull'oggetto che stiamo guardando. Il punto di intersezione degli assi visivi è chiamato punto di fissazione M (Fig. 54) Quando l'attenzione è fissata su un punto qualsiasi, sorge un campo di chiara visibilità. È limitato dalla dimensione delle fosse centrali degli occhi. All'interno del campo di chiara visibilità, sorge la visione stereoscopica della massima chiarezza. Con la visione stereoscopica sulla retina si ottengono immagini di punti variamente distanti a distanze diverse dai centri delle macchie gialle.
La differenza tra queste distanze è chiamata parallasse fisiologica.

Quanto più in profondità il punto K è dal punto M, tanto maggiore sarà c.
L'angolo di intersezione degli assi visivi degli occhi è chiamato angolo di convergenza γc. Più il punto è vicino all'osservatore, maggiore è l'angolo γc e, viceversa, allontanandosi il punto, l'angolo γc diminuisce. La differenza estremamente piccola negli angoli parallattici γc-γ "c (vedi Fig. 54), percepita dall'osservatore, è chiamata acuità visiva stereoscopica. Il suo valore è di circa 20-30" per i singoli punti e 10-15" per la verticale linee.
Dal triangolo isoscele MSS" segue che br/2: L = tg γc/2, dove L è la distanza (distanza) del punto M dalla base dell'occhio.
Se l'angolo γc/2 è piccolo, allora

dove γc è in radianti.
Questa formula permette di giudicare la distanza L di oggetti o oggetti del terreno dall'osservatore.
Quando ci si sposta dal punto M ad un altro punto K (Fig. 55) nel campo di chiara visibilità e con una corrispondente variazione dell'angolo parallattico γ "c, trasformando la formula (42), otteniamo

Le formule (42) e (43) sono le formule di base per la visione stereoscopica.
Se prendiamo γc = 30", bg = 65 mm, allora dalla formula (42) segue che

In questo caso, l'angolo γc è uguale all'acuità della visione stereoscopica, quindi Lg = 450 m è il raggio della visione stereoscopica nuda. A una distanza superiore a 450 m, l'osservatore non riceve la percezione spaziale degli oggetti e il terreno dovrebbe sembrargli piatto.
Il raggio della visione stereoscopica può essere aumentato aumentando la base e l'acuità della visione stereoscopica. A tale scopo vengono utilizzati dispositivi speciali in cui, grazie all'introduzione di specchi o prismi, la base aumenta e, grazie all'introduzione di lenti, aumenta la nitidezza della visione stereoscopica. Tali dispositivi sono chiamati stereoscopici.
La percezione stereoscopica può essere ottenuta non solo considerando gli stessi oggetti del terreno, ma anche dalle loro immagini prospettiche: fotografie aeree.
Durante un rilevamento aereo pianificato, ogni fotografia aerea successiva si sovrappone del 60% alla precedente fotografia aerea.

Poniamo fotografie aeree adiacenti - una coppia stereo - davanti agli occhi in modo che le parti sovrapposte siano nel campo visivo e la base dello scatto sia parallela alla base dell'occhio (Fig. 56).
Distribuendo queste fotografie aeree lungo la linea di base della fotografia aerea di una quantità appropriata ed esaminando la stessa immagine nei punti di sovrapposizione con l'occhio sinistro e destro, invece di due, otteniamo un'immagine spaziale del terreno, che dà una chiara idea di la relazione di altezza tra oggetti diversi. Un'immagine stereoscopica di un'area catturata è chiamata modello stereoscopico del terreno.
L'effetto stereoscopico nasce perché la differenza nelle parallassi longitudinali Δр dei punti delle fotografie aeree, se visualizzate, viene convertita in una differenza nelle parallassi fisiologiche.
Per ottenere un effetto stereo, vengono utilizzati dispositivi speciali: stereoscopi. Uno stereoscopio ti consente di vedere un'immagine con un occhio e un'altra con l'altro.
Se l'occhio sinistro vede la fotografia aerea sinistra e l'occhio destro vede quella destra, allora sorge un effetto stereo diretto (le montagne sono raffigurate come montagne, le cavità come cavità), Fig. 56, a.
Se l'occhio sinistro vede l'immagine aerea destra e l'occhio destro vede quella sinistra, si verifica un effetto stereo inverso (le montagne sono raffigurate come cavità e le cavità come montagne) - vedi fig. 56.6 Se le fotografie aeree preparate per l'effetto stereo diretto vengono ruotate di 90°, si verifica un effetto stereo nullo. In questo caso, tutti gli oggetti sembreranno giacere sullo stesso piano (vedi Fig. 56, a).
Considera il dispositivo di uno stereoscopio a specchio. Consiste di quattro specchi, paralleli tra loro a coppie (Fig. 57).

Quando si lavora con uno stereoscopio a specchio, i raggi o1m1 e o2m2, che inizialmente vanno verticalmente dalla fotografia aerea, dopo il riflesso vanno orizzontalmente, poi dai secondi specchi vanno di nuovo verticalmente e cadono negli occhi dell'osservatore.
Distanza o1m1k1S1 = o2m2k2S2 = fc, dove è la distanza principale dello stereoscopio, misurata dal centro dello specchio lungo il percorso del raggio fino alla fotografia aerea.
Va notato che quando si osservano fotografie aeree con uno stereoscopio, si ottiene un modello immaginario (stereomodello), poiché non esiste un'effettiva intersezione dei raggi.
L'ingrandimento dell'immagine visibile sulle fotografie aeree viste sotto uno stereoscopio è uguale al rapporto tra la migliore distanza di visione ρ0 e la distanza principale dello stereoscopio Vc = ρ0/fc. Uno stereoscopio riflesso ha fc = 250, quindi Vc = 1X.
Se le lenti sono installate tra gli specchi, fc viene misurato dal centro della lente lungo il raggio principale fino al piano dell'immagine aerea.
Per determinare la tonalità del minimo dislivello hmin (quote puntuali) visibile sulle fotografie aeree, trasformiamo la seconda delle principali formule di visione stereo ΔL = L2v/bg, nella quale sostituiamo ΔL con hmin (o Δh), L con l'altezza della fotografia H, bg con la base della fotografia B .
Quindi otteniamo

Tenendo conto dell'ingrandimento relativo dello stereoscopio, la formula per hmin assume la seguente forma:

Ma la base b alla scala dell'immagine aerea è b = B f/H. Allora hmin = H2fc/bH v, o hmin = Hfc/b v. Questa formula determina la differenza minima nell'altezza degli oggetti, stimata utilizzando uno stereoscopio.
Quando si valuta visivamente l'altezza utilizzando uno stereoscopio, è necessario tenere conto del fatto che esiste una differenza nelle scale verticale e orizzontale del modello stereo, a seguito della quale le dimensioni verticali degli oggetti del terreno e il suo rilievo sono esagerate.
Per derivare la formula della scala verticale, utilizziamo le seguenti formule di stereofotogrammetria:
la formula utilizzata per determinare l'eccesso di un oggetto osservato in uno stereoscopio hc,

Da questa formula (47) segue:

Se prendiamo in considerazione l'ingrandimento dello stereoscopio vc, la formula assumerà la seguente forma:

Questa formula mostra che la scala verticale sarà maggiore di quella orizzontale per il fattore che f è minore di ρ0 (250 mm) (assumendo che per il 60% di sovrapposizione longitudinale di fotografie aeree di 18x18 cm b≈bg) e aumenta in proporzione alla valore di vc. Ad esempio, quando si scattano fotografie aeree con telecamere aeree con una lunghezza focale di 70 e 100 mm e con una distanza nello stereoscopio dall'occhio all'immagine aerea ρ0 = 250 mm, il rilievo visibile nello stereoscopio sarà esagerato, cioè, allungato verso l'alto di 3,5 e 2,5 volte rispetto a con valido.
Le proprietà del modello stereo sopra delineato devono essere attentamente prese in considerazione durante la decifrazione delle fotografie della foresta, e in particolare quando si utilizza il metodo stereoscopico dell'occhio per misurare l'altezza di alberi e piantagioni.

30-09-2011, 10:29

Descrizione

Il corpo calloso è un potente fascio di fibre mielinizzate che collega i due emisferi del cervello. La visione stereoscopica (stereopsi) è la capacità di percepire la profondità dello spazio e valutare la distanza degli oggetti dagli occhi. Queste due cose non sono particolarmente strettamente correlate tra loro, ma è noto che una piccola parte delle fibre del corpo calloso svolge ancora un ruolo nella stereopsi. Si è rivelato conveniente includere entrambi questi argomenti in un capitolo, poiché nel considerarli si dovrà tener conto della stessa caratteristica della struttura del sistema visivo, vale a dire che esistono sia incrociati che non incrociati fibre del nervo ottico nel chiasma.

corpo calloso

corpo calloso (in latino corpo calloso) è il raggio più grande fibre nervose in tutto il sistema nervoso. Secondo una stima approssimativa, contiene circa 200 milioni di assoni. Il vero numero di fibre è probabilmente anche più alto, poiché la stima fornita si basa sulla microscopia ottica convenzionale, non sulla microscopia elettronica.

Questo numero è incomparabile con il numero di fibre in ciascun nervo ottico (1,5 milioni) e nel nervo uditivo (32.000). L'area della sezione trasversale del corpo calloso è di circa 700 mm quadrati, mentre quella del nervo ottico non supera pochi millimetri quadrati. Il corpo calloso, insieme ad un sottile fascio di fibre chiamato commessura anteriore, collega i due emisferi del cervello (Fig. 98 e 99).

Termine commessura indica un insieme di fibre che collegano due strutture nervose omologhe situate nella metà sinistra e destra della testa o midollo spinale. Il corpo calloso è talvolta chiamato anche la grande commessura del cervello.

Fino al 1950 circa, il ruolo del corpo calloso era del tutto sconosciuto. In rari casi, c'è un'assenza congenita ( aplasia) corpo calloso. Questa formazione può anche essere parzialmente o completamente tagliata durante un'operazione neurochirurgica, che viene eseguita intenzionalmente - in alcuni casi nel trattamento dell'epilessia (in modo che la scarica convulsiva che si verifica in un emisfero del cervello non possa diffondersi nell'altro emisfero), in altri casi per arrivare dall'alto a un tumore localizzato in profondità (se, ad esempio, il tumore si trova nella ghiandola pituitaria). Secondo le osservazioni di neuropatologi e psichiatri, dopo tali operazioni non si verificano disturbi mentali. Qualcuno ha persino suggerito (anche se poco seriamente) che l'unica funzione del corpo calloso sia quella di tenere insieme i due emisferi del cervello. Fino agli anni '50 si sapeva poco sui dettagli della distribuzione delle connessioni nel corpo calloso. Era ovvio che il corpo calloso collegava i due emisferi e, sulla base di dati ottenuti con metodi neurofisiologici piuttosto grezzi, si riteneva che nella corteccia striatale le fibre del corpo calloso collegassero regioni esattamente simmetriche dei due emisferi.

