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INO - CNR
Istituto
Nazionale di
Ottica
Titolo:
Il processo della Visione e Stereoscopia
Relatore:
Luca Mercatelli
16 aprile 2010
Polo viale Morgagni
Largo Fermi 6, 50125 Firenze
Tel. +39 055 23081 - Fax +39 055 2337755
Sommario
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•
•
•
Il processo della visione
Fisiologia dell'occhio umano
Campo di vista
Funzioni visive: adattamento, accomodamento,
convergenza
• Visione binoculare e stereoscopia
• Esempi di visione stereoscopica
Il processo della visione
Fattori che influenzano la percezione visiva
• Sorgente di luce
• Dimensioni oggetto
• Sfondo
• Direzione di osservazione
Il processo della visione
Sorgente
Agente
Modificatore
Ricevitore
(Occhio)
Agente
Interpretante
(Cervello)
Il processo della visione
Sorgente
Agente
Modificatore
L’occhio umano
Ricevitore
(Occhio)
•Diametro = 22mm
•Sistema diottrico centrato (formato da mezzi sferici con
centro su un unico asse ottico)
•Focalizzazione ottenuta cambiando spessore del cristallino
•Pupilla: da 2 a 8mm di diametro, proprietà di adattamento 16
•Ogni mezzo scherma alcune lunghezze d’onda
L’occhio umano
Fovea: maggior acuità visiva, 2° angolo di vista
Macula: punto cieco
Coni:
6 milioni
Bastoncelli: 125 milioni
Sensibilità dell’occhio umano
Scala delle luminanze
Sensibilità spettrale
Cervello
Agente
Interpretante
(Cervello)
INPUT: Due immagini nitide in un’area
ristretta e invertite sopra-sotto destrasinistra
OUTPUT: Intero scenario 3D
Cervello
INPUT: Due immagini nitide in un’area ristretta e invertite sopra-sotto destra-sinistra
OUTPUT: Intero scenario 3D
Il processo della visione
Il processo della visione
Campo di vista
•Campo di vista “totale”:
orizzontale, 130° verticale
180°
•Più ci si discosta dalla visione
foveale, più la prestazione visiva
decresce: visione periferica di
“emergenza”, percezione di elementi
o movimenti nella periferia del
campo visivo
Adattamento
• Meccanismo attraverso il quale l’occhio
modifica la sua sensibilità in modo da
accettare informazioni visive in un ampio
intervallo di livelli di luminosità
• Adattamento in un tempo più breve se il
passaggio è buio-luce, un tempo più lungo
il contrario.
• Andamento logaritmico: buona parte
dell’adattamento è quasi immediato, si
completa in tempi più lunghi (anche 30 min)
• Un
continuo
adattamento
comporta
affaticamento e disturbi dell’apparato visivo
Accomodamento
• I muscoli ciliari permettono di
cambiare la curvatura del
cristallino
• A riposo è quasi piatto ed ha
potere
di
1
diottria.
L’accomodamento arriva fino
a quasi 15 diottrie
Diottria:unità di potenza per le lenti
Lente con focale di 1m 1diottria
Focale 25 cm 4 diottrie
Focale 10 cm 10 diottrie
I bambini riescono a mettere a fuoco anche
sotto ai 10cm
A 45 anni la capacità di adattamento si
riduce, necessitano occhiali per la messa a
fuoco di oggetti vicini
• L’accomodamento avviene in
circa 0.7 secondi
Convergenza
• Oggetto lontano: gli occhi si orientano
in modo che le due direzioni di
osservazione siano parallele
• Oggetto vicino: le direzioni di
osservazione si intersecano in un
punto (convergenza)
• Il processo di convergenza dura
qualche decimo di secondo
• L’angolo di convergenza cambia
continuamente
così
come
l’accomodamento del cristallino e
diametro della pupilla
Visione stereoscopica
Ai due occhi, causa la diversa angolazione, arrivano due immagini diverse
Visione stereoscopica
Fattori che inducono a percepire oggetti
tridimensionali a partire da visione
monoculare:
• Grandezza oggetto
• Sovrapposizione oggetti vicini su quelli
lontani
• Scattering aereo
• Ombre
• Parallasse (muovendosi, oggetti più vicini
si muovono in direzione contraria di
oggetti lontani)
Visione stereoscopica
• Area di fusione di Panum
(Panum’s fusional area) : nel
centro del campo visivo le
immagini si fondono, una viene
soppressa, non c’è visione stereo.
• Fuori da quell’area la stereoscopia
è data dalle piccole differenze
Stereoscopio
• Principio di funzionamento: I due
occhi R e L guardano il muro GH
attraverso la finestra WW.
• La proiezione del muro sulla
finestra è diversa per I due occhi
(G’H’)R>(G’H’)L
• Sulla finestra WW si mettono le
“cartoline” per la visione 3D
• Stereoscopio di Wheatstone, 1838
Stereoscopio di Wheatstone, 1838
Altri metodi per stereoscopia
Metodo non-guidato:
se lo stereogramma è piccolo è
possibile fondere le due immagini
rilassando la convergenza mentre
si mantiene l’accomodamento.
Inizialmente si vedono 4 immagini,
riuscendo a sovrapporre le 2
centrali si ha l’effetto 3D.
Soprattutto con reticoli o figure
cicliche
Anaglifi
Le due immagini corrispondenti alla
vista dx e sx sono stampate sullo
stesso supporto ma una in verde e
l’altra in rosso. Vengono indossati
occhiali, in modo che un occhio guardi
attraverso un filtro verde e l’altro rosso.
L’occhio che guarda attraverso il filtro
verde non vede l’immagine verde,
mentre la rossa appare nera.
Cosa opposta accade per l’altro occhio.
Immagini povere in informazione
cromatica.
Luce polarizzata
Le due immagini corrispondenti alla vista dx e sx
sono proiettate in modo che la luce che arriva
all’occhio
è
piano-polarizzata.
I
piani
di
polarizzazione destro e sinistro sono perpendicolari
tra di loro. Sono necessari occhiali opportuni.
Pseudoscopia
Si basa sulla differenza
di
allineamento
tra
oggetti vicini e lontani
rispetto all’occhio che
sta
guardando
gli
oggetti stessi.
Parallasse
Grazie
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