Чем обеспечивается объемность восприятия предметов: 21. Восприятие величины, формы и объемности предметов

Восприятие величины, формы и объемности предметов

Восприятие величины, формы и объемности предметов обусловлено совместной деятельностью зрительных, мышечных и осязательных ощущений.

Основой восприятия величины предметов являются размеры объективно существующих предметов, изображения которых получаются на сетчатке глаза. Особенность строения человеческого глаза такова, что изображение предмета, находящегося на далеком расстоянии, будет меньшим, чем изображение равного ему предмета, расположенного близко от нас.

Восприятие формы – сложный процесс зрительного восприятия, при котором большое значение имеют движения глаз. При этом оптические данные обрабатываются мозгом в сочетании с данными глазодвигательных мышц глаз. Последние как бы ощупывают предмет и функционируют  в качестве измерительного прибора.

При восприятии плоской формы существенное значение имеет отчетливое различение очертаний предметов, его контура. При восприятии объемной формы существенную роль играет глубинное зрение.

Так, например, форма куба вблизи кажется более вытянутой, а вдали – уплощенной. Тоннели, аллеи и другие подобные протяженные объекты при обзоре издали кажутся короче, чем при восприятии с близкого расстояния.

При восприятии формы предмета существенно его взаимодействие с фоном. В зрительном восприятии фон выступает основанием для системы отсчета – цветовые и пространственные характеристики объектов оцениваются относительно фона. Фон дает информацию о ситуации восприятия, обеспечивает константность восприятия. При совпадении контуров обоих объектов могут возникнуть так называемые двойственные фигуры. Так, на рис. 37 показана двойственная фигура, которая может восприниматься или как голова, или как дерево в ветреную погоду.

В то же время четкости восприятия содействует резкая очерченность контура объекта. Известно, что с различения контура объекта и начинается процесс восприятия, лишь после этого различаются его форма и структура.

Рис. 37.  Пример восприятия двойственной фигуры при совпадении контуров  объектов

Но одно только зрение не может обеспечить правильного восприятия формы предметов. Это достигается при соединении зрительных ощущений с мышечно-двигательными и осязательными или представлениями, оставшимися от прошлого опыта. Так происходит непосредственное восприятие формы предмета, его рельефа путем осязания, в котором принимает участие кожный и двигательный анализаторы.

В основе восприятия объемности предметов лежит бинокулярное зрение (видение с помощью двух глаз). При этом видении получаются два изображения на сетчатке левого и правого глаза. Эти изображения не совсем одинаковы: изображение предмета на сетчатке левого глаза отражает его больше с левой стороны, тогда как на сетчатке правого глаза отражается больше правая сторона предмета. Одновременное видение предмета двумя глазами создает впечатление объемности воспринимаемого предмета.

При значительном удалении от нас предметов, когда их изображения на обеих сетчатках теряют свои различия, мы не воспринимаем объемности предметов, а лишь мыслим их объемными на основании представлений, сохранившихся от рассматривания  на близком расстоянии. При этом большое значение имеют законы перспективы и светотени. Известно, что на плоской картине, руководствуясь правилами перспективы и светотеней, можно изобразить предметы так, что они будут восприниматься как объемные.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

• Реферат

  Восприятие величины, формы и объемности предметов

  От 250 руб

• Контрольная работа

  Восприятие величины, формы и объемности предметов

  От 250 руб

• Курсовая работа

  Восприятие величины, формы и объемности предметов

  От 700 руб

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Психология восприятия.

— Восприятие пространства: восприятие формы, величины, глубины и удаленности предметов, направления. Зрительные иллюзии.

Страница 7 из 10

Восприятие пространства: восприятие формы, величины, глубины и удаленности предметов, направления. Зрительные иллюзии.

Восприятие пространства играет большую роль во взаимодействии человека с окружающей средой, являясь необходимым условием ориентировки в ней человека. Восприятие пространства представляет собой отражение объективно существующего пространства и включает восприятие формы, величины и взаимного расположения объектов, их рельефа, удаленности и направления, в котором они находятся.

Взаимодействие человека со средой включает и само тело человека с характерной для него системой координат. Сам ощущающий человек — материальное тело, занимающее определенное место в пространстве и обладающее известными пространственными признаками (величиной, формой, тремя измерениями тела, направлениями движений в пространстве).