Nel 1955 Ronald Myers, uno studente laureato dello psicologo Roger Sperry dell'Università di Chicago, ha condotto il primo esperimento che ha rivelato alcune delle funzioni di questo enorme tratto fibroso. Myers ha addestrato i gatti posti in una scatola con due schermi affiancati, sui quali potevano essere proiettate varie immagini, come un cerchio su uno schermo e un quadrato su un altro. Il gatto è stato addestrato a mettere il naso sullo schermo con l'immagine di un cerchio e ignorare l'altro - con l'immagine di un quadrato. Le risposte corrette sono state rinforzate con il cibo e i gatti sono stati leggermente puniti per risposte errate: è stato attivato un campanello rumoroso e il gatto non è stato sgarbatamente, ma allontanato con decisione dallo schermo. Con questo metodo, in diverse migliaia di ripetizioni, il gatto può essere portato al livello di un'affidabile discriminazione delle figure. (I gatti imparano lentamente; ad esempio, i piccioni hanno bisogno da diverse decine a diverse centinaia di ripetizioni per imparare in un compito simile, e una persona può generalmente essere istruita immediatamente dandogli istruzioni verbali. Questa differenza sembra alquanto strana - dopotutto, un gatto ha un cervello molte volte più grande di una colomba.)

Non c'è nulla di sorprendente nel fatto che i gatti di Myers abbiano imparato a risolvere questo problema anche nel caso in cui un occhio dell'animale fosse coperto da una maschera. Non sorprende inoltre che se l'allenamento di un compito come la scelta di un triangolo o di un quadrato fosse svolto con uno solo occhio aperto- a sinistra, e durante il controllo l'occhio sinistro era chiuso e l'occhio destro era aperto, quindi l'accuratezza della discriminazione è rimasta la stessa. Questo non ci sorprende, perché noi stessi possiamo facilmente risolvere un problema simile. La facilità di risolvere tali problemi è comprensibile, data l'anatomia del sistema visivo. Ogni emisfero riceve input da entrambi gli occhi. Come abbiamo detto nell'articolo, anche la maggior parte delle celle nel campo 17 riceve input da entrambi gli occhi. Myers ha creato una situazione più interessante effettuando una sezione longitudinale del chiasma sulla linea mediana. Pertanto, ha tagliato le fibre incrociate e ha mantenuto intatte le fibre non incrociate (questa operazione richiede una certa abilità da parte del chirurgo). Come risultato di tale transezione, l'occhio sinistro dell'animale era collegato solo all'emisfero sinistro e l'occhio destro solo a quello destro.

Idea sperimentale era addestrare il gatto usando l'occhio sinistro, e durante l'"esame" indirizzare lo stimolo all'occhio destro. Se il gatto riesce a risolvere correttamente il problema, ciò significa che le informazioni necessarie vengono trasmesse dall'emisfero sinistro a destra lungo l'unico percorso noto: attraverso il corpo calloso. Quindi Myers ha tagliato il chiasma nel senso della lunghezza, ha addestrato il gatto con un occhio aperto e poi ha fatto un test aprendo l'altro occhio e chiudendo il primo. In queste condizioni, i gatti hanno comunque risolto con successo il problema. Infine, Myers ha ripetuto l'esperimento su animali in cui erano stati precedentemente tagliati sia il chiasma che il corpo calloso. Questa volta i gatti non hanno risolto il problema. Pertanto, Myers stabilì empiricamente che il corpo calloso svolge effettivamente una funzione (sebbene difficilmente si possa pensare che esista solo affinché singole persone o animali con un chiasma ottico tagliato possano svolgere determinati compiti usando un occhio dopo aver imparato a usarne un altro).

Studio della fisiologia del corpo calloso

Uno dei primi studi neurofisiologici in quest'area fu effettuato pochi anni dopo gli esperimenti di Myers di D. Witteridge, che allora lavorava a Edimburgo. Whitteridge ha sostenuto che non aveva molto senso avere fasci di fibre nervose che collegano sezioni omologhe speculari dei campi 17. In effetti, non c'è motivo per cui una cellula nervosa nell'emisfero sinistro sia associata ad alcuni punti nella metà destra del campo visivo, connesso a una cellula dell'emisfero destro associata a una sezione simmetrica della metà sinistra del campo visivo. Per verificare le sue supposizioni, Whitteridge tagliò il tratto ottico sul lato destro del cervello dietro il chiasma, impedendo così ai segnali di ingresso di entrare nel lobo occipitale destro; ma questo, ovviamente, non escludeva la trasmissione di segnali lì dal lobo occipitale sinistro attraverso il corpo calloso (Fig. 100).

Quindi Whitteridge iniziò ad attivare lo stimolo luminoso e registrare l'attività elettrica dalla superficie della corteccia con un elettrodo metallico. Ha ottenuto risposte nella sua esperienza, ma sono apparse solo al confine interno del campo 17, cioè nell'area che riceve i segnali di ingresso da una striscia verticale lunga e stretta al centro del campo visivo: quando stimolato con piccoli punti di luce, le risposte apparivano solo quando la luce lampeggiava sopra o vicino alla linea mediana verticale. Se la corteccia dell'emisfero opposto veniva raffreddata, sopprimendo temporaneamente la sua funzione, le risposte cessavano; anche il raffreddamento del corpo calloso ha portato a questo. Quindi è diventato chiaro che il corpo calloso non può collegare l'intero campo 17 dell'emisfero sinistro con l'intero campo 17 dell'emisfero destro, ma collega solo piccole aree di questi campi, dove ci sono proiezioni di una linea verticale nel mezzo del campo visivo.

Ci si potrebbe aspettare un risultato simile sulla base di una serie di dati anatomici. Solo una sezione del campo 17, molto vicina al confine con il campo 18, invia assoni attraverso il corpo calloso all'altro emisfero, e la maggior parte di essi sembra terminare nel campo 18 vicino al confine con il campo 17. Se assumiamo che gli input alla corteccia dall'NKT corrispondono esattamente alle parti controlaterali del campo visivo (vale a dire, l'emisfero sinistro è visualizzato nella corteccia dell'emisfero destro e il destro - nella corteccia del sinistro), quindi la presenza di connessioni tra il emisferi attraverso il corpo calloso dovrebbe alla fine portare al fatto che ciascun emisfero riceverà segnali da aree leggermente più grandi della metà del campo visivo. In altre parole, a causa delle connessioni attraverso il corpo calloso, ci sarà una sovrapposizione degli emicampi proiettati nei due emisferi. Questo è esattamente ciò che abbiamo trovato. Con l'aiuto di due elettrodi inseriti nella regione corticale al confine dei campi 17 e 18 in ciascuno degli emisferi, siamo stati spesso in grado di registrare l'attività delle cellule i cui campi recettivi si sovrapponevano reciprocamente di diversi gradi angolari.

T. Wiesel ed io abbiamo presto realizzato dei microelettrodi direttamente da quella zona del corpo calloso (nella sua parte più posteriore) dove ci sono le fibre associate al sistema visivo. Abbiamo scoperto che quasi tutte le fibre che potevamo attivare con stimoli visivi rispondevano esattamente allo stesso modo dei normali neuroni del campo 17, cioè mostravano le proprietà sia delle cellule semplici che di quelle complesse, selettivamente sensibili all'orientamento dello stimolo e solitamente rispondenti a stimolare entrambi gli occhi. In tutti questi casi, i campi recettivi erano localizzati molto vicino alla verticale mediana sotto o sopra (o al livello del) punto di fissazione, come mostrato in Fig. 101.

Forse la più elegante dimostrazione neurofisiologica del ruolo del corpo calloso è stata l'opera di J. Berlucchi e J. Rizzolatti di Pisa, eseguita nel 1968. Tagliando il chiasma ottico lungo la linea mediana, hanno registrato le risposte nel campo 17 vicino al confine con il campo 18, cercando quelle cellule che potevano essere attivate binocularmente. È chiaro che qualsiasi cellula binoculare in quest'area dell'emisfero destro deve ricevere segnali di input sia direttamente dall'occhio destro (attraverso il LNT) sia dall'occhio sinistro e dall'emisfero sinistro attraverso il corpo calloso. Come si è scoperto, il campo recettivo di ciascuna cellula binoculare ha catturato la verticale centrale della retina e quella parte che appartiene alla metà sinistra del campo visivo ha fornito informazioni dall'occhio destro e quella che va a destra metà - dall'occhio sinistro. Altre proprietà cellulari studiate in questo esperimento, inclusa la selettività orientativa, sono risultate identiche (Fig. 102).

I risultati ottenuti hanno mostrato chiaramente che il corpo calloso collega le cellule tra loro in modo tale che i loro campi recettivi possano andare sia a destra che a sinistra della verticale mediana. Così, sembra che le due metà dell'immagine del mondo circostante si uniscano. Per immaginarlo meglio, supponiamo che inizialmente la corteccia del nostro cervello fosse formata nel suo insieme, non divisa in due emisferi. In questo caso, il campo 17 avrebbe la forma di uno strato continuo su cui verrebbe mappato l'intero campo visivo. Quindi le cellule vicine, per realizzare proprietà come, ad esempio, la sensibilità al movimento e la selettività orientativa, dovrebbero, ovviamente, avere un complesso sistema di connessioni reciproche. Ora immagina che il "costruttore" (sia esso un dio o, diciamo, la selezione naturale) abbia deciso che era impossibile lasciarlo così - d'ora in poi, metà di tutte le cellule dovrebbe formare un emisfero e l'altra metà - il altro emisfero.

Che cosa si deve fare allora dell'intera moltitudine di connessioni intercellulari, se i due insiemi di cellule devono ora allontanarsi l'uno dall'altro?

Apparentemente, si possono semplicemente allungare queste connessioni, formando parte del corpo calloso da esse. Per eliminare il ritardo nella trasmissione dei segnali lungo un percorso così lungo (circa 12-15 centimetri in una persona), è necessario aumentare la velocità di trasmissione dotando le fibre di una guaina mielinica. Naturalmente, in effetti, nulla di simile è accaduto nel processo di evoluzione; molto prima che si formasse la corteccia, il cervello aveva già due emisferi separati.

L'esperimento di Berlucca e Rizzolatti, a mio avviso, ha fornito una delle conferme più eclatanti della stupefacente specificità delle connessioni neurali. La cella mostrata in fig. 108 (vicino alla punta dell'elettrodo), e probabilmente un milione di altre cellule simili collegate attraverso il corpo calloso, acquisiscono la loro selettività orientativa sia attraverso connessioni locali con cellule vicine sia attraverso connessioni attraverso il corpo calloso dall'altro emisfero da cellule con tale stessa sensibilità orientativa e una disposizione simile dei campi recettivi (questo vale anche per altre proprietà delle cellule, come la specificità direzionale, la capacità di rispondere alle estremità delle linee, così come la complessità).

Ognuna delle cellule della corteccia visiva che hanno connessioni attraverso il corpo calloso deve ricevere input dalle cellule dell'altro emisfero con esattamente le stesse proprietà. Conosciamo molti fatti che indicano la selettività dei composti nel sistema nervoso, ma penso che questo esempio sia il più sorprendente e convincente.

Gli assoni discussi sopra le cellule della corteccia visiva costituiscono solo una piccola parte di tutte le fibre del corpo calloso. Nella corteccia somatosensoriale sono stati condotti esperimenti utilizzando il trasporto di assoni, simili a quelli descritti nei capitoli precedenti con l'iniezione di un amminoacido radioattivo nell'occhio. I loro risultati mostrano che il corpo calloso lega in modo simile quelle aree della corteccia che sono attivate dai recettori cutanei e articolari situati vicino alla linea mediana del corpo sul tronco e sulla testa, ma non lega le proiezioni corticali delle estremità.

