Estereopsis

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Estereopsis (desde el Griego ΣΤΕΡΕΟ- estéreo- significado "sólido", y ὌΨΙΣ opsis, "aspecto, vista") es un término que se suele utilizar para referirse a la percepción de profundidad y estructura tridimensional obtenida en base a información visual derivadas de dos ojos por individuos con normalmente desarrollado visión binocular.[1] Porque los ojos de los seres humanos y muchos animales, se encuentran en diferentes posiciones laterales en la cabeza, resultado de la visión binocular en dos imágenes ligeramente diferentes, se prevé que el retinas de los ojos. Las diferencias son principalmente en la posición horizontal relativa de los objetos en las dos imágenes. Estas diferencias posicionales se denominan disparidades horizontales o, más generalmente, disparidad binocular. Las disparidades son procesadas en el corteza visual del cerebro para producir percepción de profundidad. Mientras que la disparidad binocular está presentes de forma natural cuando se ve una escena real tridimensional con dos ojos, también puede ser simulados presentando artificialmente dos imágenes diferentes por separado a cada ojo utilizando un método llamado estereoscopía. La percepción de profundidad en estos casos también se conoce como "profundidad estereoscópica".[1]

La percepción de profundidad y estructura tridimensional, sin embargo, es posible con información visible desde un ojo solo, como las diferencias en el tamaño del objeto y paralaje de movimiento (diferencias en la imagen de un objeto en el tiempo con el movimiento del observador),[2] Aunque la impresión de profundidad en estos casos a menudo no es tan viva como la obtenida de disparidad binocular.[3] Por lo tanto, la estereopsis término (o profundidad estereoscópica) puede también referirse específicamente a la única impresión de profundidad asociado con visión binocular; lo que coloquialmente se conoce como "en 3D".

Se ha sugerido que la impresión de separación "real" en profundidad está ligada a la precisión con la que se deriva la profundidad, y que un conocimiento consciente de esta precisión – percibe como una sensación de interactability y realidad – puede ayudar a guiar la planificación de la acción del motor.[4]

Contenido

  • 1 Estereopsis grueso y fino
  • 2 Prevalencia y el impacto de la estereopsis en seres humanos
  • 3 Historia de las investigaciones sobre la estereopsis
  • 4 Estereopsis humana en la cultura popular
  • 5 Base geométrica para la estereopsis
  • 6 Stereo visión por computador
  • 7 Stereo pantalla de la computadora
  • 8 Pruebas de estereopsis
    • 8.1 Binocularmente puntos al azar
    • 8.2 Binocularmente contorno
  • 9 Tratamiento y deficiencia de estereopsis
  • 10 Estereopsis en animales no humanos
  • 11 Véase también
  • 12 Referencias
  • 13 Bibliografía
  • 14 Enlaces externos

Estereopsis grueso y fino

Hay dos aspectos distintos de estereopsis: estereopsis gruesa y fina estereopsis y proporcionar información de profundidad de diferente grado de precisión espacial y temporal.

  • Estereopsis gruesa (también llamado estereopsis bruto) se utiliza principalmente para juzgar estereoscópica movimiento en la periferia. Proporciona la sensación de estar inmerso en el entorno y por lo tanto a veces también se refiere a estereopsis cualitativa.[5] Estereopsis gruesa es importante para la orientación en el espacio mientras se mueve, por ejemplo al descender las escaleras.
  • Estereopsis fina principalmente se basa en las diferencias estáticas. Permite al individuo determinar la profundidad de los objetos en el área visual central (Área fusional de Panum) y por lo tanto es también llamado estereopsis cuantitativa. Normalmente se mide en las pruebas al azar de punto; las personas que tengan grueso pero no estereopsis bien son a menudo no se puede realizar en las pruebas al azar-dot, también debido a visual apiñamiento[5] que se basa en los efectos de interacción de contornos visuales adyacentes. Estereopsis bien es importante para fino-motorical tareas tales como enhebrar una aguja.