Определение формы, величины, местоположения и перемещения пред­метов относительно друг друга и одновременный анализ положения собствен­но­го тела относительно окружающих предметов совершаются в процессе двигательной деятельности организма и составляют особое высшее проявле­ние аналитико-синтетической деятельности, называемое пространст­венным анализом. Установлено, что в основе различных форм пространственного анализа лежит деятельность комплекса анализаторов, ни одному из которых не присуща монопольная роль в анализе пространственных факторов среды.

Особую роль в пространственной ориентировке выполняет двигательный анализатор, с помощью которого устанавливается взаимодействие между различными анализаторами. К специальным механизмам пространственной ориентировки следует отнести нервные связи между обоими полушариями в анализаторной деятельности: бинокулярное зрение, бинауральный слух, бимануальное осязание, дириническое обоняние и т.д. Важную роль в отражении пространственных свойств предметов играет функциональная симметрия, которая характерна для всех парных анализаторов. Функциональ­ная асимметрия состоит в том, что одна из сторон анализатора является в определенном отношении ведущей, доминирующей. Было показано, что отношения между сторонами анализатора в смысле их доминирования динамичны и неоднозначны. Так, глаз, доминирующий по остроте зрения, может быть не ведущим по величине ноля зрения и т. п.

Восприятие формы предметов обычно осуществляется с помощью зрительного, тактильного и кинестезического анализаторов.

У некоторых животных наблюдаются врожденные реакции, так называемые врожденные пусковые механизмы поведения, при воздействии объектов, имеющих определенную форму. Эти врожденные механизмы строго специализированы. Примером может служить оборонительная реакция молодняка семейства куриных на картонный крест, имитирующий силуэт хищной птицы.

В восприятии формы предметов принимают участие три основные группы факторов:

1. Врожденная способность нервных клеток коры головного мозга избирательно реагировать на элементы изображений, имеющие опре­деленную насыщенность, ориентацию, конфигурацию и длину. Такие клетки называются клетками-детекторами. Благодаря свойствам своих рецептивных полей, они выделяют в зрительном поле вполне определенные элементы, например световые линии конкретной длины, ширины и наклона, острые углы, контрасты, изломы на контурных изображениях.

2. Законы образования фигур, форм и контуров, выделенные гештальтпсихологами и описанные выше.

3. Жизненный опыт, получаемый за счет движений руки по контуру и поверхности объектов, перемещения человека и частей его тела в пространстве.

Зрительное восприятие формы предмета определяется также условиями наблюдения: величиной предмета, его расстоянием от глаз наблюдателя, освещенностью, контрастом между яркостью объекта и фона и т. п.

Наиболее информативный признак, который нужно выделить при ознакомлении с формой, это контур. Именно контур служит раздельной гранью двух реальностей, т. е. фигуры и фона. Благодаря микродвижениям глаз может выделять границы объектов (контур и мелкие детали). Зрительная система должна быть способна не только выделять границу между объектом и фоном, но и научиться следовать по ней. Это осуществляется посредством движений глаза, которые как бы вторично выделяют контур и являются необходимым условием создания образа формы предмета.

Аналогичный процесс мы имеем в осязательном восприятии. Чтобы определить на ощупь форму невидимого предмета, необходимо брать этот предмет, поворачивать его, прикасаться к нему с разных сторон. При этом рука ощупывает предмет легкими движениями, то и дело возвращаясь назад, как бы проверяя, правильно ли воспринята та или иная его часть. Формирующийся образ предмета складывается на основании объединения в комплекс тактильных и кинестезических ощущений.

Общую закономерность восприятия различных объектов отражает так называемых закон перцепции, предполагающий дихотомию сменяющихся качественно различных уровней образа воспринимаемого объекта. Закон перцепции — закон восприятия, открытый немецким психологом Н. Ланге, суть которого заключается в следующем: процесс восприятия представляет собой быструю смену менее конкретного, более общего восприятия предмета, явления более частным, конкретным, дифференцированным.

Восприятие величины предмета. Воспринимаемая величина предметов определяется величиной их изображения на сетчатке глаза и удаленностью от глаз наблюдателя. Приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов осуществляется с помощью двух механизмов: аккомодации и конвергенции.

Аккомодация — это изменение кривизны хрусталика при настройке глаза на четкое восприятие близких и отдаленных объектов. Так, при взгляде на близко расположенные предметы происходит мышечное сокращение, в результате чего уменьшается степень натяжения хрусталика и его форма становится более выпуклой. С возрастом хрусталик постепенно становится менее подвижным и теряет способность к аккомодации, т. е. к изменению своей формы при взгляде на различно удаленные предметы. В результате развивается дальнозоркость, которая выражается в том, что ближайшая точка ясного видения с возрастом отодвигается все дальше и дальше.