Ogni area della corteccia è collegata a diverse o anche molte altre aree della corteccia dello stesso emisfero. Ad esempio, la corteccia visiva primaria è collegata all'area 18 (area visiva 2), all'area temporale mediale (area MT), all'area visiva 4 ea una o due altre aree. Molte aree della corteccia hanno anche connessioni con diverse aree dell'altro emisfero attraverso il corpo calloso, e in alcuni casi attraverso la commessura anteriore.

Pertanto, possiamo considerare questi commissario connessioni semplicemente come un tipo speciale di connessioni cortico-corticali. È facile vedere che ciò è evidenziato da un esempio così semplice: se ti dico che la mia mano sinistra è fredda o che ho visto qualcosa a sinistra, allora formulo le parole usando le mie zone del linguaggio corticale situate nell'emisfero sinistro (detto , forse sì, e non del tutto vero, visto che sono mancino); le informazioni provenienti dalla metà sinistra del campo visivo o dalla mano sinistra vengono trasmesse al mio emisfero destro; quindi i segnali appropriati devono essere trasmessi attraverso il corpo calloso alla corteccia vocale dell'altro emisfero in modo che io possa dire qualcosa sulle mie sensazioni. In una serie di lavori iniziati nei primi anni '60, R. Sperry (che ora lavora al California Institute of Technology) e i suoi colleghi hanno mostrato che una persona con un corpo calloso reciso (per il trattamento dell'epilessia) perde la capacità di parlare di quelle eventi, informazioni su cui entra nell'emisfero destro. Lavorare con tali soggetti è diventata una preziosa fonte di nuove informazioni sulle varie funzioni della corteccia, inclusi il pensiero e la coscienza. I primi articoli su questo sono apparsi sulla rivista Brain; sono estremamente interessanti e chiunque li legga può capirli facilmente. vero libro.

visione stereoscopica

Il meccanismo di stima della distanza basato sul confronto di due immagini retiniche è così affidabile che molte persone (a meno che non siano psicologi e fisiologi visivi) non sono nemmeno a conoscenza della sua esistenza. Per capire l'importanza di questo meccanismo, provate a guidare un'auto o una bicicletta, giocare a tennis o sciare con un occhio chiuso per qualche minuto. Gli stereoscopi sono passati di moda e li trovi solo nei negozi di antiquariato. Tuttavia, la maggior parte dei lettori ha visto film stereoscopici (in cui lo spettatore deve indossare occhiali speciali). Il principio di funzionamento sia dello stereoscopio che degli occhiali stereoscopici si basa sull'uso del meccanismo della stereopsi.

Le immagini sulle retine sono bidimensionali mentre vediamo il mondo in tre dimensioni. È ovvio che la capacità di determinare la distanza dagli oggetti è importante sia per gli esseri umani che per gli animali. Allo stesso modo, percepire la forma tridimensionale degli oggetti significa giudicare la profondità relativa. Considera, come semplice esempio, un oggetto rotondo. Se è obliquo rispetto alla linea di vista, la sua immagine sulle retine sarà ellittica, ma di solito percepiamo facilmente un oggetto del genere come rotondo. Ciò richiede la capacità di percepire la profondità.

Una persona ha molti meccanismi per stimare la profondità. Alcuni di loro sono così ovvi che difficilmente meritano di essere menzionati. Tuttavia, li menzionerò. Se si conosce la dimensione approssimativa di un oggetto, ad esempio nel caso di oggetti come una persona, un albero o un gatto, allora possiamo stimare la distanza da esso (anche se c'è il rischio di commettere un errore se incontriamo un nano, bonsai o leone). Se un oggetto si trova di fronte all'altro e lo oscura parzialmente, percepiamo l'oggetto frontale come più vicino. Se prendiamo una proiezione di linee parallele, ad esempio binari ferroviari che vanno in lontananza, allora nella proiezione convergeranno. Questo è un esempio di prospettiva, una misura molto efficace della profondità.

La sezione convessa della parete appare più chiara nella sua parte superiore se la sorgente luminosa è posta più in alto (solitamente le sorgenti luminose sono in alto), e l'incavo della sua superficie, se è illuminato dall'alto, appare più scuro nella parte superiore . Se la sorgente luminosa è posizionata sotto, il rigonfiamento sembrerà una rientranza e la rientranza sembrerà un rigonfiamento. Un importante segno di lontananza è la parallasse del movimento: l'apparente spostamento relativo di oggetti vicini e più distanti se l'osservatore muove la testa a sinistra ea destra o su e giù. Se un oggetto solido viene ruotato, anche con un piccolo angolo, la sua forma tridimensionale viene immediatamente rivelata. Se focalizziamo la lente dei nostri occhi su un oggetto vicino, allora di più oggetto remoto sarà fuori fuoco; quindi, cambiando la forma del cristallino, cioè cambiando l'accomodazione dell'occhio, siamo in grado di stimare la distanza degli oggetti.

Se cambi la direzione relativa degli assi di entrambi gli occhi, avvicinandoli o allargandoli(eseguendo la convergenza o la divergenza), allora due immagini di un oggetto possono essere riunite e mantenute in questa posizione. Pertanto, controllando l'obiettivo o la posizione degli occhi, si può stimare la distanza di un oggetto. I progetti di una serie di telemetri si basano su questi principi. Ad eccezione della convergenza e della divergenza, tutte le altre misure di distanza elencate finora sono monoculari. Maggior parte meccanismo importante La percezione della profondità - stereopsi - dipende dalla condivisione di due occhi.

Durante la visualizzazione di qualsiasi scena tridimensionale, i due occhi formano immagini leggermente diverse sulla retina. Puoi esserne facilmente convinto se guardi dritto davanti a te e muovi rapidamente la testa da un lato all'altro di circa 10 cm o chiudi rapidamente un occhio o l'altro a turno. Se hai davanti a te un oggetto piatto, non noterai molta differenza. Tuttavia, se la scena include oggetti a distanze diverse da te, noterai cambiamenti significativi nell'immagine. Durante la stereopsi, il cervello confronta le immagini della stessa scena su due retine e stima la profondità relativa con grande precisione.

Supponiamo che l'osservatore fissi con lo sguardo un certo punto P. Questa affermazione equivale a dire: gli occhi sono orientati in modo tale che le immagini del punto siano nelle fossette centrali di entrambi gli occhi (F in Fig. 103).

Supponiamo ora che Q sia un altro punto nello spazio, che all'osservatore sembra situato alla stessa profondità di P. Siano Qlh Qr le immagini del punto Q sulla retina dell'occhio sinistro e destro. In questo caso i punti QL e QR sono detti punti corrispondenti delle due retine. È ovvio che due punti coincidenti con le fosse centrali delle retine saranno corrispondenti. Da considerazioni geometriche è anche chiaro che il punto Q ", stimato dall'osservatore come situato più vicino di Q, darà due proiezioni sulle retine - e Q" R - in punti non corrispondenti situati più distanti che se questi i punti fossero corrispondente (questa situazione è raffigurata sul lato destro della figura). Allo stesso modo, se consideriamo un punto situato più lontano dall'osservatore, si scopre che le sue proiezioni sulle retine saranno localizzate amico più intimo ad un amico rispetto ai punti corrispondenti.

Quanto sopra detto dei punti corrispondenti sono in parte definizioni e in parte asserzioni conseguenti a considerazioni geometriche. Quando si considera questo problema, viene presa in considerazione anche la psicofisiologia della percezione, poiché l'osservatore valuta soggettivamente se l'oggetto si trova più o meno vicino al punto P. Introduciamo un'altra definizione. Tutti i punti che, come il punto Q (e, ovviamente, il punto P), sono percepiti come equidistanti, giacciono su un orottero - una superficie passante per i punti P e Q, la cui forma differisce sia da un piano che da una sfera e dipende sulla nostra capacità di stimare la distanza, cioè dal nostro cervello. Le distanze dalla fovea F alle proiezioni del punto Q (QL e QR) sono vicine, ma non uguali. Se fossero sempre uguali, allora la linea di intersezione dell'orottero con il piano orizzontale sarebbe un cerchio.

Supponiamo ora di fissare con i nostri occhi un certo punto nello spazio e che in questo spazio vi siano due sorgenti puntiformi di luce che danno una proiezione su ciascuna retina sotto forma di un punto di luce, e questi punti non sono corrispondenti: il la distanza tra loro è un po' maggiore di quella tra i punti corrispondenti. Chiameremo qualsiasi deviazione di questo tipo dalla posizione dei punti corrispondenti disparità. Se questa deviazione in direzione orizzontale non supera i 2° (0,6 mm sulla retina), e verticalmente non supera alcuni minuti d'arco, allora percepiremo visivamente un singolo punto nello spazio situato più vicino di quello che fissiamo. Se le distanze tra le proiezioni di un punto non sono maggiori, ma inferiori a quelle tra i punti corrispondenti, allora questo punto sembrerà situato più lontano del punto di fissazione. Infine, se la deviazione verticale supera alcuni minuti d'arco, o la deviazione orizzontale è maggiore di 2°, allora vedremo due punti separati, che potrebbero sembrare più o meno lontani dal punto di fissazione. Questi risultati sperimentali illustrano il principio di base della percezione stereo, formulato per la prima volta nel 1838 da Sir C. Wheatstone (che ha anche inventato il dispositivo noto in ingegneria elettrica come "ponte di Wheatstone").

Sembra quasi incredibile che prima di questa scoperta nessuno sembrasse essersi reso conto che la presenza di sottili differenze nelle immagini proiettate sulle retine dei due occhi può portare a una netta impressione di profondità. Questo effetto stereo dimostrato in pochi minuti da qualsiasi persona che possa arbitrariamente ridurre o separare gli assi dei suoi occhi, o da qualcuno che abbia una matita, un pezzo di carta e diversi piccoli specchi o prismi. Non è chiaro come Euclide, Archimede e Newton abbiano perso questa scoperta. Nel suo articolo, Wheatstone osserva che Leonardo da Vinci è arrivato molto vicino a scoprire questo principio. Leonardo ha sottolineato che una palla situata di fronte a una scena spaziale è vista in modo diverso da ciascun occhio: con l'occhio sinistro vediamo un po 'più in là il suo lato sinistro, e con l'occhio destro - il destro. Wheatstone osserva inoltre che se Leonardo avesse scelto un cubo invece di una sfera, avrebbe sicuramente notato che le sue proiezioni sono diverse per occhi diversi. Dopodiché, potrebbe, come Wheatstone, essere interessato a cosa accadrebbe se due immagini simili fossero specificatamente proiettate sulla retina di due occhi.

Un fatto fisiologico importanteè che la sensazione di profondità (cioè la capacità di vedere "direttamente" se questo o quell'oggetto si trova più lontano o più vicino al punto di fissazione) si verifica quando due immagini retiniche sono leggermente spostate l'una rispetto all'altra nella direzione orizzontale - allontanate o viceversa, sono vicini tra loro (a meno che questo offset non sia maggiore di circa 2° e l'offset verticale sia prossimo allo zero). Questo, ovviamente, corrisponde alle relazioni geometriche: se un oggetto si trova più vicino o più lontano rispetto a un certo punto di riferimento della distanza, allora le sue proiezioni sulle retine si allontaneranno o si avvicineranno orizzontalmente, mentre non ci sarà uno spostamento verticale significativo di immagini.