La estereopsis que un individuo puede alcanzar está limitada por el nivel de la agudeza visual del ojo más pobre. Estereopsis fina requiere ambos ojos para tener una buena agudeza visual para detectar pequeñas diferencias espaciales y fácilmente se interrumpe por la temprana privación visual. Existen indicios que estereopsis gruesa pueden desarrollarse antes de estereopsis fina y que orienta el vergencia movimientos que son necesarios para la estereopsis bien a desarrollar en una etapa posterior.[6][7]

Hay indicios que estereopsis gruesa y fina son procesadas por dos diferentes subsistemas fisiológicos.[8] Estereopsis gruesa parecen estar asociado con el Magno vía que procesa las disparidades de baja frecuencia espacial y movimiento y estereopsis bien con el vía de Parvo que los procesos de las disparidades de alta frecuencia espacial.[9] El sistema estereoscópico grueso parece ser capaz de proporcionar información de profundidad binocular residual en algunos individuos que carecen de estereopsis fina.[10]

Prevalencia y el impacto de la estereopsis en seres humanos

No todos tienen la misma capacidad de ver usando estereopsis. Un estudio muestra que son capaces de distinguir la profundidad en las disparidades horizontales de 2.3 97.3% minutos de arco o más pequeño y por lo menos 80% podría distinguir profundidad horizontal diferencias de 30 segundos de arco.[11]

Estereopsis tienen un impacto positivo en el ejercicio de tareas prácticas como enhebrado de la aguja, bola-catching (especialmente en juegos de pelota rápidas[12]), vertido de líquidos entre otros. Actividad profesional puede implicar funcionamiento estereoscópicos instrumentos tales como un microscopio binocular. Mientras que algunas de estas tareas pueden beneficiarse de la compensación del sistema visual por medio de otras señales de profundidad, hay algunos papeles para que estereopsis es imprescindible. Ocupaciones que requieren el juicio exacto de la distancia a veces incluyen un requisito para demostrar algún nivel de estereopsis; en particular, hay un requisito para pilotos de avión (aunque el primer piloto en volar alrededor del mundo solo, Wiley Post, logró su hazaña con visión monocular sólo[13]). También cirujanos[14] normalmente demuestran alta agudeza estéreo. En cuanto a conducción de coches, un estudio encontró un impacto positivo de estereopsis en situaciones específicas en las distancias intermedias;[15] Además, un estudio sobre las personas de edad encontró que fulgor, pérdida del campo visual, y campo de visión útil fueron predictores significativos de la participación en accidentes, mientras que los valores de las personas mayores de la agudeza visual, sensibilidad al contraste y stereoacuity no se asociaron con desplomes.[16]

Visión binocular tiene otras ventajas aparte de estereopsis, en particular la mejora de la calidad de la visión a través de sumación binocular; las personas con estrabismo (incluso aquellos que no tienen doble una visión) tienen puntuaciones más bajas de sumación binocular, y esto parece incitar a personas con estrabismo a cerrar un ojo en situaciones exigentes visualmente.[17][18]

Ha sido reconocido durante mucho tiempo que la visión binocular completo, incluyendo estereopsis, es un factor importante en la estabilización del resultado postquirúrgico de correcciones de estrabismo. Muchas personas que carecen de estereopsis tiene (o ha tenido) visible estrabismo, que es conocido por tener un potencial impacto socioeconómico en niños y adultos. En particular, puede afectar negativamente tanto gran angular y ángulo pequeño estrabismo autoestima, que interfiere con el normal contacto con los ojos, a menudo causando vergüenza, ira y sentimientos de incomodidad.[19] Para obtener más información sobre esto, vea Efectos psicosociales del estrabismo.

Se ha observado que con la creciente introducción de la tecnología de visualización 3D en entretenimiento y en proyección de imagen médica y científica, visión binocular de alta calidad incluyendo estereopsis puede convertirse en una capacidad clave para el éxito en la sociedad moderna.[20]

Sin embargo, hay indicios de que la falta de visión estéreo puede llevar a las personas para compensar por otros medios: en particular, ceguera estéreo puede darles una ventaja cuando representando una escena usando señales de profundidad monocular de todo tipo y entre los artistas parece haber un número desproporcionadamente alto de personas que carecen de estereopsis.[21] En particular, un caso ha sido hecho Rembrandt pudo haber sido stereoblind.

Historia de las investigaciones sobre la estereopsis

Estereopsis primero fue explicada por Charles Wheatstone en 1838: "... la mente percibe un objeto de tres dimensiones por medio de los dos cuadros disímiles proyectados por él en los dos retinæ...".[22] Reconoció que por cada ojo ve el mundo visual de posiciones horizontales ligeramente diferentes, imagen de cada ojo difiere de la otra. Objetos a distancias diferentes de los ojos proyectar imágenes en los dos ojos que difieren en sus posiciones horizontales, dando la señal de la profundidad de disparidad horizontal, también conocido como disparidad retiniana y en cuanto disparidad binocular. Wheatstone demostró que esto era una señal de profundidad efectiva mediante la creación de la ilusión de profundidad a partir de imágenes planas que difería en disparidad horizontal. Para mostrar sus fotos por separado a los dos ojos, Wheatstone inventó el Estereoscopio.

