биофиз_1ЛР
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра БТС
отчет
по лабораторной работе №1
по дисциплине «Биофизика»
Тема: Исследование остроты стереоскопического зрения
Студентки гр. 9502 |
|
Позняк В.Ю. Изланова А.Е. Камышанова О.А.
|
Преподаватель |
|
Виллевальде А.Ю. |
Санкт-Петербург
2021
Цель работы оценка порогов глубинного зрения человека с использованием анаглифического метода формирования стереоскопических стимулов на плоском экране.
Основные теоретические положения.
Возможность зрительной системы человека к объемному восприятию окружающей действительности определяют две группы факторов:
– первичные (врожденные), основанные на использовании бинокулярного зрения;
– вторичные (эмпирические), позволяющие оценить глубину наблюдаемого объекта по косвенным признакам, доступным при монокулярном восприятии (при этом, как правило, используется накопленный человеком опыт ориентации в пространстве).
В последнем случае человек подсознательно оценивает:
расстояние до предмета на основе информации о его размерах (чем меньше объект, тем он дальше);
порядок наложения предметов друг на друга (тот, который выше, – ближе);
глубину пространства за счет использования эффекта перспективы – визуального сближения параллельных линий, уходящих вдаль;
световые блики на предмете;
ощущение протяженности пространства, возникающее благодаря рассеивающему действию воздушной дымки и ослаблению воспринимаемого контраста наблюдаемых объектов по мере увеличения расстояния до них (воздушная перспектива).
Вторичные факторы объемного восприятия лежат в основе технологии создания трехмерных компьютерных изображений, формируемых на плоском экране, так называемой 3D графики. Использование этих факторов заметно улучшает реалистичность создаваемых зрительных образов, однако не обеспечивает так называемого эффекта присутствия. Для создания же изображений, наиболее полно отражающих предметы реального мира, необходимо задействовать возможности бинокулярного зрения (то есть первичные факторы).
В процессе бинокулярного восприятия можно условно выделить три этапа:
– конвергенция – пересечение оптических осей обоих глаз на наблюдаемом объекте;
– аккомодация – фокусировка изображений от рассматриваемого объекта на сетчатках глаз путем изменения силы оптических элементов глаз;
– фузия – слияние изображений, полученных на сетчатках левого и правого глаза в единый пространственный образ.
Методика проведения исследований
Исследования организованы таким образом, что один из трех стимулов, именуемый в дальнейшем эталонным, в ходе проведения всего эксперимента остается на одной и той же пространственной глубине относительно плоскости экрана (величина горизонтального параллакса dЭ остается неизменной). У двух других (тестовых) изображений значения горизонтального параллакса (dТ1 и dТ2 соответственно) постепенно изменяются, приближаясь с уровня своих начальных значений к величине dЭ по заранее заданному закону.
dТ1 = dЭ + dmax ,
где dЭ - величина горизонтального параллакса (остается неизменной),
dТ1 - значения горизонтального параллакса первой из других тестовых моделей
dТ2 - значения горизонтального параллакса второй из других тестовых моделей
У двух других (тестовых) изображений значения горизонтального параллакса (dТ1 и dТ2 соответственно) постепенно изменяются, приближаясь с уровня своих начальных значений к величине dЭ по заранее заданному закону.
На первом уровне тестирования:
dТ1 = dЭ + dmax
dТ2 = dЭ - dmax
В данной версии программного обеспечения предусмотрен линейный закон изменения величин dТ1 и dТ2 от начальных до конечных значений с постоянным (минимально возможным) шагом.
Исследования повторяются N раз при фиксированных уровнях размещения всех трех стимулов по глубине, после чего определяется вероятность правильного ответа – P.
Если она превышает заданный порог (P 80%), происходит расчет новых значений горизонтального параллакса тестовых изображений, и исследования повторяются. В противном случае осуществляется фиксация порогового значения:
dП = dТ1 - dЭ = dЭ - dТ2
Протокол к лабораторной работе №1
Рис. 1 Отрицательный параллакс
Рис. 2 Положительный параллакс
Выполнили:
Позняк В.Ю.
Изланова А.Е.
Камышанова О.А.
Проверила: Виллевальде А.Ю.
Обработка данных результатов эксперимента
Угол конвергенции зрительных осей , определяется как:
= 2arctg[(OE + ED)/l] = =2arctg[(b + d)/(2l)]
Для отрицательного параллакса:
1 = 2arctg[(b + dэ + dП)/(2l)];
2 = 2arctg[(b + dэ - dП)/(2l)],
Следовательно:
min = 2(arctg[(b + dэ + dП)/(2l)] - arctg[(b + dэ - dП)/(2l)])
Для положительного параллакса:
1 = 2arctg[(b - dэ + dП)/(2l)];
2 = 2arctg[(b - dэ - dП)/(2l)],
Следовательно:
min = 2(arctg[(b -dэ + dП)/(2l)] - arctg[(b - dэ - dП)/(2l)])
Рисунок.4 Результаты прохождения тестирования
b = 60мм
l = 150см = 1500мм
dэ = 0,2667мм ∙ 8э.д.р.= 2,1336мм
dп = 6 э.д.р. ∙ 0,2667мм = 1,6002мм
1 = 2arctg[(b + dэ + dП)/(2l)] = 2arctg[(60мм + 2,1336мм + 1,6002 мм)/(2∙1500мм)] = 0,04248
2 = 2arctg[(b + dэ - dП)/(2l)] = 2arctg[(60мм + 2,1336мм – 1,6002мм)/(2∙1500мм)] = 0,04035
min = 2(arctg[(b + dэ + dП)/(2l)] - arctg[(b + dэ - dП)/(2l)]) = 0,04248– 0,04035= 0,00213рад ≈ 439,344´´
min ≈439,344´´
Рисунок.5 Результаты прохождения тестирования
b = 60мм
l = 150см = 1500мм
dэ = 0,2667мм ∙ 8э.д.р.= 2,1336мм
dп = 8 э.д.р. ∙ 0,2667мм = 2,1336мм
1 = 2arctg[(b -dэ + dП)/(2l)] = 2arctg[(60мм -2,1336мм + 2,1336 мм)/(2∙1500мм)] = 0,03999
2 = 2arctg[(b - dэ - dП)/(2l)] = 2arctg[(60мм - 2,1336мм –2,1336 мм)/(2∙1500мм)] = 0,03715
min = 2(arctg[(b - dэ + dП)/(2l)] - arctg[(b - dэ - dП)/(2l)]) = 0,03999– 0,03715= 0,00284рад ≈ 585,792´´
min ≈585,792´´
Выводы:
В ходе лабораторной работы анаглифическим методом определен порог глубинного зрения min ≈ 439,344´´, для положительного горизонтального параллакса min ≈585,792´´
Отклонение от нормального порога вызвано рядом факторов: начиная усталостью испытуемого (непривычное для глаз анаглифическое изображение) и заканчивая условиями проведения тестирования (яркость и контрастность изображения, неточность расстояния до монитора компьютера).