Questa è la base dell'azione dello stereoscopio inventato da Wheatstone. Lo stereoscopio è stato così popolare per circa mezzo secolo che quasi tutte le case ne avevano uno. Lo stesso principio è alla base dei film stereo che ora guardiamo usando speciali occhiali polaroid per questo. Nel progetto originale dello stereoscopio, l'osservatore vedeva due immagini poste in una scatola utilizzando due specchi posizionati in modo che ogni occhio vedesse solo un'immagine. I prismi e le lenti di messa a fuoco sono ora spesso usati per comodità. Le due immagini sono identiche in tutto, tranne che per piccoli offset orizzontali, che danno l'impressione di profondità. Chiunque può produrre una fotografia adatta all'uso in uno stereoscopio selezionando un oggetto (o una scena) fisso, scattando una foto, quindi spostando la fotocamera di 5 centimetri a destra oa sinistra e scattando una seconda foto.

Non tutti hanno la capacità di percepire la profondità con uno stereoscopio. Puoi facilmente controllare tu stesso la tua stereopsi se usi le coppie stereo mostrate in Fig. 105 e 106.

Se hai uno stereoscopio, puoi fare delle copie delle coppie stereo qui mostrate e incollarle nello stereoscopio. Puoi anche posizionare un sottile pezzo di cartone perpendicolarmente tra due immagini della stessa coppia stereo e provare a guardare la tua immagine con ciascun occhio, mettendo gli occhi paralleli, come se stessi guardando in lontananza. Puoi anche imparare a muovere gli occhi dentro e fuori con il dito, posizionandolo tra gli occhi e la coppia stereo e spostandolo avanti o indietro fino a quando le immagini si fondono, dopodiché (questo è il più difficile) puoi esaminare l'immagine unita , cercando di non dividerlo in due. Se ci riesci, allora le apparenti relazioni di profondità saranno l'opposto di quelle percepite usando uno stereoscopio.

Anche se non riesci a ripetere l'esperienza con la percezione della profondità Che sia perché non hai uno stereoscopio, o perché non puoi muovere arbitrariamente gli assi dei tuoi occhi dentro e fuori, puoi comunque capire il nocciolo della questione, anche se non ti godrai l'effetto stereo.

Nella stereocoppia superiore in Fig. 105 in due cornici quadrate c'è un piccolo cerchio, uno dei quali è leggermente spostato a sinistra del centro, e l'altro è leggermente a destra. Se consideri questa stereocoppia con due occhi, utilizzando uno stereoscopio o un altro metodo di allineamento dell'immagine, vedrai un cerchio non nel piano del foglio, ma davanti ad esso a una distanza di circa 2,5 cm.Se consideri anche il stereocoppia inferiore in fig. 105, il cerchio sarà visibile dietro il piano del foglio. Percepisci la posizione del cerchio in questo modo perché esattamente la stessa informazione viene ricevuta sulla retina dei tuoi occhi come se il cerchio fosse effettivamente davanti o dietro il piano dell'inquadratura.

Nel 1960 Bela Yulesh dei Bell Telephone Laboratories, ha ideato una tecnica molto utile ed elegante per dimostrare l'effetto stereo. L'immagine mostrata in fig. 107, a prima vista, sembra essere un omogeneo mosaico casuale di piccoli triangoli.

Così è, tranne per il fatto che nella parte centrale c'è un triangolo nascosto di dimensioni maggiori. Se guardi questa immagine con due pezzi di cellophane colorato posti davanti ai tuoi occhi - rosso davanti a un occhio e verde davanti all'altro, allora dovresti vedere un triangolo al centro che sporge in avanti dal piano del foglio , come nel caso precedente con un cerchietto sulle stereocoppie . (Potrebbe essere necessario guardare per circa un minuto la prima volta, fino a quando non si verifica l'effetto stereo.) Se si scambiano i pezzi di cellophane, si verificherà un'inversione di profondità. Il valore di queste coppie stereo Yulesh sta nel fatto che se la tua percezione stereo è disturbata, non vedrai un triangolo davanti o dietro lo sfondo circostante.

Riassumendo, possiamo dire che la nostra capacità di percepire l'effetto stereo dipende da cinque condizioni:

1. Ci sono molti segni indiretti di profondità: oscuramento parziale di alcuni oggetti da parte di altri, parallasse del movimento, rotazione dell'oggetto, dimensioni relative, ombre proiettate, prospettiva. Tuttavia, la stereopsi è il meccanismo più potente.

2. Se fissiamo un punto nello spazio con i nostri occhi, le proiezioni di questo punto cadono nelle fosse centrali di entrambe le retine. Qualsiasi punto giudicato alla stessa distanza dagli occhi del punto di fissazione forma due proiezioni nei punti corrispondenti sulle retine.

3. L'effetto stereo è determinato da un semplice fatto geometrico: se un oggetto è più vicino del punto di fissazione, allora le sue due proiezioni sulla retina sono più distanti dei punti corrispondenti.

4. La conclusione principale basata sui risultati degli esperimenti con i soggetti è la seguente: un oggetto le cui proiezioni sulle retine degli occhi destro e sinistro cadono sui punti corrispondenti viene percepito come situato alla stessa distanza dagli occhi del punto di fissazione; se le proiezioni di questo oggetto vengono allontanate rispetto ai punti corrispondenti, l'oggetto sembra trovarsi più vicino al punto di fissazione; se, al contrario, sono vicini, l'oggetto sembra trovarsi più lontano del punto di fissazione.

5. Con uno spostamento della proiezione orizzontale superiore a 2° o uno spostamento verticale superiore a pochi minuti d'arco, si verifica il raddoppio.

Fisiologia della visione stereoscopica

Se vogliamo sapere quali sono i meccanismi cerebrali della stereopsi, allora il modo più semplice per iniziare è con la domanda: ci sono neuroni le cui risposte sono specificamente determinate dal relativo spostamento orizzontale delle immagini sulle retine dei due occhi? Vediamo prima come rispondono le cellule dei livelli inferiori del sistema visivo quando entrambi gli occhi vengono stimolati contemporaneamente. Dobbiamo iniziare con i neuroni del campo 17 o più alto livello, poiché le cellule gangliari della retina sono chiaramente monoculari e anche le cellule del corpo genicolato laterale, in cui gli input dagli occhi destro e sinistro sono distribuiti su diversi strati, possono anche essere considerate monoculari: rispondono alla stimolazione di uno dei due occhi o l'altro, ma non entrambi allo stesso tempo. Nel campo 17, circa la metà dei neuroni sono cellule binoculari che rispondono alla stimolazione di entrambi gli occhi.

Dopo accurati test, risulta che le risposte di queste cellule, apparentemente, dipendono poco dalla posizione relativa delle proiezioni dello stimolo sulle retine dei due occhi. Considera una tipica cellula complessa che risponde con una scarica continua al movimento di una striscia di stimolo attraverso il suo campo recettivo in uno o nell'altro occhio. Con la stimolazione simultanea di entrambi gli occhi, la frequenza delle scariche di questa cellula è maggiore che con la stimolazione di un occhio, ma di solito per la risposta di tale cellula è irrilevante se a un certo punto le proiezioni dello stimolo colpiscono esattamente le stesse aree di i due campi ricettivi.

La risposta migliore si registra quando queste proiezioni entrano ed escono dai rispettivi campi recettivi dei due occhi all'incirca nello stesso momento; tuttavia, non è così importante quale delle proiezioni sia leggermente più avanti dell'altra. Sulla fig. 108 mostra una caratteristica curva di risposta (ad esempio, il numero totale di impulsi in risposta per passaggio di uno stimolo attraverso il campo recettivo) rispetto alla differenza nella posizione dello stimolo su entrambe le retine. Questa curva è molto vicina ad una retta orizzontale, dalla quale si evince che la posizione relativa degli stimoli sulle due retine non è molto significativa.

Una cella di questo tipo risponderà bene a una linea di orientamento corretto, indipendentemente dalla sua distanza: la distanza dalla linea può essere maggiore, uguale o minore della distanza dal punto fissato dallo sguardo.

Rispetto a questa cellula, i neuroni le cui risposte sono mostrate in Fig. 109 e 110 sono molto sensibili alla posizione relativa dei due stimoli sulle due retine, cioè sensibili alla profondità.

Il primo neurone (Fig. 109) risponde meglio se gli stimoli colpiscono esattamente le aree corrispondenti delle due retine. La quantità di disallineamento orizzontale degli stimoli (cioè disparità), alla quale la cellula smette già di rispondere, è una certa frazione della larghezza del suo campo recettivo. Pertanto, la cellula risponde se e solo se l'oggetto si trova approssimativamente alla stessa distanza dagli occhi del punto di fissazione. Il secondo neurone (Fig. 110) risponde solo quando l'oggetto si trova oltre il punto di fissazione. Ci sono anche cellule che rispondono solo quando lo stimolo è più vicino di questo punto. Quando il grado di disparità cambia, i neuroni degli ultimi due tipi, chiamati cellule distanti E vicino alle cellule, cambiano molto bruscamente l'intensità delle loro risposte al punto di disparità zero o vicino ad esso. Neuroni di tutti e tre i tipi (cellule, sintonizzato sulla disparità) sono state trovate nel campo 17 scimmie.

Non è ancora del tutto chiaro quanto spesso si presentino lì, se si trovino in determinati strati della corteccia e se siano in determinate relazioni spaziali con le colonne della dominanza oculare. Queste cellule sono altamente sensibili alla distanza dell'oggetto dagli occhi, che è codificata come posizione relativa degli stimoli corrispondenti sulle due retine. Un'altra caratteristica di queste cellule è che non rispondono alla stimolazione di un solo occhio, o rispondono, ma molto debolmente. Tutte queste cellule condividono la proprietà della selettività orientativa; per quanto ne sappiamo, sono simili alle normali cellule complesse strati superiori corteccia, ma hanno una proprietà aggiuntiva: la sensibilità alla profondità. Inoltre, queste cellule rispondono bene agli stimoli in movimento e talvolta alle estremità delle linee.

J. Poggio della Johns Hopkins School of Medicine ha registrato le risposte di tali cellule nel campo 17 di una scimmia sveglia con elettrodi impiantati, che era stata precedentemente addestrata a fissare lo sguardo di un certo oggetto. Nelle scimmie anestetizzate, tali cellule sono state rilevate anche nella corteccia, ma erano rare nel campo 17 e molto spesso nel campo 18. Sarei estremamente sorpreso se si scoprisse che gli animali e gli esseri umani possono stimare stereoscopicamente le distanze dagli oggetti usando solo il tre tipi di celle sopra descritti - sintonizzati su zero disparità, "vicino" e "lontano". Preferirei aspettarmi di trovare un set completo di celle per tutte le possibili profondità. Nelle scimmie sveglie, Poggio ha anche riscontrato cellule strettamente sintonizzate che rispondevano meglio non alla disparità zero, ma a piccole deviazioni da essa; Apparentemente, la corteccia può contenere neuroni specifici per tutti i livelli di disparità. Sebbene non sappiamo ancora esattamente come il cervello "ricostruisce" una scena che coinvolge molti oggetti a diverse distanze (qualunque cosa intendiamo per "ricostruzione"), cellule come quelle sopra descritte sono probabilmente coinvolte nelle prime fasi di questo processo.

Alcuni problemi associati alla visione stereoscopica

Durante lo studio della stereopsi gli psicofisici devono affrontare una serie di problemi. Si è scoperto che l'elaborazione di alcuni stimoli binoculari avviene nel sistema visivo in modi del tutto incomprensibili. Potrei fare molti esempi di questo genere, ma mi limiterò a due.

