发布时间 : 星期日 文章立体视觉漫谈（二）双眼视差与距离判断更新完毕开始阅读d31d6e87e97101f69e3143323968011ca300f788
双眼视差与距离判断 ——立体视觉漫谈（二）
人们早就知道，双眼视觉具有对方向和深度进行信息加工的特殊功能。眼睛的视网膜是平面的，却能产生三维空间的知觉。
人类用两只眼睛来判断距离的能力在心理学中叫作深度知觉。它包括两种情况。一种是判断观察者到物体的距离，也称为绝对距离。另一种是判断两个物体之间的距离，或者同一物体内部不同部分之间的距离，又称为相对距离。实验表明，人判断相对距离的能力比判断绝对距离的能力要精确许多倍。
在眼球中，通过晶状体中心和视网膜中央窝中心的连线，叫做视轴。人们在观察一个物体时，总是要使两眼的视轴同时对准这个物体，即双眼视轴向鼻侧集中，从而使两眼的中央窝对准物体，以便获得清晰的视像。这种现象叫做双眼视轴的辐合。
视轴集中 视轴分散
图1 L：眼睛到物体的距离 d：目间距 ?：辐合角度
看近距离物体时，双眼的辐合角度增大，视轴趋于集中；看远距离物体时，双眼的辐合角度减小，视轴趋于分散；观察更远的物体时，视轴接近平行。图1表明，视轴的辐合角度θ取决于观察者的目间距d和物体P离开眼睛的距离L，即θ=
d。显然，目间距大的人L对距离知觉的准确性有利。当物体的距离非常远，L接近∞时，距离再有变化，辐合角度的变化就很小了。这时辐合机制在距离知觉中基本上不再起作用。人依靠辐合所提供的信息能相当准确地判断45米范围内物体的距离。
图2-2
看一个平面物体时，物体的视象分别落在两眼视网膜的对应部位上。图2-2中，如果注视点为P，则P点的象便落在两眼视网膜的中央窝P1和P2处。物体上A点和B点的视象也分别落在两眼视网膜的对应部位A1、A2、B1、B2处，A1、A2都在中央窝的右侧，B1、B2都在中央窝的左侧，并且B1P1＝B2P2，P1A1＝P2A2。物体的其他部分的视象也同样落在两个视网膜各自的对应部位上。可以想象，如果把两个视网膜重合起来，两个视象是完全重迭的。这时人知觉到的便是平面物体。
图2-3
在看立体物体时，由于人的两眼之间相距大约65毫米，所以两眼是从不同角度观察的：除两眼能看到的物体的共同部分外，左眼看到物体的左边部分多些；右眼看到物体的右边部分多些。如图2-3所示，如果注视点为P，这时B1P1不等于B2P2，P1A1也不等于P2A2。此时如果把两眼的视网膜重迭起来，则两个视象在中央窝及其附近是重合的，其余部分却不完全重合。因此在左眼和右眼视网膜上分别感受着不完全相同的刺激，从而产生了双眼视网膜的视象差，简称为双眼视差。双眼视差所引起的神经冲动传送到大脑，经大脑皮质视区的综合作用便形成一个单一的，具有立体感的视觉影象，形成立体知觉。在观看相隔一定距离的两个物体时，不但能感知到它们之间的前后关系，还能判断它们相隔的距离，这就是深度知觉（图2-4）。可见，双眼视差是立体视觉和深度知觉的基础。蒙上一只眼就不容易看出物体的厚度，用单眼穿针引线不如双眼方便，就是这个道理。
图2-4
深度知觉的准确性，是指辨别最小相对距离差别的能力，这种能力叫作深度视锐。由霍华德—多尔曼（HOWard—Dol man）设计的深度仪可直接用于测量深度视锐。该仪器有两个固定立柱，其中之一可前后移动（见图2-5）。观察者在6米距离外通过长方形窗孔观察这两根立柱，并拉动绳子来调节可移动的立柱，使两者看起来在同一距离上。视觉正常的人，在距离6米、两个立柱的距离差别达到15毫米时，便能辨别出两者相对位置的差别。一般人的深度视锐在5～10秒角。这种仪器从结构上排除了依靠生活经验提供各种深度知觉线索的可能性，在双眼知觉的研究中得到广泛应用。
图2-5
图2-6
科技馆有一个名为《距离判断》的展品，就是根据深度仪的原理设计的。长2.4米的箱内有三个玩具汽车，中间一个固定不动，旁边两个可前后移动。箱子底部装有平面镜，使观察距离延伸到4.8米。观察者通过观察孔看镜子里的汽车，并通过旋钮调节两个可移动的汽车，使三者看起来在同一距离上（图2-6）。箱子两侧有检验窗口，使观众看到调节结果是否准确。