Аккомодация обычно связана с конвергенцией, т. е. сведением зрительных осей на фиксируемом объекте или в одну точку зрительного пространства. Определенное состояние аккомодации вызывает и определенную степень сведения зрительных осей, и наоборот, тому или иному сведению зрительных осей соответствует определенная степень аккомодации.

Угол конвергенции непосредственно используется как индикатор расстояния, как своеобразный дальномер. Можно изменить угол конвергенции для данного расстояния с помощью призм, помещенных перед объектом. Если при этом угол конвергенции увеличивается, видимая величина объекта тоже увеличивается, а воспринимаемое до него расстояние уменьшается. Если же призмы расположены так, что угол конвергенции уменьшается, то видимый размер объекта тоже уменьшается, а расстояние до него увеличивается.

Комбинация двух раздражителей — величины изображения предмета на сетчатке и напряжения глазных мышц в результате аккомодации и конвергенции — и является условно-рефлекторным сигналом размера воспринимаемого предмета.

Восприятие глубины и удаленности предметов. Аккомодация и конвергенция действуют лишь в очень небольших пределах, на небольших расстояниях: аккомодация — в пределах 5-6 метров, конвергенция — до 450 метров. Между тем человек способен различать глубину воспринимаемых предметов и занимаемого ими пространства на расстоянии до 2,5 километров.

Эта способность оценивать глубину, на первый взгляд, кажется врожденной. В эксперименте ребенка-ползунка помещали на настил, рядом с которым находился обрыв, где поверх пустого пространства было положено толстое стекло. Эксперимент показал, что ребенок, свободно ползающий по настилу, не покидает его и останавливается перед стеклом.

При более углубленном исследовании выяснилось, что ребенок реагирует остановкой не на глубину, открывающуюся в обрыве, а на новизну ситуации, связанной с необходимостью перемещения на новую, неизвестную еще поверхность. Останавливает ребенка не глубина, а новизна, вызывающая ориентировочную реакцию и задержку движения. Аналогичный результат имел место, когда за пределами настила под стеклом помещали блестящую фольгу — ребенок также останавливался на границе двух разных поверхностей.

Восприятие глубины и удаленности предметов осуществляется главным образом благодаря бинокулярному зрению. При бинокулярной фиксации дальних объектов (например, звезд на небе) зрительные линии обоих глаз параллельны. При этом изображения удаленных предметов видятся нами в одних и тех же местах пространства, независимо от того, падают ли эти изображения на сетчатку правого или левого глаза или обоих глаз. Следовательно, некоторым точкам сетчатки одного глаза соответствуют определенные точки сетчатки другого глаза. Эти симметрично расположенные точки сетчаток обоих глаз называются корреспондирующими точками. Корреспондирующие точки — такие точки сетчатки, которые совпали бы, если бы при наложении одной сетчатки на другую вертикальные и горизонтальные оси совместились.

Возбуждение корреспондирующих точек сетчатки дает ощущение одного объекта в поле зрения. При каждом положении глаз корреспондирующим точкам сетчаток соответствуют строго определенные точки во внешнем пространстве. Графическое изображение точек пространства, обеспечивающих видение одного объекта при данном положении глаз, называется гороптером.

Если изображение предмета падает в оба глаза на различно удаленные от центра сетчатки некорреспондирующие, или диспаратные, точки, то имеет место один из двух эффектов: возникновение двойственных изображений (если диспаратность точек достаточно велика) или впечатление большей или меньшей удаленности данного объекта по сравнению с фиксируемым (если диспаратность невелика). В последнем случае появляется впечатление объемности, или стереоскопический эффект.

Этот эффект можно наблюдать с помощью стереоскопа — аппарата для раздельного предъявления двух картин левому глазу. Эти картины образуют стереопару, которая получается при раздельной съемке двумя фотокамерами, расположенными на расстоянии, равном расстоянию между глазами. Таким образом получаются диспаратные изображения, при рассматривании которых возникает рельефное изображение.

Если в стереоскопе предъявляют два изображения, различия между которыми настолько велики, что не обеспечивают слияния изображений, то возникает своеобразный эффект: то одна, то другая фигура появляются в чередующейся последовательности. Это явление известно как бинокулярное соревнование. Иногда при этом два объекта выступают в форме, представляющей собой комбинацию обеих фигур. Например, рисунок изгороди, предъявляемый одному глазу, и рисунок лошади, предъявляемый другому, могут вызвать впечатление, что лошадь прыгает через изгородь.