Nell'esempio di stereocoppie mostrato in Fig. 105, abbiamo visto che avvicinando due immagini identiche (in questo caso cerchi) l'una verso l'altra si ottiene una sensazione di maggiore vicinanza, mentre l'allontanamento l'una dall'altra porta a una sensazione di maggiore distanza. Supponiamo ora di eseguire entrambe queste operazioni contemporaneamente, per le quali posizioniamo due cerchi in ciascun fotogramma, uno accanto all'altro (Fig. 111).

Ovviamente, considerando tale coppie stereo potrebbe portare alla percezione di due cerchi: uno più vicino e l'altro più lontano del piano di fissazione. Tuttavia, possiamo assumere un'altra opzione: vedremo solo due cerchi affiancati nel piano di fissazione. Il fatto è che queste due situazioni spaziali corrispondono alle stesse immagini sulle retine. In effetti, questa coppia di stimoli può essere percepita solo come due cerchi nel piano di fissazione, che possono essere facilmente visti se le cornici quadrate in Fig. 2 vengono unite in qualsiasi modo. 111.

Allo stesso modo, possiamo immaginare una situazione in cui consideriamo due stringhe di caratteri x, diciamo, sei caratteri in una stringa. Se visto attraverso uno stereoscopio, in linea di principio si può percepire una qualsiasi delle numerose configurazioni possibili, a seconda di quale segno x della catena di sinistra si fonde con un certo segno x della catena di destra. Infatti, se consideriamo una tale stereocoppia attraverso uno stereoscopio (o in un altro modo che crea un effetto stereo), vedremo sempre sei segni x nel piano di fissazione. Non sappiamo ancora come il cervello risolva questa ambiguità e scelga la più semplice di tutte le combinazioni possibili. A causa di questo tipo di ambiguità, è difficile persino immaginare come riusciamo a percepire una scena tridimensionale che include molti rami. misure differenti situato a diverse distanze da noi. È vero che i dati fisiologici suggeriscono che il compito potrebbe non essere così difficile, poiché è probabile che rami diversi abbiano orientamenti diversi e sappiamo già che le cellule coinvolte nella stereopsi sono sempre selettive per l'orientamento.

Il secondo esempio dell'imprevedibilità degli effetti binoculari, correlata alla stereopsi è la cosiddetta lotta dei campi visivi, di cui si parla anche nella sezione sullo strabismo (cap. 9). Se sulla retina degli occhi destro e sinistro vengono create immagini molto diverse, spesso una di esse cessa di essere percepita. Se guardi con l'occhio sinistro una griglia di linee verticali e con l'occhio destro una griglia di linee orizzontali (Fig. 112; puoi usare uno stereoscopio o la convergenza degli occhi), allora ci si aspetterebbe di vedere un griglia di linee intersecanti.

Tuttavia, in realtà è quasi impossibile vedere entrambi i gruppi di linee contemporaneamente. O l'uno o l'altro è visibile, e ciascuno di essi è solo per pochi secondi, dopodiché scompare e ne appare un altro. A volte puoi anche vedere, per così dire, un mosaico di queste due immagini, in cui aree omogenee separate si sposteranno, si uniranno o si separeranno e l'orientamento delle linee in esse cambierà (vedi Fig. 112, sotto). Per qualche ragione, il sistema nervoso non può percepire stimoli così diversi contemporaneamente nella stessa parte del campo visivo e sopprime l'elaborazione di uno di essi.

Parola " sopprimere usiamo qui semplicemente come un'altra descrizione dello stesso fenomeno: non sappiamo infatti come tale soppressione venga effettuata e a quale livello della centrale sistema nervoso succede. Mi sembra che la natura del mosaico dell'immagine percepita durante la lotta dei campi visivi suggerisca che il "processo decisionale" in questo processo abbia luogo per un tempo piuttosto lungo. fasi iniziali elaborazione di informazioni visive, forse nel campo 17 o 18. (Sono contento di non dover difendere questa ipotesi.)

Il fenomeno della lotta del campo visivo significa che nei casi in cui il sistema visivo non può combinare le immagini sulle due retine (in un'immagine piatta se le immagini sono le stesse, o in una scena tridimensionale se c'è solo una leggera disparità orizzontale), rifiuta semplicemente una delle immagini - o completamente quando, per esempio, guardiamo attraverso un microscopio con l'altro occhio aperto, parzialmente o temporaneamente, come nell'esempio sopra. L'attenzione gioca un ruolo significativo nella situazione del microscopio, ma anche i meccanismi neurali alla base di questo spostamento dell'attenzione sono sconosciuti.

Puoi osservare un altro esempio della lotta dei campi visivi se guardi semplicemente una scena o un'immagine multicolore attraverso occhiali con filtri rossi e verdi. Le impressioni di diversi osservatori in questo caso possono essere molto diverse, ma la maggior parte delle persone (me compreso) nota le transizioni da un tono rossastro generale a un tono verdastro e viceversa, ma senza il colore giallo che risulta dalla consueta mescolanza di luce rossa con verde.

cecità stereo

Se una persona è cieca da un occhio, è ovvio che non avrà una visione stereoscopica. Tuttavia, è anche assente in una certa proporzione di persone la cui vista è altrimenti normale. Sorprendentemente, la proporzione di queste persone non è troppo piccola. Quindi, se mostriamo stereocoppie come quelle mostrate in Fig. 105 e 106 a cento soggetti studenteschi (usando polaroid e luce polarizzata), di solito risulta che quattro o cinque di loro non possono ottenere l'effetto stereo.

Spesso questo li sorprende loro stessi, poiché nelle condizioni quotidiane non presentano alcun inconveniente. Quest'ultimo può sembrare strano a chiunque, per amore dell'esperimento, abbia provato a guidare un'auto con un occhio chiuso. Apparentemente, l'assenza di stereopsi è abbastanza ben compensata dall'uso di altri segnali di profondità, come la parallasse del movimento, la prospettiva, l'occlusione parziale di alcuni oggetti da parte di altri, ecc. Nel capitolo 9, prenderemo in considerazione casi di strabismo congenito, quando gli occhi a lungo lavorare in modo incoerente. Ciò può portare all'interruzione delle connessioni nella corteccia che forniscono l'interazione binoculare e, di conseguenza, alla perdita della stereopsi. Lo strabismo non è raro, e anche un grado lieve, che può passare inosservato, è probabilmente la causa della stereocecità in alcuni casi. In altri casi, una violazione della stereopsi, come il daltonismo, può essere ereditaria.

Poiché questo capitolo si è occupato sia del corpo calloso che della visione stereoscopica, colgo l'occasione per dire qualcosa sulla connessione tra i due. Prova a farti la domanda: che tipo di disturbi della stereopsi ci si può aspettare in una persona con un corpo calloso reciso? La risposta a questa domanda è chiara dallo schema riportato in Fig. 113.

Se una persona fissa il punto P con lo sguardo, le proiezioni del punto Q, situato più vicino agli occhi all'interno dell'angolo acuto dell'FPF, - QL e QR - saranno negli occhi sinistro e destro sui lati opposti della fovea. Di conseguenza, la proiezione Ql trasmette informazioni all'emisfero sinistro e la proiezione Qr all'emisfero destro. Per vedere che il punto Q è più vicino di P (cioè per ottenere un effetto stereo), è necessario combinare le informazioni degli emisferi sinistro e destro. Ma l'unico modo per farlo è trasmettere informazioni lungo il corpo calloso. Se il percorso attraverso il corpo calloso viene distrutto, la persona sarà stereocieca nell'area ombreggiata nella figura. Nel 1970, D. Mitchell e K. Blakemore dell'Università della California a Berkeley hanno studiato la visione stereoscopica in una persona con un corpo calloso tagliato e hanno ottenuto esattamente il risultato sopra previsto.

La seconda domanda, strettamente correlata alla prima, è che tipo di disturbo della stereopsi si verificherà se il chiasma ottico viene tagliato lungo la linea mediana (come ha fatto R. Myers sui gatti). Il risultato qui sarà in un certo senso opposto. Dalla fig. 114 dovrebbe essere chiaro che in questo caso ogni occhio diverrà cieco rispetto agli stimoli che cadono sulla regione nasale della retina, cioè provenienti dalla parte temporale del campo visivo.

Pertanto, non ci sarà stereopsi nell'area dello spazio, colorata più chiara, dove è normalmente presente. Le zone laterali al di fuori di quest'area sono generalmente accessibili a un solo occhio, quindi qui non c'è stereopsi anche in condizioni normali, e dopo la transezione del chiasma saranno zone di cecità (nella figura questo è mostrato in un colore più scuro). Nell'area dietro il punto di fissazione, dove le parti temporali dei campi visivi si sovrappongono, ora invisibili, si insedierà anche la cecità.

Tuttavia, nell'area più vicina al punto di fissazione, i restanti semicampi di entrambi gli occhi si sovrappongono, quindi la stereopsi dovrebbe essere preservata qui, a meno che il corpo calloso non sia danneggiato. K. Blakemore ha tuttavia trovato un paziente con un taglio completo del chiasma lungo la linea mediana (questo paziente, da bambino, ha ricevuto una frattura del cranio mentre andava in bicicletta, che, a quanto pare, ha portato a una rottura longitudinale del chiasma). Quando è stato testato, si è scoperto che aveva esattamente la combinazione di difetti visivi che abbiamo appena ipoteticamente descritto.

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visione stereoscopica. Metodi e mezzi

introduzione

1.1 Componenti monoculari della percezione stereo

1.1.1 Parallasse del moto

1.1.2 Prospettiva

1.1.3 Prospettiva aerea

1.1.4 Alloggio

1.2.1 Stereopsi

1.2.2 Convergenza degli occhi

introduzione

La visione stereoscopica è il più grande dono fatto all'uomo dalla natura. Grazie a lui, una persona ha l'opportunità di percepire il mondo che lo circonda in tutta la sua profondità e versatilità. Un'immagine tridimensionale forma il cervello in condizioni naturali, quando una persona vede oggetti reali con entrambi gli occhi.

La visione stereoscopica è un tipo speciale di visione in cui possiamo vedere non solo le dimensioni di un oggetto su un piano, ma anche la sua forma, la distanza da esso e le dimensioni di un oggetto su piani diversi. Tale visione tridimensionale è insita in ogni persona sana: se vediamo una casa su una montagna in lontananza, possiamo stimare approssimativamente quanto è grande, quanto è lontana da noi. In effetti, la visione stereoscopica è una delle funzioni dell'occhio umano.

