Монокулярное зрение

Монокулярное зрение – это зрение только одним глазом. Его можно разделить на две отдельные категории: либо вид двигает глазами независимо, либо вид обычно использует два глаза для зрения, но не может использовать один из-за таких обстоятельств, как травма. ^[1]

Монокулярное зрение может наблюдаться как у людей, так и у животных (например, у акул-молотов ). Люди могут извлечь выгоду из нескольких монокулярных сигналов , используя только один глаз, таких как параллакс движения и перспектива . Есть также некоторые мифологические существа только с одним глазом, например, циклопы .

У человеческого вида

Монокулярное зрение известно как зрение и использование только одного глаза у человеческого вида. Восприятие глубины при монокулярном зрении снижено по сравнению с бинокулярным зрением , но все еще активно, главным образом за счет аккомодации глаза и параллакса движения . Слово «монокуляр» происходит от греческого корня «моно» — «один» и латинского корня «oculus» — «глаз».

Бимонокулярное зрение , также называемое двуглазым монокулярным зрением, известно как видение и использование обоих глаз монокулярно независимо друг от друга без слияния по всему полю зрения без потери поля зрения у человеческого вида. ^{[ нужна ссылка ]} и был обнаружен в 2018 году. ^{[ нужна ссылка ]} Слово «монокуляр» происходит от греческого корня «моно» — «один» и латинского корня «oculus» — «глаз». ^{[ нужна ссылка ]}

У животных

Глаза животного с монокулярным зрением расположены на противоположных сторонах головы животного, что дает ему возможность видеть два объекта одновременно. Обычно это чаще всего наблюдается у животных-жертв, поскольку причина, по которой их глаза расположены по обе стороны головы, заключается в том, чтобы им было легче высматривать хищников, у которых обычно глаза обращены вперед, чтобы их было легче найти. добыча. Однако из этого правила есть некоторые исключения, обычно если хищником является животное, на которое часто охотится более крупный хищник (из-за этого высшие хищники обычно имеют тенденцию смотреть вперед) или имеют анатомию, которая делает его очень ему трудно видеть прямо, например, из-за короткой жесткой шеи, которая ограничивает движение головы и, следовательно, требует, чтобы глаза были направлены по обе стороны (это часто наблюдается у морских хищников, таких как акулы и косатки).

Примечательно, что акулы-молот обладают как бинокулярным, так и некоторым монокулярным зрением.

Сопутствующие заболевания

Нарушение монокулярного зрения означает отсутствие зрения в одном глазу при адекватном зрении в другом. ^[2]

Монопсия — это заболевание у людей, которые не могут воспринимать глубину, хотя их два глаза с медицинской точки зрения нормальны, здоровы и расположены на нормальном расстоянии друг от друга. Зрение, воспринимающее трехмерную глубину, требует большего, чем просто параллакс . Кроме того, разрешение двух несопоставимых изображений, хотя и очень похожее, должно быть одновременным, подсознательным и полным. (Послеобразы и «фантомные» изображения являются симптомами неполного зрительного разрешения, хотя сами глаза обладают поразительной остротой.) Тематическая статья в журнале The New Yorker , опубликованная в начале 2006 года, посвящена конкретному человеку, который, научившись справляться с ситуацией, с ее инвалидностью, в конце концов научилась видеть трехмерную глубину в своей повседневной жизни. Доступны медицинские тесты для определения моноптических состояний у людей. ^[3]

Монокулярные подсказки

Сигналы монокуляра предоставляют информацию о глубине при просмотре сцены одним глазом.