Восприятие глубины может достигаться благодаря вторичным признакам, являющимся условными сигналами удаленности: видимая величина предмета, линейная перспектива, загораживание одних предметов другими, их цвет.

Хорошо известны рисунки, используемые, например, в черчении, дающие двойственное восприятие глубины. В некоторых ситуациях тот факт, что интерпретация глубины может полностью меняться на обратную, имеет исключительное значение. Так, при посадке самолета может случиться, что восприятие посадочной полосы пилотом будет перевернутым по глубине. Подобное явление наблюдается ночью или во время тумана, когда не видны те детали обстановки, которые служат для пилота условными сигналами, помогающими адекватному отражению удаленности предметов. Одним из таких сигналов является, например, яркость огней на посадочной полосе (известно, что яркие источники света кажутся расположенными ближе, чем тусклые), и достаточно неудачного сочетания световых сигналов, чтобы возникло перевернутое восприятие глубины.

Восприятие направления. Одним из важных моментов пространствен­ного различения является восприятие направления, в котором находятся объекты по отношению к другим объектам или наблюдателю. Направление, в котором мы видим объект, определяется местом его изображения на сетчатке глаза и положением нашего тела по отношению к окружающим предметам. Для человека характерно вертикальное положение тела по отношению к горизонтальной плоскости земли. Это положение, созданное общественно-трудовой природой человека, является исходным для определения направления, в котором человек распознает окружающие предметы. Поэтому в пространственном видении, в том числе и восприятии направления, помимо зрительных ощущений, большую роль играют не только кинестезические ощущения движений глаз или рук, но и статические ощущения, т. е. ощущения равновесия и положения тела.

При бинокулярном зрении направление видимого предмета определяется законом тождественного направления. По этому закону, раздражители, падающие на корреспондирующие точки сетчатки, видятся нами в одном и том же направлении. Это направление дается линией, соединяющей пересечение зрительных линий обоих глаз с точкой, соответствующей середине расстояния между обоими глазами. Иными словами, изображения, попадающие на корреспондирующие точки, мы видим на прямой, идущей как бы от одного “циклопического глаза”, находящегося посередине лба.

Известно, что на сетчатке глаза образуется перевернутое изображение тех предметов, на которые мы смотрим. Перемещение наблюдаемого объекта вызывает перемещение сетчаточного изображения в обратном направлении. Однако мы воспринимаем предметы, и движущиеся и неподвижные, не в искаженном виде, а такими, какими их передает на сетчатку оптическая система глаз. Это происходит благодаря сочетанию зрительных ощущений с тактильными, кинестезическими и другими сигналами.

Интересные данные были получены в опытах, в которых ориентация изображений на сетчатке глаз испытуемых намеренно искажалась с помощью специальных оптических приспособлений. Последние давали возможность получать изображения, перевернутые как в вертикальном, так и в горизонталь­ном направлении. Оказалось, что спустя некоторое время наступает адаптация и мир, видимый испытуемыми, перестраивается, хотя и не полностью.

Подобное приспособление оказалось невозможным у животных. Очевидно, врожденные зрительные реакции у животных на расположение предметов не могут изменяться под влиянием обучения, если требуется, чтобы животное усвоило реакцию, антагонистическую инстинктивной.

Восприятие направления, в котором находятся объекты, возможно не только с помощью зрительного, но и с помощью слухового и обонятельного анализаторов. Для животных нередко звук и запах — единственные сигналы, действующие на расстоянии и предупреждающие об опасности.

Восприятие направления звука осуществляется при бинокулярном слушании. Основу дифференцировки направлений звука составляет разность во времени поступления сигналов в кору головного мозга от обоих ушей. Звуки могут локализоваться не только в левом и правом направлении по горизонтали, но и по направлению вверх и вниз. Экспериментальные данные показали, что в последнем случае для восприятия пространственного расположения звука необходимы движения головы испытуемого.

Таким образом, механизм локализации звука учитывает не только слуховые сигналы, но и данные других анализаторных систем.

Зрительные иллюзии. Всегда ли восприятие дает нам адекватное отражение предметов объективного мира? Описаны многочисленные факты и условия ошибок в восприятии, главным образом зрительные иллюзии.