• 1. Meccanismi di formazione dell'effetto stereo visivo
• Un'immagine tridimensionale, spaziale (stereoscopica) è formata dal cervello quando si osservano oggetti reali con entrambi gli occhi. Il cervello tiene conto della totalità dei vari tipi di informazioni percepite dall'apparato visivo e forma un'unica immagine spaziale utilizzando una combinazione di vari meccanismi.
• Tra questi meccanismi si possono distinguere monoculare e binoculare, prospettiva, convergenza degli occhi, percezione della profondità dello spazio durante il movimento della testa e altri.
• 1.1 Componenti monoculari della percezione stereo
• 1.1.1 Parallasse del moto
• Parallasse (cambiamento, alternanza) - cambiamento nella posizione apparente dell'oggetto rispetto allo sfondo distante, a seconda della posizione dell'osservatore.
• Conoscendo la distanza tra i punti di osservazione L (base) e l'angolo di offset?, possiamo determinare la distanza dall'oggetto:
• Per piccoli angoli (? -- in radianti):
• La parallasse viene utilizzata in geodesia e astronomia per misurare la distanza da oggetti distanti (in particolare, in unità speciali - parsec). La visione binoculare si basa sul fenomeno della parallasse.
• effetto stereo di occlusione dell'occhio visivo
• 1.1.2 Prospettiva
• Prospettiva (fr. prospettiva dal lat. perspicere - guarda attraverso) - una tecnica per rappresentare oggetti spaziali su una superficie secondo quelle apparenti riduzioni delle loro dimensioni, cambiamenti nei contorni delle forme e relazioni di luce e ombra che si osservano in natura.
• In altre parole, è:
• 1. Distorsione visiva delle proporzioni e della forma dei corpi reali nella loro percezione visiva. Ad esempio, due binari paralleli sembrano convergere verso un punto all'orizzonte.
• 2. Un metodo per rappresentare corpi tridimensionali, trasmettendo la propria struttura spaziale e posizione nello spazio. Nelle arti visive, la prospettiva può essere utilizzata in vari modi, che viene utilizzata come uno dei mezzi artistici che migliorano l'espressività delle immagini.
• A seconda dello scopo dell'immagine prospettica, la prospettiva include le seguenti viste:
• Prospettiva lineare diretta
• Una vista prospettica calcolata da un punto di vista fisso e assumendo un unico punto di fuga sull'orizzonte (gli oggetti diminuiscono proporzionalmente man mano che si allontanano dal primo piano). La teoria della prospettiva lineare apparve per la prima volta con Ambrogio Lorenzetti nel XIV secolo, e fu nuovamente sviluppata nel Rinascimento (Brunelleschi, Alberti), basata su semplici leggi dell'ottica e ottimamente confermata dalla pratica. La mappatura dello spazio su un piano, prima con una semplice fotocamera stenopeica con un semplice foro (muro), e poi con una lente, è completamente soggetta alle leggi della prospettiva lineare. La prospettiva diretta è stata a lungo riconosciuta come l'unico vero riflesso del mondo sul piano pittorico. Tenendo conto del fatto che la prospettiva lineare è un'immagine costruita su un piano, il piano può essere posizionato verticalmente, obliquamente e orizzontalmente, a seconda dello scopo delle immagini prospettiche. Il piano verticale, su cui le immagini sono costruite utilizzando la prospettiva lineare, viene utilizzato per creare un quadro (pittura da cavalletto) e pannelli murali (su un muro all'interno di una stanza o all'esterno di una casa, principalmente alle sue estremità). La costruzione di immagini prospettiche su piani inclinati è utilizzata nella pittura monumentale - dipinti su fregi inclinati all'interno dei locali di palazzi e cattedrali. Le immagini prospettiche sono costruite su un'immagine inclinata nella pittura da cavalletto alti edifici da una distanza ravvicinata o oggetti architettonici del paesaggio urbano visti a volo d'uccello. La costruzione di immagini prospettiche su un piano orizzontale viene utilizzata quando si dipingono i soffitti (plafond). Sono note, ad esempio, le immagini a mosaico sui plafoni ovali della stazione della metropolitana Mayakovskaya dell'artista A. A. Deineka. Le immagini costruite in prospettiva sul piano orizzontale del soffitto sono chiamate prospettiva plafond.
• La prospettiva lineare su piani orizzontali e inclinati ha alcune caratteristiche, a differenza delle immagini su un'immagine verticale.
• Al giorno d'oggi domina l'uso della prospettiva lineare diretta, in gran parte a causa del maggiore "realismo" di tale immagine, e in particolare a causa dell'uso di questo tipo di proiezione nei giochi 3D.
• In fotografia, per ottenere una prospettiva lineare in un'immagine vicina al reale, vengono utilizzati obiettivi con una lunghezza focale approssimativamente uguale alla diagonale dell'inquadratura. Per migliorare l'effetto della prospettiva lineare, utilizzare obiettivi grandangolari, che rendono il primo piano più convesso, e per ammorbidire - messa a fuoco lunga, che equalizza la differenza nelle dimensioni degli oggetti lontani e vicini.
• Prospettiva lineare inversa
• Il tipo di prospettiva utilizzato nella pittura bizantina e antica russa, in cui gli oggetti raffigurati sembrano aumentare man mano che si allontanano dallo spettatore, l'immagine ha diversi orizzonti e punti di vista e altre caratteristiche. Quando vengono rappresentati in prospettiva inversa, gli oggetti si espandono man mano che si allontanano dallo spettatore, come se il centro delle linee di fuga non fosse all'orizzonte, ma all'interno dello spettatore stesso.
• La prospettiva inversa è nata nell'arte tardoantica e medievale (miniatura, icona, affresco, mosaico) sia nell'Europa occidentale che nella cerchia dei paesi bizantini. Tra le ragioni della comparsa del fenomeno della prospettiva inversa, la più semplice e ovvia per i critici era l'incapacità degli artisti di rappresentare il mondo così come lo vede l'osservatore. Pertanto, un tale sistema di prospettiva era considerato una tecnica errata e la prospettiva stessa era considerata falsa. Tuttavia, secondo P. A. Florensky, la prospettiva inversa ha una rigorosa descrizione matematica, matematicamente equivale alla prospettiva diretta, ma spiritualmente forma uno spazio simbolico integrale, orientato verso lo spettatore e assumendo la sua connessione spirituale con il mondo delle immagini simboliche. Di conseguenza, la prospettiva inversa corrisponde al compito di incarnare il contenuto sacro soprasensibile in una forma visibile, ma priva di concretezza materiale. Secondo la teoria di L. F. Zhegin, la prospettiva inversa è il trasferimento sul piano della somma delle percezioni visive dell'osservatore, che risulta così essere un “punto di fuga”. Allo stesso tempo, non è l'unico sistema di organizzazione dello spazio pittorico (cosa che sarebbe otticamente impossibile, poiché gli oggetti sullo sfondo semplicemente non rientrerebbero nella “cornice” della rassegna), ma è abbinato a una prospettiva “fortemente convergente " con punti diversi assembramento. B. V. Raushenbakh, confutando il malinteso sulla prospettiva inversa come unico sistema nella pittura medievale, mostra allo stesso tempo che in determinate condizioni (a breve distanza) l'occhio umano percepisce l'immagine non in prospettiva diretta, ma in prospettiva inversa, il fenomeno di che, quindi, risiede nella sfera della percezione stessa, e non nell'immagine, come credeva Zhegin.
• La prospettiva inversa si generalizza in problemi di percezione al di là arti visive. Ad esempio, gli psicofisiologi usano uno pseudoscopio per studiare la percezione di una prospettiva inversa da parte di una persona in condizioni dinamiche. Gli psicologi stanno studiando il meccanismo di generazione di un'immagine visiva nel suo insieme, un elemento importante del quale è il significato personale.
• Prospettiva panoramica
• Un'immagine costruita su una superficie interna cilindrica (a volte sferica). La parola "panorama" significa "vedo tutto", tradotta letteralmente, questa è un'immagine prospettica nell'immagine di tutto ciò che lo spettatore vede intorno a sé. Quando si disegna, il punto di vista è posto sull'asse del cilindro (o al centro della palla) e la linea dell'orizzonte è su un cerchio situato all'altezza degli occhi dello spettatore. Pertanto, durante la visualizzazione dei panorami, lo spettatore dovrebbe trovarsi al centro di una stanza rotonda, dove, di norma, si trova un ponte di osservazione. Le immagini prospettiche nel panorama sono combinate con il primo piano, cioè con oggetti reali di fronte. Famosi in Russia sono i panorami "Difesa di Sebastopoli" (1902-1904) e "Battaglia di Borodino" (1911) a Mosca (autore - F. A. Rubo) e " Battaglia di Stalingrado"(1983) a Volgograd. La parte del panorama con oggetti reali che si trovano tra la superficie cilindrica e lo spettatore è chiamata diorama. Di norma, il diorama occupa una stanza separata, in cui la parete frontale è sostituita da una superficie cilindrica, e raffigura un paesaggio o un panorama della città. I diorami utilizzano spesso la retroilluminazione per creare un effetto luminoso.
• Le regole della prospettiva panoramica vengono utilizzate quando si disegnano dipinti e affreschi su volte e soffitti cilindrici, in nicchie, e anche sulla superficie esterna di vasi e vasi cilindrici; durante la creazione di fotopanorami cilindrici e sferici.
• prospettiva sferica
• Prospettiva sferica ripresa con un obiettivo fisheye
• Distorsioni sferiche possono essere osservate su superfici sferiche a specchio. In questo caso, gli occhi dello spettatore sono sempre al centro del riflesso sulla palla. Questa è la posizione del punto principale, che non è realmente legato né al livello dell'orizzonte né alla verticale principale. Quando si raffigurano oggetti in una prospettiva sferica, tutte le linee di profondità avranno un punto di fuga nel punto principale e rimarranno rigorosamente diritte. Anche la verticale principale e la linea dell'orizzonte saranno rigorosamente diritte. Tutte le altre linee si piegheranno sempre di più man mano che si allontanano dal punto principale, trasformandosi in un cerchio. Ogni linea che non passa per il centro, quando è estesa, è una semiellisse.
• prospettiva tonale
• La prospettiva tonale è il concetto di tecnica pittorica. La prospettiva tonale è un cambiamento nel colore e nel tono di un oggetto, un cambiamento nelle sue caratteristiche di contrasto nella direzione della riduzione, che si attenua quando ci si sposta più in profondità nello spazio. I principi della prospettiva tonale furono confermati per la prima volta da Leonardo da Vinci.
• Prospettiva percettiva
• L'accademico B. V. Raushenbakh ha studiato come una persona percepisce la profondità in connessione con la binocularità della visione, la mobilità del punto di vista e la costanza della forma di un oggetto nel subconscio ed è giunto alla conclusione che il primo piano è percepito in prospettiva inversa, un poco distante in una prospettiva assonometrica, un piano distante - in una prospettiva in linea retta.
• Questa prospettiva generale, che combina prospettive lineari inverse, assonometriche e dirette, è chiamata percettiva.
• 1.1.3 Prospettiva aerea
