Il processo della Visione e Stereoscopia INO - CNR Istituto Nazionale di Ottica www.ino.it 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 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 Ricevitore (Occhio)

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

Agente Interpretante (Cervello) INPUT: Due immagini nitide in un’area ristretta e invertite sopra-sotto destra-sinistra 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”: 180° orizzontale, 130° verticale 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 L’accomodamento avviene in circa 0.7 secondi 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

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

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