1. Иллюзия стрелы. Она основана на принципе сходящихся и расходящихся линий: стрела с расходящимися наконечниками кажется длиннее, хотя фактически обе стрелы одинаковой длины (А).

2. Иллюзия железнодорожных путей. Линия, расположенная в более узкой части пространства, заключенного между двумя сходящимися прямыми, кажется длиннее, хотя на самом деле обе шпалы одинаковы (Б).

3. Переоценка вертикальных линий. Высота цилиндра кажется больше, чем ширина полей, хотя они равны (В).

4. Иллюзия веера. Параллельные линии вследствие влияния фона ближе к центру кажутся выпуклыми, а дальше от центра – вогнутыми (Г).

5. Иллюзия пересечения. На одной прямой лежат отрезки А и Х, а не В и Х, как кажется (Д).

6. Иллюзия концентрических окружностей. Представленные на рисунке концентрические окружности воспринимаются как спираль из-за того, что короткие отрезки прямых (изображены белым) пересекают эти окружности в местах их пересечения с фоном (Е).

Е.

Зрительные иллюзии были обнаружены и у животных. На практическом использовании зрительных иллюзий основана маскировка, которая для бесчисленного множества зверей, рыб, птиц и насекомых является защитным приспособлением. Один из эффективных способов маскировки — мимикрия — слияние с фоном. Другой способ маскировки состоит в использовании деформирующего рисунка, в такой степени нарушающего очертания животного, что его нельзя различить и опознать. Пример деформирующего рисунка — яркие полосы зебры, благодаря которым с определенного расстояния невозможно выделить контур животного.

Все эти явления убеждают в том, что существуют какие-то общие факторы, вызывающие возникновение зрительных иллюзий. Выдвигались различные объяснения ряда наблюдаемых зрительных иллюзий. Так, иллюзия стрелы объясняется свойством целостности восприятия: мы воспринимаем видимые нами фигуры и их части не отдельно, а в некотором соотношении, и свойства всей фигуры ошибочно переносим на ее части (если целое больше, то больше и его части). Аналогично можно объяснить и иллюзию веера. Переоценка вертикальных линий объясняется тем, что движения глаз в вертикальной плоскости требуют большего мышечного напряжения, чем движения в горизонтальной плоскости. Поскольку интенсивность мышечного напряжения может служить мерой пройденного пути, вертикальные расстояния кажутся нам больше горизонтальных.

В некоторых случаях от самих предметов поступают противоречивые стимулы, способные вызвать два разных (противоречивых) восприятия, причем бывает, что нет признака, который позволил бы определить, что является фоном, а что – фигурой. То же относится и к признакам, одновременно присутствующим в изображении и создающим впечатления глубины, перспективы, формы или величины, которые, вступая в противоречия между собой, порождают зрительные иллюзии.

Одно из самых правдоподобных объяснений ряда иллюзий основано на нашей склонности воспринимать как более крупное то, что находится дальше, с учетом эффекта перспективы. Это заставляет наш мозг преувеличивать размеры того или другого из двух равных предметов, который дальше удален.

Еще одна забавная иллюзия возникает при восприятии лица на фотографии или рисунке: глаза будут всегда смотреть прямо на нас независимо от угла, под которым мы на него смотрим (рис. 5).

Рис. 5

Однако эта иллюзия создается лишь в том случае, если изображенный глядел прямо в объектив или прямо в глаза художника, когда тот рисовал портрет (действительно, ничего подобного не происходит, если позирующий смотрит чуть-чуть в сторону). Эта иллюзия еще не получила полного объяснения: по-видимому, она связана с тем, что изображение глаз даетсялишь в двух измерениях. В самом деле, при восприятии скульптурных изображений такой иллюзии не возникает.

Итак, иллюзия характеризуется наличием сенсорных сообщений, неправильно расшифрованных одним человеком, а иногда и многими людьми. Напротив, в случае галлюцинации зрительные, слуховые или иные ощущения появляются у человека при отсутствии каких-либо сенсорных стимулов, воспринимаемых также и другими людьми. Галлюцинация — всего лишь часть его внутренней реальности. На возникновение галлюцинаций во многом влияет психическое состояние человека – утомление, рассеянность, состояние ожидания или страха.

Несмотря на наличие объяснительных предположений относительно существования ряда иллюзий, далеко не для всех видов зрительных иллюзий в настоящее время найдено убедительное истолкование.