• La prospettiva aerea è caratterizzata dalla scomparsa della nitidezza e della chiarezza dei contorni degli oggetti mentre si allontanano dagli occhi dell'osservatore. Allo stesso tempo, lo sfondo è caratterizzato da una diminuzione della saturazione del colore (il colore perde luminosità, i contrasti chiaroscurali si ammorbidiscono), quindi la profondità sembra più scura del primo piano. La prospettiva aerea è associata al cambiamento dei toni, motivo per cui può anche essere chiamata prospettiva tonale. I primi studi sui modelli della prospettiva aerea si trovano in Leonardo da Vinci. “Le cose a distanza”, scriveva, “ti sembrano ambigue e dubbie; falli con la stessa vaghezza, altrimenti appariranno alla stessa distanza nella tua foto ... non limitare le cose che sono lontane dall'occhio, perché a distanza non solo questi confini, ma anche parti dei corpi sono impercettibili. Il grande artista ha notato che la distanza di un oggetto dall'occhio dell'osservatore è associata a un cambiamento nel colore dell'oggetto. Pertanto, per trasmettere la profondità dello spazio nell'immagine, gli oggetti più vicini devono essere raffigurati dall'artista con i propri colori, quelli lontani acquisiscono una tinta bluastra, “... e gli ultimissimi oggetti visibili in esso, come come montagne per la grande quantità d'aria tra il tuo occhio e la montagna, sembrano azzurre, quasi il colore dell'aria...”.
• La prospettiva aerea dipende dall'umidità e dal contenuto di polvere dell'aria ed è pronunciata durante la nebbia, all'alba sopra un bacino idrico, nel deserto o nella steppa durante il tempo ventoso, quando la polvere si alza.
• 1.1.4 Alloggio
• Alloggio (dal latino accomodatio - adattamento, adattamento) - adattamento di un organo o organismo nel suo insieme al cambiamento condizioni esterne(il significato è vicino al termine "adattamento").
• Molto spesso, il termine è usato per descrivere i cambiamenti nel potere di rifrazione del sistema ottico dell'occhio per una chiara percezione di oggetti situati a distanze diverse. Il volume dell'alloggio descrive i limiti della possibilità di modificare il potere di rifrazione del sistema ottico dell'occhio per la percezione di oggetti situati a distanze diverse. Determinato dal metodo di Dashevsky A.N. (utilizzando lenti negative), nonché su dispositivi DKA e PORZ.
• Sistemazione fisiologica - sistemazione dei tessuti eccitabili (muscolare, nervoso), adattamento all'azione di un irritante che aumenta lentamente di forza. Sistemazione istologica: un cambiamento nella forma e nel rapporto degli elementi tissutali (cellule) nel processo di adattamento alle mutevoli condizioni.
• Negli uccelli e nei mammiferi, è fornito da un cambiamento nella curvatura del cristallino sotto l'azione del muscolo ciliare, e nei pesci, anfibi e cefalopodi, a causa del movimento del cristallino rispetto alla retina. I rettili possono utilizzare entrambi i meccanismi di accomodamento. La giustificazione teorica dell'accomodazione dell'occhio fu data dal fisico inglese Thomas Jung (1793) e dal fisiologo tedesco Helmholtz (1853).
• Nell'uomo, mediante l'accomodazione, è assicurata la regolazione fine entro 5 diottrie. Con una visione chiara a ciascuna distanza specifica, il volume dell'alloggio è diviso in due parti: speso e rimanente in riserva (riserva).
• 1.1.5 Occlusione (schermatura)
• L'occlusione (chiusura di uno degli occhi) è il trattamento principale per l'ambliopia (riduzione funzionale dell'acuità visiva) e lo strabismo.
• Lo scopo dell'occlusione nell'ambliopia è di far funzionare il povero occhio e di escludere l'effetto di un occhio chiuso su di esso, che sopprime le sue impressioni visive, specialmente se questo occhio chiuso vede meglio.
• 1.2 Componenti binoculari della percezione stereo
• 1.2.1 Stereopsi
• Stereopsi (effetto stereo) - una sensazione di estensione dello spazio e sollievo che si verifica quando si osservano oggetti reali, si visualizzano coppie stereo, fotografie stereo, immagini stereo e ologrammi. Spesso indicato come "percezione della profondità".
• Come sapete, l'immagine vista dall'occhio sinistro è leggermente diversa dall'immagine ricevuta dall'occhio destro. Grazie al quale il nostro cervello è in grado di ripristinare la "profondità" della scena osservata. Tuttavia, come lo fa esattamente e come è generalmente possibile, non molte persone lo sanno.
• Nel 1838, lo scienziato inglese Charles Wheatstone scoprì (spiegò più precisamente) la natura della visione 3D.
• Se immaginiamo il sistema ottico di una persona da due occhi con assi ottici più o meno paralleli (parallasse), allora si scopre che la differenza nelle immagini (disparità) è determinata solo dalla profondità. Per essere più precisi, la disparità (o disparità) è inversamente proporzionale alla profondità (distanza), cioè per esempio, un punto infinitamente distante sarà proiettato ugualmente su entrambe le retine (disparità = 0), e un punto vicino sarà proiettato in modo completamente luoghi differenti retine (grande disparità).
• 1.2.2 Convergenza degli occhi
• Convergenza degli occhi - la convergenza degli assi visivi di entrambi gli occhi quando si fissa lo sguardo su oggetti ravvicinati. In questo caso, si verifica la costrizione della pupilla. La convergenza degli occhi viene eseguita in modo riflessivo nel processo di visione binoculare.
• La mancanza di convergenza degli occhi porta allo sviluppo di strabismo divergente. Nei bambini che soffrono di ipermetropia, se non usano occhiali correttivi, si sviluppa facilmente uno spasmo di convergenza degli occhi, che porta alla comparsa di strabismo convergente.
• 1.3 Modi per simulare un effetto stereo
• Effetto stereo: senso del volume, disposizione spaziale (oggetti visibili, sorgenti sonore)
• Nella percezione visiva, l'effetto stereo è una sensazione della lunghezza dello spazio e del rilievo degli oggetti che sorgono a causa della visione stereoscopica, quando si osservano oggetti reali con due occhi, così come quando si guardano fotografie stereo - coppie stereo usando uno stereoscopio, raster immagini stereo, ologrammi, stereogrammi e altre immagini artificiali.
• La sensazione dell'effetto stereo può essere imitata, ad esempio, creando un analogo parziale di un oggetto naturale, i cui punti si trovano nel sistema di coordinate spaziali X, Y, Z o visualizzati utilizzando la geometria stereo in un disegno, disegno, fotografia stereo. I punti visibili di un oggetto sono visti simultaneamente da due occhi e alcuni di essi possono essere visti solo da uno degli occhi. Ad esempio, una scultura è un esempio di rappresentazione tridimensionale di un oggetto. Per ottenere un'immagine tridimensionale, è necessario considerarla da più lati. Quando si considera un oggetto da un lato (nella fotografia convenzionale), proiettiamo tutti i punti dell'oggetto su un piano, dove l'immagine risultante è piatta.
• La natura ha risolto questo problema dotando alcuni animali e umani di una visione binoculare. La base tra gli occhi di una persona è in media di 64 mm (50-70 mm) Guardando gli oggetti con due occhi, vediamo oggetti in volume sia statici che in movimento.
• 2. Il ruolo della visione stereoscopica nella vita
• La vita degli animali e degli esseri umani dipende in gran parte dalla visione, in particolare binoculare-stereoscopica. La sua funzione principale è l'orientamento nello spazio. Grazie alla capacità di vedere il mondo intorno a noi in volume, siamo meglio orientati in esso. Inoltre, la vita di una persona diventerà molto più difficile se perde la percezione della profondità dello spazio. Non solo in natura: la visione stereoscopica ci aiuta nelle attività sportive: ad esempio, senza orientamento nello spazio, le esibizioni di ginnasti su una trave di equilibrio, su barre irregolari, ecc., Atleti, saltatori con l'asta, in altezza, ecc., sono inconcepibili .
• Un microscopio binoculare (un tipo di microscopio per osservare un'immagine tridimensionale ingrandita di piccoli oggetti) consente di visualizzare tutti i dettagli della struttura di insetti, campioni minerali, dettagli del design del microcircuito. Il neurochirurgo non è in grado di farlo operazione complessa senza impianto stereo, con l'aiuto del quale vede il suo strumento, la disposizione spaziale dei tronchi nervosi operati e la struttura dei tessuti circostanti.
• 3. Tecniche per la creazione di immagini stereo artificiali
• Le aree infinitamente diverse dell'uso delle immagini ottiche nella scienza, nella tecnologia e nella vita di tutti i giorni richiedono tali metodi di creazione e riproduzione di immagini che consentono di ottenere la massima approssimazione alla realtà.
• Un'immagine stereo può essere ottenuta utilizzando sistemi e dispositivi tecnici che utilizzano il principio della visione binoculare: sistemi ottici che forniscono un campo visivo separato per ciascun occhio. In questo caso, le singole immagini in esame (coppie stereo) cadono separatamente sulle retine degli occhi e si fondono in un'unica immagine tridimensionale nella corteccia cerebrale umana.
• Uno dei primi dispositivi fu lo stereoscopio, la cui creazione fu una naturale conseguenza dello sviluppo della fotografia.
• Successivamente apparvero gli occhiali anaglifici, che fornivano un'immagine tridimensionale secondo uno schema semplificato; tuttavia, la qualità di tali illustrazioni è piuttosto bassa, non possono essere multicolori e, inoltre, la visualizzazione di anaglifi stanca gli occhi.
• La stereoscopia lens-raster ha trovato applicazione nella produzione di cartoline e badge.
• Alla fine del XX secolo, grandi speranze erano riposte negli ologrammi come mezzo per riprodurre immagini tridimensionali, ma la loro applicazione pratica è attualmente limitata.
• Stereoscopia (dal greco stereos ... - solido, voluminoso, spaziale; + greco ... skopeo - guardo, esamino, osservo) - un metodo per ottenere immagini stereo, che fornisce le condizioni per la visione simultanea di un oggetto con due occhi , imitando la visione binoculare naturale.
• Un'immagine stereoscopica nella tecnologia e nella cinematografia è spesso chiamata immagine 3D, dall'inglese. frasi 3-Dimensioni - "tridimensionale". Un'immagine stereo può essere realizzata anche nel volume di materiali trasparenti, sotto forma di ologrammi e con altri metodi.
• La visione stereoscopica fornisce a una persona la migliore percezione della struttura di un oggetto, la disposizione spaziale dei suoi singoli elementi. L'immagine stereo può essere registrata come coppie stereo, film stereo, televisione stereo o giochi per computer stereoscopici, ecc. Dispositivi di visualizzazione di immagini stereo: stereoscopi, cinema stereo, programmi per computer (VRML), ecc.
• Negli ultimi anni, la stereoscopia è diventata un metodo indispensabile richiesto nella scienza, nelle aree applicate: elettronica, medicina. Utilizzando la microscopia a scansione convenzionale, la microscopia ottica, ecc., si possono ottenere immagini "piatte" di oggetti di studio, che però in alcuni casi non consentono di valutare con sufficiente chiarezza il rilievo di un oggetto. I recenti progressi nell'elettronica, nel campo della nanotecnologia, nella creazione di materiali sensibili alla luce - fotosensori, sistemi ADC consentono di ottenere un'immagine stereoscopica (che può quindi essere visualizzata su un monitor o stampa fotografica, memorizzata nella memoria del computer o trasmessa da un sistema televisivo e di videocomunicazione sotto forma di immagine tridimensionale - 3D).
• In generale, la stereoscopia è divisa in sezioni:
• Fotografia stereo
• · Stampa stereofotografica
• Mezzi per realizzare immagini stereoscopiche