Leonardo da Vinci también se había percatado que objetos a distancias diferentes de los ojos proyecta imágenes en los dos ojos que difieren en sus posiciones horizontales, pero habían concluido sólo que esto hacía imposible que un pintor retratar una representación realista de la profundidad en una escena de un lienzo único.[23] Leonardo eligió para su objeto cerca una columna con una sección transversal circular y su objeto lejano una pared plana. Él había elegido cualquier otro objeto cercano, él podría haber descubierto disparidad horizontal de sus características.[24] Su columna fue uno de los pocos objetos que proyecta imágenes idénticas de sí mismo en los dos ojos.

Estereoscopía llegó a ser popular durante Época victoriana con la invención del estereoscopio prisma por David Brewster. Esto, combinado con fotografía, significó que decenas de miles de estereogramas fueron producidos.

Hasta que en la década de 1960, investigación de estereopsis se dedicó a explorar sus límites y su relación a la soltería de la visión. Investigadores incluidos Peter Ludvig Panum, Ewald Hering, Adelbert Ames Jr., y Kenneth N. Ogle.

En la década de 1960, Bela Julesz inventado estereogramas de puntos aleatorios.[25] A diferencia de anteriores estereogramas, en el cual cada imagen media mostró objetos reconocibles, cada imagen la mitad de las primeras estereogramas de puntos aleatorios mostraron una matriz cuadrada de unos 10.000 pequeños puntos, con cada punto tiene un 50% de probabilidad de ser blanco o negro. No se veía ningún objeto reconocible en cualquier imagen media. Las dos imágenes de la mitad de un estereograma de puntos aleatorios fueron esencialmente idénticas, excepto que uno tenía un área cuadrada de puntos desplazado horizontalmente por uno o dos puntos diámetros, dando disparidad horizontal. El vacío dejado por el desplazamiento se llenó con nuevos puntos al azar, escondiendo la Plaza cambió de puesto. Sin embargo, cuando las dos imágenes la mitad fueron consultado uno para cada ojo, el área cuadrada fue casi inmediatamente visible por estar más cerca o más lejos que el fondo. Julesz llamado caprichosamente la Plaza un Imagen ciclópeo después de la mítica Cíclope ¿Quién tenía solamente un ojo. Esto fue porque era como si tenemos un ojo ciclópeo dentro de nuestro cerebro que puede ver ciclópeos estímulos ocultos a cada uno de nuestros ojos reales. Random-punto estereogramas puso de relieve un problema para la estereopsis, la problema de correspondencia. Esto es que cualquier punto en mitad de una imagen realista puede emparejarse con muchos puntos del mismo color en la otra imagen media. Nuestros sistemas visuales claramente resolver el problema de correspondencia, en que vemos la profundidad prevista en lugar de una niebla de falsa acerca de los partidos. La investigación comenzó a entender cómo.

También en la década de 1960, Horace Barlow, Colin Blakemore, y Jack Pettigrew encontrados neuronas En gato corteza visual Eso tenía su campos receptivos en diferentes posiciones horizontales en los dos ojos.[26] Esto estableció la base neural de estereopsis. Sus hallazgos fueron disputados por David Hubel y Torsten Wiesel, aunque al final concedieron cuando encontraron las neuronas similares en la mono corteza visual.[27] En la década de 1980, Gian Poggio y otros encontraron neuronas en V2 el cerebro de mono que respondieron a la profundidad de estereogramas de puntos aleatorios.[28]

En la década de 1970, Christopher Tyler inventado autostereograms, estereogramas de puntos aleatorios que pueden verse sin un estereoscopio.[29] Esto condujo al popular Ojo mágico fotos.

En 1989 Medina demostró con fotografías que imágenes retinianas con ninguna disparidad de paralaje, pero con sombras diferentes se fusionan estereoscópicamente, impartición de percepción de la profundidad a la escena reflejada. Llamó al fenómeno "estereopsis sombra." Las sombras son por lo tanto una señal importante, estereoscópico para la percepción de profundidad. Mostró cómo eficaz el fenómeno es por medio de dos fotografías de la luna en diferentes momentos y por lo tanto con sombras diferentes, haciendo que la luna aparezca en 3D estereoscópicamente, pese a la ausencia de cualquier otra señal estereoscópica.[30]

