Universitatea Politehnic din Bucureti Facultatea de Inginerie Mecanic i Mecatronic

Vederea stereoscopic

PROFESOR INDRUMATORConf.Dr.Ing.Comeag Daniel STUDENTSndulescu C. Luci-Elena GRUPA 531C Optometrie

ANUL UNIVERSITAR2013- 2014

CUVINTE CHEIE: Stereopsia, vederea stereoscopicINTRODUCERE: Stereopsia este procesul din percepia vizual, care conduce la percepia adncimii stereoscopice.PROBLEMATICA ABORDAT: Adncimea stereoscopic este senzaia de profunzime (adncime) care apare la unirea celor dou proiecii uor diferite ale unei imagini pe cele dou reine. Diferena dintre cele dou imagini ale ochilor, care este rezultat al separrii orizontale a ochilor, este cunoscut c diferen binocular sau diferen retinal.Stereopsia a fost descris pentru prima oar de Charles Wheatstone n 1838. El a recunoscut c, deoarece fiecare ochi vede lumea din poziii orizontale uor diferite, fiecare imagine a ochiului difer una de cealalt. Obiecte aflate la distane diferite de ochi proiecteaz imagini n cei doi ochi care difer n poziie orizontal, dnd astfel profunzimea diferenei orizontale, cunoscut i c diferen retinal sau diferen binocular. Wheatstone a artat c aceasta este o adncime real, crend iluzia de adncime de la dou imagine plate care erau diferite numai c diferen orizontal. Pentru a arta imaginile sale separat n fiecare ochi, Wheatstone a creat stereoscopul.Stereopsia este procesat n cortexul vizual, n celulele binoculare, avnd cmpuri receptoare n poziii orizontale diferite n cei doi ochi. O asemenea celul este activ numai atunci cnd stimulul ei preferat se afl n poziie corect n ochiul stng i n poziie corect n ochiul drept, fcnd-o detector de diferen.Cnd o persoan privete fix un obiect, cei doi ochi converg astfel nct obiectul apare n centrul retinei n ambii ochi. Celelalte obiecte din jurul obiectului principal apar deplasate fa de obiectul principal.Deoarece fiecare ochi este ntr-o alt poziie orizontal, fiecare are o perspectiv uor diferit asupra unei scene, oferind imagini retinale diferite. n mod normal, nu se observ dou imagini, ci mai degrab o singur imagine a scenei respective, fenomen cunoscut sub denumirea de unitate a vederii.

Imaginea stereo a calculatoruluiImaginea stereo a calculatorului este folosit uneori la roboii mobili pentru a detecta obstacolele. Dou camere video diferite preiau imagini ale aceleiai scene, dar sunt separate de o anumit distan, exact ca i ochii umani. Un calculator compar imaginile, mutnd cele dou imagini una peste cealalt, pentru a gsi prile care se potrivesc. Partea mutat se numete diferen (deosebire). Diferena care se potrivete cel mai bine la diversele obiecte din imagine este folosit de calculator pentru a calcula distana. La om, ochii i schimb unghiul n funcie de distana pn la obiectul observat. Pentru un calculator ns, asta reprezint o complexitate n plus la calculele sale geometrice (geometrie epipolar). De fapt, cazul geometric cel mai simplu este atunci cnd planurile imaginilor de la camere sunt n acelai plan. Imaginile pot fi convertite alternativ prin reproiecie transformare linear, pentru a fi n acelai plan de imagine. Aceasta se cheam rectificare a imaginii.Problema corespondeneiDac avem dou sau mai multe imagini ale aceleiai scene tridimensionale, privite din puncte diferite de vedere, problema corespondenei este aceea de a gsi un set de puncte ntr-o imagine, ce pot fi identificate ca fiind aceleai puncte n cealalt imagine. n mod normal, un om poate rezolva aceast problem rapid i uor, chiar dac imaginile conin i un fond sonor. La vederea computerizat, problema corespondenei este studiat pentru cazul n care un calculator ar trebui s o rezolve automat numai cu imaginile iniiale. Odat rezolvat aceast problem, rezultnd ntr-un set de puncte care sunt n coresponden, pot fi aplicate ulterior alte metode acestui set pentru a reconstrui poziia punctelor corespondene n cadrul scenei.Problema corespondenei apare de obicei cnd se folosesc dou imagini ale aceleiai scene problema stereo-corespondenei. Acest concept poate fi generalizat la problema corespondenei 3D sau, n general, problema corespondenei N-dimensionaleOrbirea stereoscopicOrbirea stereoscopic reprezint incapacitatea de a vedea imagini tridimensionale folosind vederea stereo, ceea ce rezult n inabilitatea de a percepe adncimea stereoscopic.Persoanele care au doar un ochi, au ntotdeauna aceast problem; problema apare i n cazul n care cei doi ochi nu funcioneaz corect mpreun.Se crede c pictorul olandez Rembrandt a avut aceast problem, ceea ce l-ar fi ajutat la aplatizarea imaginilor pe care le vedea i producerea de lucrri bidimensionale.