Specchio, ottico (inventato da Charles Wheatstone nel 1837).

Rastrello,

Lens-raster,

anaglifo,

stereofoto,

stereomicroscopico,

stereoradiografico,

Computer che utilizza i formati di file VRML (VirtualRealituModelingLanguage) - formati di file per la visualizzazione di oggetti tridimensionali di display 3D sul monitor,

Olografico, ecc.

La storia della creazione della stereoscopia.

Nel 1837 Wheatstone, Charles inventò il primo stereoscopio ottico, prodotto in Inghilterra intorno al 1850, contenente due oculari (con una distanza di base tra loro di 65 mm).

Nel 1883 fu creato il primo stereoscopio a specchio. Il suo creatore è anche Charles Wheatstone (tre anni dopo, nel 1886, la prima fotografia fu creata da Dagger per la prima volta). Il suo design non contiene sistemi ottici come gli oculari ed è costituito da due specchi. Gli occhi dell'osservatore attraverso questi specchi vedono separatamente e simultaneamente due immagini di una coppia stereo. Il percorso dei raggi crea una considerazione separata di ciascuna immagine e crea un'immagine tridimensionale immaginaria nel piano. Negli ultimi 100 anni sono stati creati molti dispositivi stereo, compresi i microscopi, che consentono di visualizzare immagini stereo. Nel 1896 Berthier scoprì per la prima volta un metodo per separare le immagini stereo senza occhiali. Con l'aiuto di un reticolo raster ottico realizzato su un vetro piano-parallelo, è possibile visualizzare una coppia stereo su un piano ad una certa angolazione senza occhiali.

Nel 1908 fu creato il Lens Raster - il creatore - Professore dell'Università di Parigi Gabriel Jonas Lippman (1845-1921). Il raster di lenti del sistema ottico perfetto fornisce la visualizzazione di una coppia stereo, una fotografia stereo, un'immagine stereo. Sono ottenuti sulla base di diversi materiali (vetro, plastica, metallo, sulla cui superficie è applicato uno strato di fotoemulsione o un rivestimento fluorescente (vetri ottici di monitor televisivi) e che vengono visualizzati con e senza occhiali da diverse angolazioni.

Nel 1929, SetonRochwite iniziò a progettare e costruire le proprie telecamere stereo e nel 1940 creò il primo prototipo. La DavidWhite Company di Milwaukee rilevò il progetto e nel 1947 iniziò con successo la produzione in serie delle telecamere stereo "StereoRealist" di Seton Rohvite.

Alla fine degli anni '60, a causa della difficoltà di visualizzare immagini stereo, l'interesse per la fotografia stereo diminuì e iniziò rapidamente a perdere terreno. La produzione di telecamere stereo è cessata.

Fotografia stereo anaglifica.

L'anaglifo è un'immagine creata con lo scopo di ottenere un effetto stereo utilizzando una coppia stereo combinata durante la stampa tipografica, creata da due immagini monocromatiche a colori (solitamente rosso e blu). Per visualizzare le immagini stereo destinate agli occhi sinistro e destro, vengono utilizzati occhiali, uno dei quali "occhiali" è blu e il secondo è un filtro a luce rossa.

Fotografia stereo.

La fotografia stereo dopo più di 40 anni ha iniziato a rinascere. Ciò è dovuto al rapido sviluppo della fotografia digitale, che sta sostituendo la fotografia analogica con la pellicola. La fotografia stereo trova ampia applicazione in microscopia, nei laboratori di ricerca, in medicina nella diagnosi e nel trattamento delle malattie, in medicina, nello spazio, nelle attrezzature militari, ecc.

Fotocamera stereo.

La comparsa di fotocamere stereo digitali e cinematografiche nella produzione in serie è causata da un aumento della domanda nel mercato.

Nel 2008 è apparsa la Stereo Camera di FujifilmCellNews. Una fotocamera stereoscopica nel suo design non è diversa da quelle ordinarie. Due obiettivi con una distanza di base come tutti i predecessori, ma al posto della pellicola vengono utilizzati fotosensori.

La società 3D World (Cina) ha rilasciato una fotocamera stereo seriale TL120-1, che lavora su pellicola di medio formato 120. Ti consente di scattare in due modalità. Si tratta di riprese stereo e riprese in modalità con un obiettivo fotografico.

Un'immagine stereo è un'immagine stereo percepita dalla visione binoculare, il cui vettore materiale è la radiazione elettromagnetica o la luce. I raggi di luce che attraversano il sistema ottico (occhio, macchina fotografica...) formano in un certo modo un'immagine stereotrasformata nella struttura percettiva (sulla retina, sullo schermo, sul materiale fotografico, sul fotosensore, ecc.) secondo la leggi della prospettiva

Fotografia raster stereo.

La stereofotografia raster è attualmente utilizzata principalmente nella stampa stereofotografica utilizzando un obiettivo raster. Viene utilizzato nella stampa stereo e partecipa alla codifica di immagini fotografiche stereo quando si espongono immagini di coppie stereo a materiale fotografico e si incollano schermi di lenti sulla superficie di queste fotografie dopo l'asciugatura.

La codifica è un metodo per applicare strisce verticali strette.

Una coppia di strisce codifica una coppia stereo di un'immagine stereo ed è chiamata stereogramma di parallasse.

La codifica delle immagini, dove ci sono molte stereocoppie, è chiamata panoramagramma di parallasse.

L'essenza del solito modo:

La stampa stereofotografica viene eseguita in una sequenza di azioni:

· Installazione di stereonegativi in ​​un ingranditore fotografico a 2 obiettivi;

· Mettere a fuoco ciascuna delle 2 lenti per ottenere immagini nitide sulla scala calcolata;

· Combinazione di 2 immagini nel piano dei materiali fotografici;

· Esposizione simultanea di fotogrammi di una coppia stereo attraverso una lastra lenticolare-raster (lens raster)!;

· Elaborazione chimica di materiali fotografici;

Dopo aver asciugato il materiale fotografico, alla fotografia codificata risultante viene sovrapposto un raster dell'obiettivo con regolazione della posizione degli elementi dell'obiettivo fino ad ottenere un'immagine stereo chiara con fissazione simultanea con una speciale colla otticamente trasparente.

L'essenza di un modo più perfetto:

La codifica viene eseguita utilizzando un raster ottico piatto. In questo caso, l'esposizione viene eseguita in due fasi. Il primo qualsiasi fotogramma viene esposto come al solito, il cui campo viene spostato dal raster al passo l=p/2. Quindi viene esposto il secondo fotogramma. Tutto il resto è uguale. Questo metodo differisce in quanto non richiede calcoli delle impostazioni del formato del fotogramma e, cosa più importante, non c'è moiré dovuto allo spessore del raster dell'obiettivo durante la codifica. Il raster ottico si trova esattamente nel piano dello strato fotosensibile del materiale fotografico.

pseudostereoscopia.

La tecnologia di animazione GIF ti consente di creare un senso di volume anche con la visione monoculare.

Un meccanismo simile per la percezione del volume è implementato anche dalla natura: ad esempio, i polli camminano, scuotendo costantemente la testa avanti e indietro, il che fornisce loro una percezione stereo visiva di alta qualità per ciascun occhio (sebbene i campi visivi dei loro occhi si sovrappongono molto poco). Ciò consente di evidenziare piccoli insetti nell'erba, nei cereali e in altri alimenti.

La percezione del volume può essere ottenuta non solo osservando contemporaneamente un oggetto o un'immagine con due occhi contemporaneamente, ma anche cambiando abbastanza rapidamente le immagini in un canale dell'immagine (con visione monoculare).

Un metodo simile è stato proposto per la "televisione pseudo-stereo", creando un'immagine anaglifica per oggetti dinamici e in movimento.

Invece di guardare l'immagine contemporaneamente, il segnale video viene suddiviso in due canali di colore (solitamente rosso e blu, utilizzando appositi occhiali). Un'immagine monoculare dinamica a colori piatti viene elaborata in modo tale che un segnale video invariato venga inviato a un occhio (ad esempio, il canale rosso) e un segnale venga inviato al secondo (canale blu) con un piccolo ritardo dal scena dinamica cambiata. A causa del movimento degli oggetti nella scena, il cervello umano riceve una "immagine volumetrica" ​​(ma solo se gli oggetti in primo piano si muovono o ruotano). Lo svantaggio di questo metodo è il tipo limitato di scene in cui può verificarsi l'effetto stereo, nonché una notevole perdita di qualità dell'immagine a colori (ogni occhio riceve un'immagine a colori quasi monocromatica).

Un altro metodo per ottenere un'immagine pseudo-stereo è l'uso di ritardi neurali. apparato visivo. Un'immagine scura viene percepita dall'occhio un po' più lentamente di un'immagine chiara. Se strizzi un occhio (o guardi attraverso un vetro scuro), l'immagine precedente "ritardata" della sequenza video verrà sovrapposta all'immagine corrente percepita dall'altro occhio. Se la telecamera si sposta parallelamente al piano dell'inquadratura ("riprese dal finestrino del treno"), l'occhio "oscurato" percepirà il video dalla propria angolazione, e il secondo da un punto ravvicinato, che dà origine a un'inaspettata forte effetto stereo. Non ha alcuna applicazione pratica a causa dei limitati angoli possibili, ma è facile da ottenere sperimentalmente: bastano un telefono cellulare con una fotocamera, un trenino elettrico e un occhio socchiuso.

Presentato su Allbest.ur

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La visione binoculare (stereoscopica) è la visione di una persona del mondo circostante con due occhi. Questa capacità è dovuta a ciò che sta accadendo nel cervello meccanismo complesso fusione di immagini da ciascun occhio.

Grazie alla visione stereoscopica, una persona è in grado di percepire gli oggetti circostanti in un'immagine tridimensionale (cioè rilievo e volumetrica). La visione monoculare limita una persona professionalmente, ad es. non può impegnarsi in attività legate ad azioni precise vicino a un oggetto (ad esempio, colpire un ago con un filo).

La formazione di un'unica immagine visiva è possibile se le immagini colpiscono aree identiche della retina.

Formazione della visione tridimensionale

Ogni neonato ha una visione monoculare e non può fissare lo sguardo sugli oggetti circostanti. Tuttavia, dopo 1,5-2 mesi, il bambino inizia a sviluppare la capacità di vedere con due occhi, il che rende possibile fissare gli oggetti con uno sguardo.

A 4-6 mesi, il bambino ha molti riflessi, sia incondizionati che condizionati (ad esempio, la reazione delle pupille alla luce, i movimenti coordinati di entrambi gli occhi, ecc.).

Tuttavia, la visione binoculare a tutti gli effetti, che include la capacità di determinare non solo la forma e il volume degli oggetti, ma anche la loro disposizione spaziale, si sviluppa finalmente dopo che il bambino inizia a gattonare e camminare.

Condizioni per la visione stereoscopica

La visione binoculare completa è possibile nelle seguenti condizioni:

• l'acuità visiva di entrambi gli occhi non è inferiore a 0,5;
• tono normale dei muscoli oculomotori;
• nessuna ferita, malattie infiammatorie e tumori orbitali, che possono predeterminare la disposizione asimmetrica dei bulbi oculari;
• l'assenza di patologie della retina, percorsi, così come la sezione corticale.

Metodi di ricerca

Esistono diversi modi per determinare la visione stereoscopica di una persona.

Prova di maglia. Il medico tiene l'ago a distanza di un braccio in posizione verticale, il paziente è di fronte e deve toccare l'ago del medico con la punta dell'ago in modo da ottenere una linea retta di due aghi. Gli occhi del soggetto sono aperti. Il medico preme leggermente sul bulbo oculare nella zona delle palpebre, mentre il paziente avverte una visione doppia (nel caso della visione stereoscopica).

Esperienza con un "buco" nel palmo della tua mano. Il paziente guarda attraverso il tubo con un occhio, all'estremità del quale, dal lato del secondo occhio, mette la mano. Normalmente, il soggetto dovrebbe vedere un buco nel palmo, e in questo buco - l'immagine che vede attraverso il tubo con il suo primo occhio.

Patologia della visione stereoscopica

La visione binoculare può essere compromessa quando l'asse visivo di un occhio devia verso l'esterno, verso l'interno, verso l'alto o verso il basso. Questo fenomeno è chiamato eteroforia (strabismo nascosto).

Per una conoscenza più completa delle malattie degli occhi e del loro trattamento, utilizzare la comoda ricerca sul sito o porre una domanda a uno specialista.