<< Предыдущая — Следующая >>

Объемный 3D-дисплей обеспечивает истинное восприятие объектов

Система отображения, основанная на проекционном механизме цифровой обработки света, дает как физиологические, так и психологические сигналы глубины зрительной системе человека.

23 июля 2012 года

Джейсон Генг

Физический мир вокруг нас представлен в 3D, однако традиционные устройства отображения способны отображать только плоские 2D-изображения, в которых отсутствует информация о глубине (третьем измерении). Это фундаментальное ограничение сильно ограничивает способность людей воспринимать и понимать сложность объектов реального мира. Почти 50% возможностей человеческого мозга посвящены обработке визуальной информации. Плоские изображения и 2D-дисплеи не позволяют эффективно использовать возможности мозга.

Существует четыре основных физических признака глубины, которые человеческий мозг использует для получения истинного трехмерного ощущения. Первый, аккомодация, измеряет, насколько мышцы глаза заставляют глазные линзы изменять форму при фокусировке на изображении определенного трехмерного объекта в сцене. Второй, конвергенция, измеряет расстояние, которое глаза должны пересечь, чтобы одновременно видеть трехмерный объект. Третий, параллакс движения, предлагает сигналы глубины путем сравнения относительного движения различных элементов в 3D-сцене. И, наконец, бинокулярное несоответствие относится к различиям в изображениях, получаемых левым и правым глазом.

Традиционные 2D-дисплеи не могут предоставить зрителям эти 3D-подсказки о глубине, что часто приводит к двусмысленности и путанице при представлении многомерных данных/графики. Напротив, технологии объемного 3D-дисплея могут обеспечить все вышеупомянутые признаки глубины путем отображения объемных 3D-изображений в истинном 3D-пространстве. Каждый воксель в 3D-изображении (аналогично пикселю в 2D-изображении) физически находится в пространственном положении, где он должен находиться, и излучает свет из этого положения во всех направлениях, формируя реальное 3D-изображение в 3D-пространстве. Технологии объемного 3D-отображения обеспечивают реалистичное пространственное представление 3D-объектов и упрощают наше понимание сложных 3D-объектов реального мира и пространственных отношений между ними.

Рис. 1. Принцип многоплоскостного объемного 3D-дисплея с использованием высокоскоростного проекционного двигателя и вращающегося экрана с двойной спиралью. Свет от источника (1) отражается поляризационным светоделителем (2) к пространственному модулятору света (3), изображения которого формируются персональным компьютером (4). Проекционная оптика (5) формирует изображения на вращающемся экране с двойной спиралью (6). ПК: Персональный компьютер.

На рис. 1 показан принцип работы нашего объемного 3D-дисплея с цифровой обработкой света (DLP)/Helix.

1–4 Свет, исходящий от источника, отражается поляризационным светоделительным кубом по направлению к пространственному модулятору света (SLM), шаблоны изображений которого генерируются главным персональным компьютером (ПК). Шаблоны модулированного изображения проецируются оптикой на вращающийся экран с двойной спиралью. Мы используем набор микросхем DLP, предоставленный Texas Instruments (TI), в качестве высокоскоростного устройства SLM в нашей системе. Механизм проецирования DLP обеспечивает высокоскоростную генерацию изображений с высоким разрешением и высокой яркостью для объемных 3D-дисплеев.

В рамках процесса генерации изображения мы синхронизировали движение вращающегося экрана по спирали с синхронизацией проекции шаблона DLP таким образом, чтобы движущийся экран перехватывал высокоскоростные проекции 2D-изображения из DLP в различных пространственных положениях вдоль оси z.

Это формирует стопку слоев пространственного изображения, которые зрители могут воспринимать как настоящие трехмерные объемные изображения. Просмотр таких изображений не требует специальных очков. 3D-изображение плавает в истинном 3D-пространстве, как и реальный объект. Уникальные особенности дизайна 3D-дисплея DLP/Helix включают встроенную параллельную архитектуру для воксельной адресации, высокую скорость и высокое пространственное разрешение, а зрителям не нужно носить специальные очки или шлем.

Рисунок 2. Плата двигателя h4D. DMD: Цифровое зеркальное устройство. DVI: цифровой визуальный интерфейс. COM: Связь.

Ключевым компонентом системы отображения 3D DLP/Helix является интерфейсная плата между хост-компьютером и чипом DLP. Мы спроектировали и построили высокоскоростной механизм проецирования изображений DLP (названный h4D): см. рис. 2. Он способен напрямую соединять порт цифрового визуального интерфейса на хост-компьютере с чипом DLP, обеспечивая возможность динамического отображения трехмерного изображения и упрощенная конфигурация.