Аккомодация – это глазодвигательный сигнал для восприятия глубины. Когда мы пытаемся сфокусироваться на удаленных объектах, цилиарные мышцы расслабляются, позволяя хрусталику глаза уплощаться, делая его тоньше. Кинестетические ощущения сокращения и расслабления цилиарных мышц (внутриглазных мышц) передаются в зрительную кору, где они используются для интерпретации расстояния/глубины.
Параллакс движения . Когда наблюдатель движется, видимое относительное движение нескольких неподвижных объектов на фоне дает подсказку об их относительном расстоянии. Если известна информация о направлении и скорости движения, параллакс движения может предоставить информацию об абсолютной глубине. ^[4] Этот эффект можно отчетливо увидеть, когда едешь в машине, близлежащие предметы проносятся быстро, а удаленные объекты кажутся неподвижными. Некоторые животные, у которых отсутствует бинокулярное зрение из-за широкого расположения глаз, используют параллакс более явно, чем люди, для определения глубины (например, некоторые виды птиц, которые покачивают головой, чтобы добиться параллакса движения, и белки, которые движутся по линиям, ортогональным направлению движения ). объект интереса сделать то же самое). ¹
Глубина от движения. Одна из форм глубины от движения, кинетическое восприятие глубины, определяется динамически изменяющимся размером объекта. Когда движущиеся объекты становятся меньше, им кажется, что они удаляются вдаль; движущиеся объекты, которые кажутся увеличивающимися, кажутся приближающимися. Использование кинетического восприятия глубины позволяет мозгу рассчитать время до столкновения (также известное как время до столкновения или время до контакта – TTC) при определенной скорости. Во время вождения человек постоянно оценивает динамически изменяющуюся дистанцию (TTC) по кинетическому восприятию глубины.
Перспектива . Свойство параллельных линий, сходящихся в бесконечности, позволяет нам восстановить относительное расстояние между различными частями сцены или элементами ландшафта.
Относительный размер. Если известно, что два объекта имеют одинаковый размер (например, два дерева), но их абсолютный размер неизвестен, сигналы относительного размера могут предоставить информацию об относительной глубине двух объектов. Если один кажется больше другого, объект, который кажется больше, кажется ближе.
Знакомый размер. Поскольку угол зрения объекта, проецируемого на сетчатку, уменьшается с расстоянием, эту информацию можно объединить с предыдущими знаниями о размере объекта, чтобы определить абсолютную глубину объекта. Например, люди обычно знакомы с размером среднего автомобиля. Эти предварительные знания можно объединить с информацией об угле, под которым они располагаются на сетчатке, чтобы определить абсолютную глубину автомобиля в сцене.
Воздушная перспектива . Из-за рассеяния света частицами в атмосфере объекты на расстоянии имеют меньший яркостной контраст и меньшую цветовую насыщенность . В компьютерной графике это называется « туман на расстоянии ». Передний план имеет высокую контрастность; фон имеет низкую контрастность. Предметы, отличающиеся только контрастом с фоном, кажутся расположенными на разной глубине. ^[5] Цвета удаленных объектов также смещаются в сторону синего конца спектра ( например, далекие горы). Некоторые художники, особенно Сезанн , используют «теплые» пигменты (красный, желтый и оранжевый), чтобы приблизить черты лица к зрителю, и «холодные» (синий, фиолетовый и сине-зеленый), чтобы указать часть формы, которая изгибается. с картинной плоскости .
Окклюзия (также называемая интерпозицией). Окклюзия (блокировка обзора) объектов другими людьми также является подсказкой, предоставляющей информацию об относительном расстоянии. Однако эта информация позволяет наблюдателю оценить только относительное расстояние.
Периферическое зрение . На внешних краях поля зрения параллельные линии становятся изогнутыми, как на фотографии, сделанной через линзу «рыбий глаз» . Этот эффект, хотя обычно устраняется как в произведениях искусства, так и в фотографиях путем обрезки или кадрирования изображения, значительно усиливает у зрителя ощущение нахождения в реальном трехмерном пространстве. (Классическая перспектива не использует это «искажение», хотя на самом деле «искажения» строго подчиняются оптическим законам и предоставляют совершенно достоверную визуальную информацию, точно так же, как классическая перспектива дает ту часть поля зрения, которая попадает в ее кадр.)
Градиент текстуры. Предположим, вы стоите на гравийной дороге. Гравий рядом с вами хорошо виден по форме, размеру и цвету. По мере того, как ваше зрение смещается к более отдаленной части дороги, различать текстуру становится все труднее.

Последние достижения в области вычислительного машинного обучения теперь позволяют алгоритмически оценивать монокулярную глубину всей сцены по одному цифровому изображению, неявно используя один или несколько из этих сигналов. ^[6]^[7]

Баланс

Известно, что зрение играет важную роль в балансе и позном контроле у людей, а также в проприоцепции и вестибулярной функции. Монокулярное зрение влияет на то, как мозг воспринимает окружающее, уменьшая доступное поле зрения, ухудшая периферическое зрение на одной стороне тела и нарушая восприятие глубины, все три из которых вносят основной вклад в роль зрения в равновесии. ^[8]^[9] Исследования, сравнивающие монокулярное зрение с бинокулярным (два глаза) зрением у пациентов с катарактой (до и после операции), ^[10] пациенты с глаукомой (по сравнению со здоровыми людьми соответствующего возраста), ^[11] и у здоровых взрослых и детей (как в бинокулярных, так и в монокулярных условиях) ^[8] все они показали, что они отрицательно влияют на баланс и контроль позы, чем когда доступны оба глаза. Каждая из изученных популяций по-прежнему демонстрировала лучший баланс при наличии только одного глаза по сравнению с закрытием обоих глаз.

В популярной культуре

Существует множество примеров мифологических существ, имеющих один глаз и, следовательно, монокулярное зрение.

Популярное мифическое животное с монокулярным зрением — циклоп .

