Стереограмма со случайными точками - Википедия - Random dot stereogram

Стереограмма со случайными точками (RDS) - это стереопара изображений случайных точек, которые при просмотре с помощью стереоскоп или когда глаза сфокусированы на точке перед изображениями или позади них, создается ощущение глубины, при этом объекты кажутся находящимися перед или за уровнем отображения.

Техника стереограммы с произвольными точками, известная с 1919 года, широко использовалась Др. Бела Хулес и это, наряду с дополнительными исследованиями, привело к публикации влиятельного[1] книга, подробно описывающая его теории и работы на основе человеческого стереозрение озаглавленный Основы циклопического восприятия.[2]

Более поздние концепции, включающие отдельные изображения, не обязательно состоящие из случайных точек и более известные широкой публике, известны как автостереограммы.

Разработка

Доктор Джулес эмигрировал из Венгрия к Соединенные Штаты после 1956 г. Советское вторжение. По прибытии он обнаружил, что работает в Bell Labs. Один из его проектов заключался в обнаружении закономерностей на выходе генераторы случайных чисел. Доктор Джулес решил попытаться сопоставить числа с изображениями и использовать возможности человеческого мозга по обнаружению закономерностей, чтобы найти отсутствие случайности.[3]

В 1840 г. Сэр Чарльз Уитстон разработал стереоскоп. Используя стереоскоп, можно было рассмотреть две фотографии, сделанные на небольшом расстоянии друг от друга по горизонтали, при этом объекты сцены выглядели трехмерными. Спустя более 100 лет доктор Джулес заметил, что два идентичных случайных изображения, похожих на то, что он создал в своем ранее упомянутом проекте, при просмотре через стереоскоп выглядели так, как будто они проецировались на однородную плоскую поверхность. Он экспериментировал с парой изображений, немного сместив квадрат в центре одного из изображений. Однако, когда эту пару рассматривали в стереоскоп, квадрат, казалось, поднимался со страницы.

Подразумеваемое

Хотя это открытие интересно само по себе как метод создания ощущения глубины печатных изображений, оно также имело значение для наука о мышлении и изучение восприятие.

Стереограмма со случайными точками дала представление о том, как стереозрение обрабатывается человеческим мозгом. По словам Ральфа Сигеля, доктор Джулес «недвусмысленно продемонстрировал, что стереоскопическая глубина может быть вычислена при отсутствии каких-либо идентифицируемых объектов, при отсутствии какой-либо перспективы, при отсутствии каких-либо сигналов, доступных каждому глазу в одиночку».[3]

Доктор Джулес назвал это «циклопическим восприятием», основываясь на своей теории о том, что мозг формирует мысленную модель сцены с одним изображением, как циклоп будет, но с добавлением информации о глубине, несмотря на получение двух разных изображений от глаз. Его теории и работы подробно описаны в его книге 1971 года.[2]

Случайные точечные стереотесты

Существует несколько типов случайная точка стереотесты. Стереоострость измеряется по способности пациента определять формы на случайном фоне точек, представленных на нескольких пластинах или страницах книги.

Рандот стереотест

В Randot Stereotest это вектограф случайный точечный стереотест. Часто используется для обнаружения амблиопия, косоглазие и подавление, и для оценки стереоскопическая резкость. Тест Рандо может измерять стереочувствительность до 20 угловых секунд.[4]

Стереотест Randot более чувствителен к монокулярному размытию, чем реальный стереотест глубины, такой как «тест Фрисби».[5]

Стереотест TNO со случайными точками

В Стереотест TNO со случайными точками (короткая: TNO стерео тест или же TNO тест) похож на стереотест Randot, но является анаглиф вместо вектографа; то есть пациент носит красно-зеленые очки (вместо поляризационных очков, используемых в стереотесте Randot). Как и другие стереотесты со случайными точками, тест TNO не дает никаких подсказок с монокуляром.[6]

Дальнейшие разработки

Эффективность

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 только с белым (или только черным). точки на сером фоне.[7][8]

Автостереограммы

Основная статья: Автостереограмма

Название «стереограмма со случайными точками» конкретно относится к пары изображений на основе случайных точек. Дополнительная работа Кристофер Тайлер и Морин Кларк привели к кодированию тех же данных в единое изображение, для просмотра которого не требовался стереоскоп. Они известны как стереограммы со случайными точками одного изображения (SIRDS) или автостереограммы со случайными точками.[9]

Замена случайного точечного базового рисунка изображением или текстурой дает форму, которая сделала стереограмму одиночного изображения известной широкой публике через Волшебный глаз серия книг.

