Стереоскопическая острота
Стереоскопическая острота зрения , также стереоострота , — это наименьшая обнаруживаемая разница в глубине, которую можно увидеть при бинокулярном зрении.
Спецификация и измерение
[ редактировать ]
Стереоострота [ 1 ] проще всего объяснить, рассмотрев один из самых ранних тестов, устройство с двумя колышками, названное тестом Говарда-Долмана в честь его изобретателей: [ 2 ] Наблюдателю показывают черный колышек на расстоянии 6 м (= 20 футов). Второй колышек, расположенный под ним, можно перемещать вперед и назад, пока он не окажется заметно ближе, чем фиксированный. Стереоострота определяется как минимальный обнаруживаемый угол, рассчитываемый как разница между углами, образуемыми обеими позициями, A и B. Стереоострота возможна из-за бинокулярного несоответствия , то есть разницы в их бинокулярном параллаксе .
Учитывая, что небольшой угол, выраженный в радианах, можно аппроксимировать его тангенсом, формула для расчета стереоостроты dγ выглядит следующим образом:
где a — межокулярное расстояние наблюдателя, z — расстояние фиксированной палочки от глаза, dz — разность положений. Для перевода dγ в привычную единицу угловых минут мультипликативная константа c вставляется , значение которой равно 3437,75 (1 радиан в угловых минутах ). При расчете a , dz и z должны быть в одних и тех же единицах, скажем, в футах, дюймах, см или метрах. Примечание: некоторые авторы добавили к этой формуле еще одно приближение, считая dz пренебрежимо малым по сравнению с z , т.е. деля на вместо (z-dz) . Это приводит к значительным ошибкам при расчете грубой стереоостроты на дальних расстояниях.
Для среднего межокулярного расстояния 6,5 см, целевого расстояния 6 м и типичной остроты стереоскопии 0,5 угловой минуты едва обнаруживаемый интервал глубины составляет 8 см. По мере приближения целей этот интервал уменьшается пропорционально квадрату расстояния, так что эквивалентный обнаруживаемый интервал глубины на расстоянии ¼ метра составляет 0,01 см или глубину отпечатка головы на монете. Эти очень маленькие значения нормальной стереоостроты, выраженные в различиях расстояний до объектов или угла несоответствия, делают ее сверхостротой .
Тесты
[ редактировать ]
Поскольку описанный выше тест Говарда-Долмана является громоздким, стереоостроту обычно измеряют с помощью стереограммы , на которой каждому глазу показывают отдельные панели путем наложения их в стереоскопе с использованием призм или очков с цветными или поляризационными фильтрами или попеременной окклюзией. [ 3 ] Хорошей методикой является таблица, аналогичная знакомой нам таблице остроты зрения Снеллена , в которой одна буква в каждом ряду различается по глубине (спереди или сзади), последовательно увеличивая сложность. Для детей идеален тест на муху: изображение мухи просвечивается поляризованным светом; в поляризационных очках крыло кажется на другой глубине и позволяет продемонстрировать стереопсис, попытавшись натянуть его. [ 4 ]
Ожидаемая производительность
[ редактировать ]Не существует эквивалента стереоостроты нормальному стандарту остроты зрения 20/20. В каждом случае числовая оценка, даже если она выражается в угле несоответствия, в некоторой степени зависит от используемого теста. Опытные наблюдатели в идеальных условиях могут достичь 0,1 угловой минуты или даже лучше.
Важно различать скрининг на наличие стереопсиса и измерение остроты стереоскопии. Чтобы убедиться в том, что глубину можно увидеть в бинокль, тест должен легко проводиться и не подвергаться обману. Для этой цели широко используется стереограмма со случайными точками , которая имеет то преимущество, что для непосвященных форма объекта неизвестна. Он состоит из случайных мелких элементов узора; Глубина может быть создана только в кратных элементах и, следовательно, может не достигать небольшого порогового различия, которое является целью измерений стереоостроты.
Популяционное исследование выявило удивительно высокую частоту хорошей стереоостроты. [ 5 ] Из 188 студентов-биологов 97,3% смогли выполнить задание с угловой точностью 2,3 минуты или лучше.
Факторы, влияющие на стереоостроту
[ редактировать ]Оптимальная стереоострота требует исключения следующих смягчающих факторов:
- Низкий контраст [ 6 ]
- Короткие воздействия (менее 500 миллисекунд) [ 7 ]
- Нечеткие или близко расположенные элементы узора. [ 7 ]
- Некорригированные или неравномерно корригированные аномалии рефракции ( моновидение )
Тренировка восприятия в стереопсисе
[ редактировать ]В большей степени, чем другие подобные зрительные способности, пределы стереопсиса зависят от знакомства наблюдателя с ситуацией. Стереопороги почти всегда улучшаются, часто в несколько раз, по мере тренировки. [ 8 ] и включают в себя факторы восприятия, различающиеся по своим особенностям для каждого теста. [ 9 ] Это наиболее ярко проявляется в том, что время, необходимое для «решения» стереограммы со случайными точками, быстро уменьшается между первым экспонированием и последующими просмотрами. [ 10 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ховард IP, Роджерс BJ (2002) Видение в глубину . Том. 1И. Глава 19 Портеус, Торонто
- ^ Говард HJ (1919) Тест на определение расстояния. амер. Дж. Офтальмол. , 2, 656-675
- ^ Вестхаймер Джеральд (2011) «Трехмерные дисплеи и стереозрение» , Proc. Р. Сок. Б.2782241–2248
- ^ Каллониатис, Майкл (1995). «Восприятие глубины» . WEBVISION: Организация сетчатки и зрительной системы . Университет Юты. ПМИД 21413376 . Проверено 9 апреля 2012 г.
- ^ Coutant BE (1993) Распределение населения со стереоскопическими способностями. Офтальмофизиол Опт , 13, 3-7.
- ^ Вестхаймер Г., Петтет М.В. (1990) Контраст и продолжительность воздействия по-разному влияют на нониусную и стереоскопическую остроту зрения. Proc R Soc Lond B Biol Sci , 241, 42-6
- ^ Перейти обратно: а б Лекция Ферье (1994) Видение глубины двумя глазами: стереопсис. Proc R Soc Lond B Biol Sci , 257, 205-14
- ^ Фендик М., Вестхаймер Г. (1983) Влияние практики и разделения тестовых целей на фовеальную и периферическую стереоостроту. Исследования зрения , 23, 145-50
- ^ Макки С.П., Тейлор Д.Г. (2010) Точность бинокулярной и монокулярной оценки глубины в естественных условиях. Дж. Вижн , 10, 5
- ^ Харверт Р.С., Роулингс С.С. (1977) Время просмотра и стереоскопический порог с помощью стереограмм со случайными точками. Am J Optom Physiol Opt , 54, 452-457.