Estereopsis humana en la cultura popular

A Estereoscopio es un dispositivo por el cual cada ojo puede presentarse con distintas imágenes, estereopsis permitiendo ser estimuladas con dos cuadros, uno para cada ojo. Esto ha llevado a varios manías para la estereopsis, generalmente motivada por nuevas clases de estereoscopios. En Época victoriana fue el Estereoscopio de prisma (permitiendo estéreo fotografías al verse), mientras que en la década de 1920 fue gafas rojo-verde (permitiendo estéreo películas al verse). En 1939 el concepto del estereoscopio prisma fue reelaborado en los tecnológicamente más complejos View-Master, que permanece en la producción de hoy. En la década de 1950 vidrios estereopsis permitidos de color películas. En la década de 1990 Ojo mágico (fotosautostereograms)-que no requieren un estereoscopio, pero confió en los espectadores mediante un formulario de fusión gratis para que cada ojo ve imágenes diferentes - fueron introducidos.

Base geométrica para la estereopsis

Estereopsis aparece para ser procesados en la corteza visual de los mamíferos en células binoculares teniendo campos receptivos en diferentes posiciones horizontales en los dos ojos. Tan una celda sólo está activa cuando su estímulo preferido está en la posición correcta en el ojo izquierdo y en la posición correcta en el ojo derecho, por lo que es un disparidad detector.

Cuando una persona mira a un objeto, los dos ojos convergen para que el objeto aparezca en el centro de la retina en ambos ojos. Otros objetos alrededor del objeto principal aparecen desplazados en relación con el objeto principal. En el ejemplo siguiente, mientras que el objeto principal (delfín) permanece en el centro de las dos imágenes en los dos ojos, el cubo se desplaza a la derecha en la imagen del ojo izquierdo y se desplaza a la izquierda en la imagen del ojo derecho.

Los dos ojos convergen en el objeto de la atención.
El cubo se desplaza a la derecha en la imagen del ojo izquierdo.
El cubo se desplaza a la izquierda en la imagen del ojo derecho.
Vemos una imagen única, ciclópea, desde imágenes de los dos ojos.
El cerebro le da a cada punto de la imagen ciclópea un valor de profundidad, representado aquí por una escala de grises mapa de profundidad.

Porque cada ojo está en una posición horizontal diferente, cada uno tiene una perspectiva ligeramente diferente sobre el rendimiento de una escena diferente retiniana imágenes. Normalmente dos imágenes no se observan, sino más bien una visión única de la escena, un fenómeno conocido como la soltería de la visión. Sin embargo, es posible con visión doble estereopsis. Esta forma de estereopsis fue llamada estereopsis cualitativa por Kenneth Ogle.[31]

Si las imágenes son muy diferentes (tales como bizco, o mediante la presentación de imágenes diferentes en un Estereoscopio) a continuación, puede ver una imagen en un momento, un fenómeno conocido como rivalidad binocular.

Stereo visión por computador

Artículo principal: Stereo visión por computador

Stereo visión por computador es una parte del campo de visión por computador. A veces se utiliza en móvil robótica detectar los obstáculos. Aplicaciones de ejemplo incluyen el ExoMars Rover y cirugía robótica.[32]

Dos cámaras de sacar fotos de la misma escena, pero están separados por una distancia – exactamente igual que nuestros ojos. Un ordenador compara las imágenes mientras cambiando las dos imágenes juntas encima uno del otro para encontrar las piezas que corresponden. Se llama la cantidad cambiada de puesto el disparidad. La disparidad en los objetos de la imagen mejor coincidencia es utilizada por la computadora para calcular su distancia.

Para un ser humano, los ojos cambian su ángulo según la distancia al objeto observado. A una computadora esto representa significativa complejidad adicional en los cálculos geométricos (Geometría epipolar). De hecho el caso geométrico más simple es cuando los cámara los planos de imagen están en el mismo avión. Las imágenes también pueden ser convertidas por Reproyección a través de un transformación lineal para estar en el mismo plano de imagen. Esto se llama Rectificación de la imagen.

Stereo visión por computador con muchas cámaras bajo iluminación fija se llama estructura de movimiento. Se llaman técnicas usando una cámara fija e iluminación conocida estéreo fotométrico técnicas, o "forma de sombreado".

Stereo pantalla de la computadora

Muchos intentos se han hecho para la reproducción humana visión estéreo en pantallas de computadora que cambian rápidamente y hacia este extremo numerosas patentes relativas a 3D televisión y cine se han presentado en el USPTO. Por lo menos en los Estados Unidos, actividad comercial que implican las patentes se ha limitado exclusivamente a los concesionarios y licenciatarios de los titulares de patentes, cuyos intereses tienden a durar durante veinte años desde el momento de la presentación.