Рис. 3. Фотография образца 3D-изображения, отображаемого в системе цифровой обработки света/Helix.

Прототип системы может отображать объемные 3D-изображения с разрешением более 150 миллионов вокселей. На рис. 3 показана фотография образца 3D-изображения, отображаемого в системе DLP/Helix. К сожалению, поскольку фото 2D, настоящий объемный 3D-эффект теряется в 2D-печати на бумаге. Система также может отображать динамические последовательности 3D-изображений, такие как 3D-видео. 3D-изображения, отображаемые на нашем объемном 3D-мониторе, имеют функцию сквозной прозрачности, которая позволяет зрителям видеть как передний план, так и фоновые структуры, что повышает эффективность понимания пространственных отношений в 3D.

В заключение мы спроектировали и создали прототип объемного 3D-дисплея на основе проекционного движка DLP с разрешением изображения более 150 миллионов вокселей. Объемное 3D-отображение принципиально отличается от традиционной техники визуализации 3D-рендеринга, когда объект отображается на плоском 2D-экране с 3D-рендерингом для восприятия глубины. Он также отличается от 3D-стереовидео или дисплея с креплением на голову, где 3D-восприятие создается с помощью пары поляризованных или переключаемых очков или экранов дисплея. Устройство объемного 3D-дисплея проецирует 3D-изображения непосредственно в настоящий трехмерный объем в пространстве, который можно просматривать невооруженным глазом без необходимости использования каких-либо специальных 3D-очков. Зрители могут ходить по 3D-изображению, смотреть на него под разными углами и получать реалистичное ощущение глубины, как если бы они смотрели на реальный физический объект. Такой 3D-дисплей предоставляет зрителям как физиологические, так и психологические подсказки о глубине для правдивого восприятия объектов в 3D-пространстве.

Текущий прототип системы отображает монохромные 3D-изображения. В дальнейшем мы разработаем полноцветную версию системы отображения с достаточной частотой обновления 3D-изображения. Мы также будем работать с потенциальными пользователями над разработкой эффективных методов трехмерного пользовательского интерфейса для системы.

Джейсон Генг

Общество интеллектуальных транспортных систем (ITS) IEEE

Rockville, MD

Джейсон Генг имеет 20-летний опыт разработки технологий трехмерной визуализации. Опубликовал более 100 статей и одну книгу. Он изобретатель, имеющий 23 выданных патента. Он получил престижные национальные награды, в том числе премию Тиббетса, и был включен в список лучших предпринимателей Inc. 500. В настоящее время он является вице-президентом IEEE ITS Society.

Ссылки:

1. З. Дж. Генг, Способ и устройство для трехмерного отображения с высоким разрешением, патент США 6,064,423. usa.gov/LLcjev По состоянию на 9 июля 2012 г.

2. Z. J. Geng, Объемный 3D-дисплей для планирования лучевой терапии, IEEE J. Display Technol. 4(4), с. 437-450, 2008.

3. J. Geng, Трехмерное изображение поверхности структурированного света: Учебное пособие, Adv. Опц. Фотон. 3, с. 128-160, 2011.

4. Z. J. Geng, Метод и устройство для интерактивного объемного 3D-дисплея, патент США 7,09.8872. usa.gov/LL4uB0 По состоянию на 9 июля 2012 г.

Визуальный поиск простых объемных форм

Визуальный поиск простых объемных форм

Скачать PDF

Скачать PDF

• Опубликовано: Январь 1992 г.

• Джеймс М. Браун ³ ,
• Наоми Вайсштейн ¹ и
• Джеймс Г. Мэй ²  

Восприятие и психофизика том 51 , страницы 40–48 (1992 г. )Процитировать эту статью

• 488 доступов

• 19 цитирований

• Сведения о показателях

Abstract

Пять экспериментов измеряли время реакции (RT) для обнаружения наличия или отсутствия простой объемной формы (мишени) в зависимости от количества отображаемых элементов (дистракторов) и их изображаемой трехмерной (3-D) ориентации. В экспериментах 1–4 исследовалась каждая попарная комбинация двух разных простых объемных форм в двух трехмерных ориентациях. Условия, демонстрирующие «всплывание», можно предсказать по различиям в их двумерных (2-D) характеристиках. Условия, в которых поиск был медленнее, поддерживают обнаруженные ранее асимметрии поиска для конкретных двумерных признаков. Когда дистракторы представляли собой смесь других форм в одной и той же трехмерной ориентации, поиск был последовательным, за исключением случаев, когда главная ось цели искривлена ​​(Эксперимент 5). Результаты показывают, что эти простые объемные формы не обрабатываются предварительно.

