Стереограмма случайных точек
Стереограмма со случайными точками ( RDS ) — это стереопара изображений случайных точек, которая при просмотре с помощью стереоскопа или с фокусом глаз на точке перед или за изображениями создает ощущение глубины за счет стереопсис , при котором объекты кажутся расположенными перед или за уровнем отображения.
Техника стереограмм со случайными точками, известная с 1919 года, была разработана Белой Юлесом и описана в его книге 1971 года «Основы циклопического восприятия» .
Более поздние концепции, включающие отдельные изображения, не обязательно состоящие из случайных точек, и более известные широкой публике, представляют собой автостереограммы .
История
[ редактировать ]В 1840 году сэр Чарльз Уитстон разработал стереоскоп . С его помощью можно было рассматривать две фотографии, сделанные на небольшом расстоянии друг от друга по горизонтали, по одной каждому глазу, так что объекты на фотографии казались трехмерными в трехмерной сцене.
Примерно в 1956 году Бела Юлеш инициировал проект в Bell Labs, направленный на выявление закономерностей в выходных данных генераторов случайных чисел . Он решил попробовать сопоставить числа с изображениями и использовать возможности зрительной системы человека по обнаружению закономерностей, чтобы выявить отсутствие случайности. [1] Юлеш заметил, что два одинаковых случайных изображения при просмотре через стереоскоп выглядели так, как будто они были проецированы на однородную плоскую поверхность. Он экспериментировал с парой изображений, немного сдвинув квадратную область в центре одного из изображений. Когда он рассматривал эту пару через стереоскоп, казалось, что квадрат возвышается над страницей.
Подразумеваемое
[ редактировать ]Открытие стереограммы со случайными точками было интригующим не только из-за ее способности создавать ощущение глубины в печатных изображениях, но и из-за ее значения в когнитивной науке и изучении восприятия .
Стереограмма случайных точек дала представление о том, как стереозрение обрабатывается человеческим мозгом. По словам Ральфа Сигела, Юлес «недвусмысленно продемонстрировал, что стереоскопическую глубину можно вычислить в отсутствие каких-либо опознаваемых объектов, в отсутствие какой-либо перспективы, в отсутствии каких-либо сигналов, доступных только одному глазу». [1]
В своей книге 1971 года Юлеш назвал это циклопическим восприятием, основываясь на своем причудливом представлении о том, что глубину можно увидеть только одним циклопическим глазом , похожим на единственный глаз циклопа .
Стереотесты со случайными точками
[ редактировать ]Около 5% людей не способны воспринимать глубину на стереограммах со случайными точками из-за различных нарушений бинокулярного зрения . Этих людей можно идентифицировать с помощью стереотестов со случайными точками . Стереоострота измеряется способностью пациента распознавать формы из случайного точечного фона, представленного на нескольких пластинах или страницах книги.
Стереотест Рандота
[ редактировать ]Случайный стереотест представляет собой векторографический стереотест со случайными точками. Его часто используют для выявления амблиопии , косоглазия и подавления зрения , а также для оценки остроты стереоскопического изображения . Тест Рандо позволяет измерить остроту стереоскопического изображения до 20 угловых секунд. [2]
Случайный стереотест более чувствителен к монокулярному размытию, чем стереотесты реальной глубины, такие как «тест Фрисби». [3]
Стереотест случайных точек TNO
[ редактировать ]Стереотест случайных точек TNO (сокращенно: стереотест TNO или тест TNO ) аналогичен стереотесту случайных точек, но представляет собой анаглиф вместо векторографа; то есть пациент носит красно-зеленые очки (вместо поляризационных очков, используемых в случайном стереотесте). Как и другие стереотесты со случайными точками, тест TNO не дает монокулярных подсказок. [4]
Дальнейшие разработки
[ редактировать ]Эффективность
[ редактировать ]Было обнаружено, что способность наблюдателей распознавать фигуру, присутствующую на стереограмме, в присутствии статистического шума выше для стереограммы, состоящей из черных и белых точек на сером фоне, по сравнению с аналогичной стереограммой, содержащей только белый (или только черный) фон. точки на сером фоне. [5] [6]
Автостереограмма
[ редактировать ]Название «стереограмма со случайными точками» относится конкретно к парам изображений, основанным на случайных точках. Дополнительная работа Кристофера Тайлера и Морин Кларк привела к созданию отдельных изображений, дающих глубину без стереоскопа. Они известны как стереограммы со случайными точками с одним изображением (SIRDS) или автостереограммы со случайными точками. [7]
Замена случайного базового узора из точек изображением или текстурой придает форму, которая сделала стереограмму одного изображения известной широкой публике благодаря Magic Eye серии книг .
Динамические стереограммы случайных точек
[ редактировать ]Динамические стереограммы со случайными точками состоят из движущейся стереоскопической (циклопической) формы, состоящей из движущихся случайных точек, замаскированных дальнейшими случайными точками. Наблюдатель должен вынести перцептивное суждение о форме и/или движении дихоптически представленной движущейся формы.