Descuento Televisión 3D y el cine (que generalmente requieren más proyectores digitales cuyas imágenes móviles están acoplados mecánicamente, en el caso de cine 3D IMAX), varios estereoscópicos Pantallas LCD van a ser ofrecidos por Sharp, que ya ha iniciado un portátil con una pantalla LCD estereoscópica construido en envío. Aunque requiere la mayor tecnología al usuario don gafas o viseras para la visualización de imágenes generadas por ordenador, o CGI, nueva tecnología tiende a emplear Lentes de Fresnel o placas sobre las pantallas de cristal líquido, liberando al usuario de la necesidad de ponerse gafas especiales o gafas.

Pruebas de estereopsis

En pruebas de estereopsis (corto: binocularmente), se muestran imágenes ligeramente diferentes para cada ojo, tal que se percibe una imagen 3D en caso de estereovisión está presente. Esto puede lograrse por medio de vectographs (visible con vidrios polarizados) anáglifos (visible con gafas rojo y verde), lentes lenticulares (visible a simple vista), o exhibición montado en la cabeza tecnología. El tipo de cambios de un ojo al otro puede ser diferentes dependiendo de qué nivel de stereoacuity es para ser detectado. Una serie de binocularmente para los niveles seleccionados así constituye una prueba de stereoacuity.

Existen dos tipos de pruebas clínicas comunes para la estereopsis y stereoacuity: punto aleatorio binocularmente y contorno binocularmente. Las pruebas al azar-punto estereopsis utilizan imágenes de figuras estéreo que están incrustadas en un fondo de puntos al azar. Contorno binocularmente utiliza imágenes en las que los objetivos presentados a cada ojo son separados horizontalmente.[33]

Binocularmente puntos al azar

Artículo principal: § Estereograma punto aleatorio Random dot binocularmente

La capacidad de estereopsis se puede probar mediante, por ejemplo, la Lang stereotest, que consiste en un estereograma de puntos aleatorios sobre la cual una serie paralelo de tiras de lentes cilíndricas se imprimen en ciertas formas, que separan las vistas por cada ojo en estas áreas,[34] de manera similar a un holograma. Sin estereopsis, la imagen se ve sólo como un campo de puntos al azar, pero las formas de ser perceptibles con el aumento de estereopsis y consiste en generalmente un gato (indicando que no hay capacidad de estereopsis de 1200 segundos de arco de disparidad retiniana), una estrella (600 segundos de arco) y un coche (550 segundos de arco).[34] Para estandarizar los resultados, la imagen debe verse a una distancia de los ojos de 40 cm y exactamente en el plano frontoparallel.[34] No hay ninguna necesidad de usar gafas especiales para dichas pruebas, facilitando así el uso en niños pequeños.[34]

Binocularmente contorno

Ejemplos de contorno binocularmente son el Titmus binocularmente, el ejemplo más conocido es el Stereotest Titmus volar, donde aparece una foto de una mosca con las disparidades en los bordes. El paciente utiliza unas gafas 3D para mirar el cuadro y determinar si puede verse una figura tridimensional. La cantidad de disparidad en imágenes varían, como 400-100 segundos de arco y arco 800-40 seg.[35]

Tratamiento y deficiencia de estereopsis

Artículos principales: Ceguera y Recuperación de estereopsis

Deficiencia en estereopsis puede ser completa (entonces llamada ceguera) o más o menos deteriorado. Las causas incluyen ceguera en un ojo y estrabismo.

Terapia de la visión uno de los tratamientos para la gente carece de estereopsis. Terapia de la visión permitirá a las personas a mejorar su visión a través de varios ejercicios tales como mediante el fortalecimiento y mejora de los movimientos oculares.[36]

Estereopsis en animales no humanos

Existe buena evidencia para la estereopsis en todo el Reino de los animales. Ocurre en muchos mamíferos, aves, reptiles, anfibios, peces, crustáceos, arañas y los insectos. [1]

Véase también

  • Visión binocular
  • Estereoscopía
  • Stereo visión por computador
  • Horóptera
  • Ortóptica
  • Vectograph
  • Problema de correspondencia
  • Estímulos ciclópeos
  • Geometría epipolar
  • Ceguera
  • Distancia interpupilar

Referencias

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Bibliografía

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Enlaces externos

  • Página de visión estéreo de Middlebury
  • VIP laparoscópica / Video endoscópica Dataset (estéreo imágenes médicas)
  • ¿Cuál es la visión estéreo?
  • Aprender sobre estereogramas y luego hacer su propio ojo mágico
  • International Orthoptic Association

Otras Páginas

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