Динамические стереограммы со случайными точками

Динамические стереограммы со случайными точками состоят в движущейся стереоскопической (циклопической) форме, состоящей из движущихся случайных точек, замаскированных дополнительными случайными точками. Наблюдатель должен сделать перцептивное суждение о форме и / или движении дихоптически представленный движущаяся форма.

При представлении стереограммы с динамическими случайными точками стереоскопическое (циклопическое) движение стимулы,[10] стереоскопическое движение воспринимается людьми с нормальным бинокулярное зрение и в более общем плане теми, у кого достаточно бинокулярного зрения для этой задачи.

Можно разработать динамические стереограммы со случайными точками, содержащие стимулы бинокулярного движения, чтобы проверить, есть ли у объекта хотя бы элементарный стереопсис. Одно исследование показало, что в косоглазие пациенты динамическая стереограмма случайных точек дала значительно более высокий уровень обнаружения для стереопсис чем Стереотест Titmus fly.[11]

Иллюстрированный пример

Процесс, использованный для создания первой стереограммы со случайными точками, показан ниже.

1. Создайте изображение подходящего размера. Заполните его случайными точками. Дублируйте изображение.
Случайная точечная стереограмма Image.gif Случайная точечная стереограмма Image.gif

2. Выберите регион на одном изображении.
Случайная точечная стереограмма Image.gif Выбор изображения для стереограммы в случайных точках.gif

3. Немного сдвиньте эту область по горизонтали. Стереограмма полная.
Случайная точечная стереограмма Image.gif Случайная точечная стереограмма Pair.gif

Чтобы просмотреть стереограмму, немного сфокусируйтесь на точке позади изображения, пока два изображения не «защелкнуться» вместе (Стереограмма parallel.png ). Просмотр идентичных изображений из шага 2 таким образом будет работать, но вся область будет отображаться с одинаковой глубиной. Сдвинутая область дает бинокулярное неравенство необходимо, чтобы дать ощущение глубины. Разные сдвиги соответствуют разной глубине. Другой способ просмотра - это сфокусироваться на точке перед изображениями, т.е. сделать "перекрестный взгляд" и заставить изображения соединиться вместе, при этом левый глаз сфокусирован на правом изображении, а правый глаз - на на левом изображении.

Рекомендации

  1. ^ "Основы циклопического восприятия - MIT Press". Архивировано из оригинал на 2006-09-09. Получено 2008-11-16.
  2. ^ а б Хулес, Бела (1971). Основы циклопического восприятия. Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN  0-226-41527-9.
  3. ^ а б Сигел, Ральф (2004-06-15). "Выбор: наука Белы Джулес". ПЛОС Биол. 2 (6): e172. Дои:10.1371 / journal.pbio.0020172. ЧВК  423145.
  4. ^ Тестирование стереоскопии, ONE Network, Американская академия фтальмологии (загружено 2 сентября 2014 г.)
  5. ^ Н. В. Оделл; S.R. Hatt; Д.А. Леске; МЫ. Адамс; Дж. М. Холмс (апрель 2009 г.). «Влияние индуцированного монокулярного размытия на показатели стереоочности». Журнал AAPOS. 13 (2). С. 136–141. Дои:10.1016 / j.jaapos.2008.09.005.
  6. ^ Джон А. Пратт-Джонсон; Джеральдин Тилсон (1 января 2001 г.). Лечение косоглазия и амблиопии: практическое руководство. Тиме. С. 39–. ISBN  978-0-86577-992-1.
  7. ^ Harris J.M .; Паркер А. Дж. (1995). «Независимые нейронные механизмы для яркой и темной информации в бинокулярном стереоскопическом обзоре». Природа (374). С. 808–811.
  8. ^ Читать, Jenny C.A .; Ваз, Ксавье А .; Серрано-Педраса, Игнасио (2011). «Независимые механизмы для ярких и темных характеристик изображения в задаче стерео соответствия» (PDF). Журнал видения. 11 (12): 1–14. Дои:10.1167/11.12.4. PMID  21984818.
  9. ^ Тайлер, Кристофер; Морин Кларк (1990). Мерритт, Джон О; Фишер, Скотт С. (ред.). «Автостереограмма» (PDF). Стереоскопические дисплеи и приложения. Proc. SPIE 1256: 182–197. Bibcode:1990СПИ.1256..182Т. Дои:10.1117/12.19904. Архивировано из оригинал (PDF) на 2009-02-25. Получено 2008-11-16.
  10. ^ Нефф, Роберт; Шварц, Скотт; Аист, 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.
  11. ^ Фудзикадо, Т. (1998). «Использование динамических и цветных стереограмм 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. PMID  9587841.