При представлении динамической стереограммы случайных точек со стереоскопическими (циклопическими) стимулами движения [8] стереоскопическое движение воспринимается людьми с нормальным бинокулярным зрением и, в более общем смысле, теми, у кого бинокулярное зрение достаточно для выполнения этой задачи.
Динамические стереограммы со случайными точками, содержащие стимулы бинокулярного движения, могут быть разработаны для проверки наличия у человека хотя бы рудиментарного стереопсиса. Одно исследование показало, что у пациентов с косоглазием динамическая стереограмма со случайными точками дает значительно более высокий уровень обнаружения стереопсиса, чем стереотест с синицами . [9]
Иллюстрированный пример
[ редактировать ]Ниже показан процесс создания первой стереограммы со случайными точками.
1. Создайте изображение подходящего размера. Заполните его случайными точками. Дублируйте изображение.
2. Выберите регион на одном изображении, в данном случае на правом изображении.
3. Сдвиньте эту область по горизонтали на один или два диаметра точки и заполните пустую область новыми случайными точками. Стереограмма готова.
Чтобы просмотреть стереограмму, используйте стереоскоп, чтобы представить левое изображение левому глазу, а правое изображение — правому глазу, или сфокусируйтесь на точке позади изображения, чтобы добиться того же самого. (Как добиться такого прищуренного положения глаз, описано в «Автостереограмме »). Смещенная область случайных точек будет выглядеть как небольшая центральная квадратная область, расположенная ближе к вашим глазам, чем большая окружающая прямоугольная область.
Смещенная область создает бинокулярное несоответствие , необходимое для ощущения глубины. Небольшой сдвиг дает небольшую глубину; больший сдвиг дает большую глубину. Если сдвиг происходит в противоположном горизонтальном направлении, глубина изменится на противоположную: центральная квадратная область будет казаться глазу на поверхности квадратным отверстием, чем большая окружающая прямоугольная область. (Простой способ добиться этого с помощью примера стереограммы — принять косоглазое положение; при этом левое изображение будет представлено правому глазу, а правое изображение — левому глазу.)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Сигел, Ральф (15 июня 2004 г.). «Выбор: наука Белы Юлеша» . ПЛОС Биол . 2 (6): е172. дои : 10.1371/journal.pbio.0020172 . ПМК 423145 .
- ^ Тестирование стереоостроты , ONE Network, Американская академия офтальмологии (загружено 2 сентября 2014 г.)
- ^ Н.В. Оделл; С.Р. Хэтт; Д.А. Леске; МЫ Адамс; Дж. М. Холмс (апрель 2009 г.). «Влияние индуцированного монокулярного размытия на показатели стереоостроты» . Журнал ААПОС . 13 (2): 136–141. дои : 10.1016/j.jaapos.2008.09.005 . ПМЦ 3933817 . ПМИД 19071047 .
- ^ Джон А. Пратт-Джонсон; Джеральдин Тилсон (1 января 2001 г.). Лечение косоглазия и амблиопии: Практическое руководство . Тиме. стр. 39–. ISBN 978-0-86577-992-1 .
- ^ Харрис Дж.М.; Паркер Эй Джей (1995). «Независимые нейронные механизмы получения яркой и темной информации в бинокулярном стереопсисе» . Природа . № 374. С. 808–811.
- ^ Прочтите, Дженни, Калифорния; Ваз, Ксавье А.; Серрано-Педраса, Игнасио (2011). «Независимые механизмы для функций яркого и темного изображения в задаче стереосоответствия» (PDF) . Журнал видения . 11 (12): 1–14. дои : 10.1167/11.12.4 . ПМИД 21984818 .
- ^ Тайлер, Кристофер; Морин Кларк (1990). Мерритт, Джон О; Фишер, Скотт С. (ред.). «Автостереограмма» (PDF) . Стереоскопические дисплеи и приложения . Учеб. SPIE 1256: 182–197. Бибкод : 1990SPIE.1256..182T . дои : 10.1117/12.19904 . S2CID 263894428 . Архивировано из оригинала (PDF) 25 февраля 2009 г. Проверено 16 ноября 2008 г.
- ^ Нефф, Роберт; Шварц, Скотт; Сторк, Дэвид Г. (1985). «Электроника для одновременной генерации случайных точечных циклопических и монокулярных стимулов» . Методы, инструменты и компьютеры исследования поведения . 17 (3): 363–370. дои : 10.3758/BF03200943 . ISSN 0743-3808 .
- ^ Фудзикадо, Т. (1998). «Использование динамической и цветной стереограммы для измерения стереопсиса у пациентов с косоглазием». Японский журнал офтальмологии . 42 (2): 101–107. дои : 10.1016/S0021-5155(97)00120-2 . ISSN 0021-5155 . ПМИД 9587841 .