Скачайте, чтобы прочитать полный текст статьи

Ссылки

• Бидерман, И. (1987). Распознавание по компонентам: теория понимания человеческого образа. Психологический обзор , 94 , 115–147.

  Артикул пабмед Google ученый

• Дункан, Дж., и Хамфрис, Г.В. (1989). Визуальный поиск и сходство стимулов. Психологический обзор , 96 , 433–458.

  Артикул пабмед Google ученый

• Эннс, Дж. Т. (1990). Трехмерные функции, которые всплывают при визуальном поиске. В D. Brogan (Ed.), Visual search (стр. 37–45). Нью-Йорк: Тейлор и Фрэнсис.

  Google ученый

• Enns, J. T., & Rensink, R. A. (1990a). Влияние свойств сцены на визуальный поиск. Наука , 247 , 721–723.

  Артикул Google ученый

• Эннс, Дж. Т., & Ренсинк, Р. А. (199об). Чувствительность к трехмерной ориентации при зрительном поиске. Психологические науки , 1 , 323–326.

  Артикул Google ученый

• Хаммель, Дж. Э., и Бидерман, И. (1991). Связывание нейронной активностью с фазовой синхронизацией: значение для теории зрительного внимания. Исследовательская офтальмология и визуальные науки , 32 , 716.

  Google ученый

• Хаммель, Дж. Э., и Бидерман, И. (в печати). Динамическое связывание в нейронной сети для распознавания формы. Психологический обзор .

• Ю. Г. (1990). Роль внимания в распознавании объектов: затраты внимания на обработку контрастов неслучайных свойств . Неопубликованная докторская диссертация, Государственный университет Нью-Йорка в Буффало.

• Юлес Б. и Берген Дж. Р. (1983). Textons, основные элементы предвнимательного зрения и восприятия текстур. Технический журнал Bell System , 62 , 1619–1645.

  Google ученый

• Клеффнер, Д., и Рамачандран, В.С. (1989, май). Восприятие трехмерной формы из-за затенения , Постер, представленный на собрании Ассоциации исследований в области зрения и офтальмологии, Сарасота, Флорида.

• Накаяма, К., и Сильверман, Г. Х. (1986). Последовательная и параллельная обработка сочетаний визуальных признаков. Природа , 320 , 264–265.

  Артикул пабмед Google ученый

• Рамачандран, В.С., и Пламмер, Д.Дж. (1989, май). Преаттентивное восприятие трехмерных изображений по сравнению с двумерными . Документ представлен на собрании Ассоциации исследований в области зрения и офтальмологии, Сарасота, Флорида.

• Риган, Д., Беверли, К., и Синадер, М. (1979). Визуальное восприятие движения в глубину. Scientific American , 241 , 136–151.

  Артикул пабмед Google ученый

• Трейсман, А., и Геладе, Г. (1980). Интеграционная теория внимания. Когнитивная психология , 12 , 97–136.

  Артикул пабмед Google ученый

• Трейсман, А., и Гормикан, С. (1988). Анализ признаков в раннем видении: данные асимметрии поиска. Психологический обзор , 95 , 15–48.

  Артикул пабмед Google ученый

• Трейсман, А. , и Патерсон, Р. (1984). Эмерджентные черты, внимание и восприятие объекта. Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и деятельность , 10 , 12–31.

  Артикул Google ученый

• Трейсман, А., и Саутер, Дж. (1985). Асимметрия поиска: диагностика превнимательной обработки разделяемых признаков. Journal of Experimental Psychology: General , 114 , 285–310.

  Артикул Google ученый

• Трейсман А., Сайкс М. и Геладе Г. (1977). Избирательное внимание и интеграция стимулов. В С. Дорник (ред.), Внимание и производительность (Том 6, стр. 333–361). Хиллсдейл, Нью-Джерси: Эрлбаум.

  Google ученый

Ссылка на скачивание

Информация о авторе

Авторы и принадлежность

1. Государственный университет Нью -Йорка, Буффало, Нью -Йорк

   Naomi Weisstein

2. University of Newleaneans or Orleancian, New Orleancian, New Orleancian, New Orleancian

3. , New.