Ссылки

^ «Монокулярное зрение» . Статьи, учебные пособия и онлайн-словари по биологии . 07.10.2019 . Проверено 22 сентября 2023 г.
^ «Монокулярное нарушение зрения (МВИ)» . www.guidedogsqld.com.au . Архивировано из оригинала 8 декабря 2006 года.
^ Люди с монокуляром сталкиваются с повышенными проблемами при вождении. Они конкретно относятся к восприятию глубины и периферийному зрению. Кини и др., ^{[ нужна полная цитата ]} заявляют, что «по всей стране люди с монокулярными нарушениями попадают в семь раз больше несчастных случаев, чем население в целом, с которым их сравнивали». Он рекомендует водителям с монокулярными нарушениями отказать в получении прав 1 класса (коммерческих водительских прав для перевозки людей) и предупредить их врачей о повышенном риске несчастных случаев при вождении.
^ Феррис, SH (1972). Параллакс движения и абсолютное расстояние . Журнал экспериментальной психологии, 95 (2), 258–63.
^ О'Ши, Р.П., Блэкберн, С.Г., и Оно, Х. (1994). Контраст как сигнал глубины ^{[ мертвая ссылка ]}. Vision Research, 34, 1595–1604 гг.
^ Годар К., Мак Аода О., Бростоу Г.Дж. (2017). «Неконтролируемая монокулярная оценка глубины с согласованностью слева и справа» (PDF) . Учеб. Компьютерное зрение и распознавание образов . Том. 2. п. 7. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Атапур-Абаргуэй, А., Брекон, Т.П. (2018). «Оценка монокулярной глубины в реальном времени с использованием синтетических данных с адаптацией предметной области» (PDF) . Учеб. Компьютерное зрение и распознавание образов . IEEE. стр. 1–8 . Проверено 9 августа 2018 г. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б Берела Дж. и др. (2011) Использование монокулярных и бинокулярных визуальных сигналов для контроля позы у детей . Журнал видения. 11(12):10, 1-8
^ Уэйд, М. и Джонс, Г. (1997) Роль зрения и пространственной ориентации в поддержании позы . Физиотерапия. 77, 619-628
^ Шварц, С. и др. (2005) Влияние операции по удалению катаракты на постуральный контроль . Исследовательская офтальмология и визуальная наука. 46(3), 920-924
^ Шабана, Н. и др. (2005) Постуральная стабильность при первичной открытоугольной глаукоме . Клиническая и экспериментальная офтальмология. 33, 264-273

Внешние ссылки

Джордж Губер: Жизнь с одним глазом , Британский медицинский журнал, том 282, 20 июня 1981 г., страницы 2042–2043 ( онлайн )
«Потерянный глаз» — включает дискуссионный форум и ссылки на группы поддержки.
Ментальная карта: адаптация к потере глаза
Монокулярные гиганты

[1] «Монокулярное зрение» . Статьи, учебные пособия и онлайн-словари по биологии . 07.10.2019 . Проверено 22 сентября 2023 г.

[2] «Монокулярное нарушение зрения (МВИ)» . www.guidedogsqld.com.au . Архивировано из оригинала 8 декабря 2006 года.

[3] Люди с монокуляром сталкиваются с повышенными проблемами при вождении. Они конкретно относятся к восприятию глубины и периферийному зрению. Кини и др., ^{[ нужна полная цитата ]} заявляют, что «по всей стране люди с монокулярными нарушениями попадают в семь раз больше несчастных случаев, чем население в целом, с которым их сравнивали». Он рекомендует водителям с монокулярными нарушениями отказать в получении прав 1 класса (коммерческих водительских прав для перевозки людей) и предупредить их врачей о повышенном риске несчастных случаев при вождении.

[4] Феррис, SH (1972). Параллакс движения и абсолютное расстояние . Журнал экспериментальной психологии, 95 (2), 258–63.

[5] О'Ши, Р.П., Блэкберн, С.Г., и Оно, Х. (1994). Контраст как сигнал глубины ^{[ мертвая ссылка ]}. Vision Research, 34, 1595–1604 гг.

[godard2017unsupervised-6] Годар К., Мак Аода О., Бростоу Г.Дж. (2017). «Неконтролируемая монокулярная оценка глубины с согласованностью слева и справа» (PDF) . Учеб. Компьютерное зрение и распознавание образов . Том. 2. п. 7. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[abarghouei18monocular-7] Атапур-Абаргуэй, А., Брекон, Т.П. (2018). «Оценка монокулярной глубины в реальном времени с использованием синтетических данных с адаптацией предметной области» (PDF) . Учеб. Компьютерное зрение и распознавание образов . IEEE. стр. 1–8 . Проверено 9 августа 2018 г. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[Berela-8] Jump up to: ^а ^б Берела Дж. и др. (2011) Использование монокулярных и бинокулярных визуальных сигналов для контроля позы у детей . Журнал видения. 11(12):10, 1-8

[9] Уэйд, М. и Джонс, Г. (1997) Роль зрения и пространственной ориентации в поддержании позы . Физиотерапия. 77, 619-628

[10] Шварц, С. и др. (2005) Влияние операции по удалению катаракты на постуральный контроль . Исследовательская офтальмология и визуальная наука. 46(3), 920-924

[11] Шабана, Н. и др. (2005) Постуральная стабильность при первичной открытоугольной глаукоме . Клиническая и экспериментальная офтальмология. 33, 264-273

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]