Percepia spaiului (adncimii)Aceasta este abilitatea vizual de a percepe lumea nconjurtoare n trei dimensiuni. Percepia adncimii permite msurarea corect a distanei fa de un obiect. n terminologia modern, stereopsia este, de fapt, percepia adncimii cu ajutorul vederii binoculare prin exploatarea paralaxei. Percepia spaiului, nainte de toate, se bazeaz pe vederea binocular, ns folosete i multe alte semne monoculare, ce formeaz percepia final. Exist semne monoculare, care sunt importante unei persoane cu un singur ochi sntos, precum i semne mult mai complexe deduse, care necesit ca ambii ochi s poat percepe imagini stereo. Percepia spaial combin mai multe tipuri de semne, grupate n dou mari categorii: semne monoculare (valabile de la percepiile unui singur ochi) i semne binoculare (care necesit imagini de la ambii ochi); mai exist i un al treilea fel de semne semne deduse, ce sunt o integrare a celor dou amintite.

Semnele monoculare Paralaxa micrii cnd o persoan se mic, micarea aparent relativ a ctorva obiecte staionare din fundal furnizeaz indicii despre distana lor relativ. Acest efect poate fi vzut clar atunci cnd conducem o main i trecem n vitez pe lng diverse lucruri, n timp ce obiectele ndeprtate ne apar ca fiind staionare. Anumite animale care nu au vedere binocular datorit plasrii deprtate a ochilor, folosesc paralaxa mult mai explicit dect oamenii n semnalizarea adncimii spaiale (ex. Anumite tipuri de psri i veveriele). Adncimea micrii o anumit form a adncimii de la micare, i anume percepia adncimii kinetice, este determinat de schimbarea dinamic a mrimii obiectelor. Deoarece obiectele aflate n micare devin mai mici, ele apar ca i cnd s-ar ndeprta; obiectele aflate n micare ce par a se mri, dau senzaia c se apropie. Aceasta este o form a percepiei adncimii kinetice. Utiliznd aceast percepie, creierul poate calcula timpul necesar pentru a parcurge distana pn la obiect, la o anumit vitez dat. Cnd conducem o main, judecm constant schimbarea dinamic prin percepia adncimii kinetice. Vederea colorat interpretarea corect a culorii i, n special a semnelor luminoase, permit determinarea formei obiectelor i astfel, aranjarea lor n spaiu. Culoarea obiectelor aflate la distan este mutat ctre sfritul spectrului (albastru). Anumii pictori, cum este Cezanne, utilizeaz pigmeni calzi (rou, galben i portocaliu) pentru a aduce obiectele mai n fa ctre privitor, dar i pigmeni reci (albastru, violet i albastru-verzui) pentru a indica acea parte a unei forme care se ndeprteaz de planul picturii. Perspectiva proprietatea unor linii paralele care converg ctre infinit ne permit s reconstruim distana relativ dintre dou pri ale unui obiect. Mrimea relativ un automobil aflat n apropiere pare a fi mai mare dect unul aflat n deprtare. Astfel, sistemul nostru vizual cerceteaz mrimea relativ a unor obiecte familiare pentru a putea judeca distana pn la ele. Ceaa la distan datorit dispersrii luminii n atmosfer, obiectele aflate la mare distan par nceoate. n pictur, aceasta se numete perspectiv atmosferic. Prim-planul este bine definit, iar fundalul este relativ estompat (umbrit). Adncimea la focalizare cristalinul ochiului i poate schimba form pentru a putea aduce n centru obiecte aflate la diverse distane. Cunoscnd la ce distan se focalizeaz cristalinul atunci cnd vede un obiect, nseamn c tii distana aproximativ pn la acel obiect. Vederea periferic la periferia cmpului vizual, liniile paralele devin curbe. Acest efect (care este, de obicei, eliminat din art i fotografii prin tierea i nrmarea unei imagini) sporete senzaia privitorului de a se afla ntr-un spaiu real, tridimensional. nclinarea texturii imaginii dac ne-am afla pe un drum pietruit, pietriul de lng noi poate fi vzut foarte clar din punct de vedere al formei, mrimii i culorii. ns pe msur ce vederea se mut ctre un drum mai ndeprtat, textura nu mai poate fi difereniat clar.