Tiefen- und Größenwahrnehmung
Tiefenkriterien Tiefenwahrnehmung: visuelles Systems rekonstruiert räumliche Tiefe mit Hilfe von Tiefenkriterien in der Umwelt enthaltene Information, die durch basale Mechanismen der visuellen Verarbeitung aufgenommen werden keine kognitive Interpretation Größenwahrnehmung: unsere Wahrnehmung berücksichtigt dabei a. den Sehwinkel: Größe des Abbildes auf der Retina b. die Entfernung
okulomotorische Information motorische Signale entstehen, wenn Augen sich einwärts oder auswärts drehen Akkomodation Formveränderung der Pupille beim Fixieren Divergenz und Konvergenz Augenstellung & Linsenform hängen systematisch mit Abstand eines Objekts zusammen
Tiefenkriterien - monolukar Verdecken von Objekten Schatten
Tiefenkriterien - monolukar relative Höhe im Gesichtsfeld über der Horizontlinie: Objekte weiter unten im Gesichtsfeld erscheinen weiter entfernt unter der Horizontlinie: Objekte weiter oben im Gesichtsfeld erscheinen weiter entfernt
Tiefenkriterien - monolukar relative Größe im Gesichtsfeld zwei physikalisch gleich großen Reizen der nähere nimmt größeren Teil des Gesichtsfeldes ein näher entfernter
Tiefenkriterien - monolukar Atmosphärische Perspektive weiter entfernte Objekte weniger scharf wenn keine Atmosphäre vorhanden wirkt TK nicht!
Tiefenkriterien - monolukar Linearperspektive erzeugen räumlicher Tiefe (3D) auf einer 2D Fläche parallel verlaufende Linien konvergieren in der Ferne Texturgradient J. Gibson: Elemente werden dichter Texturgradient ist mit Boden verbunden Boden wichtig zur Entfernungsschätzung!
Bewegungsinduzierte Tiefeninformation Bewegungsparallaxe Helmholtz: Tiefenwahrnehmung auf Basis der relativen Geschwindigkeit zwischen uns und Objekten Objekt A retinales Abbild von A: große Verschiebung Objekt B retinales Abbild von B: geringe Verschiebung
Tiefenkriterien - binokular Querdisparation wir sehen mit beiden Augen unterschiedliche Bilder Unterschied beider Netzhautbilder wird bei der Analyse der Tiefe berücksichtigt
Tiefenkriterien - binokular Stereoskop von Wheatsone erzeugt Tiefenwahrnehmung
Wie führt Querdisparation zu räumlicher Tiefe? korrespondierende Netzhautpunkte: jedem Punkt auf der einen Netzhaut ist ein Punkt auf der anderen zugeordnet Horopter: gedachter Kreis, der durch den Fixationspunkt und die optischen Mittelpunkte der Augen führt
Horopter Objekte, die fixiert werden (in Fovea fallen), fallen auf korrespondierende Netzhautpunkte (F und F ) Objekte, auf dem Horopter liegen, fallen ebenfalls auf korrespondierende Netzhautpunkte (P und P ) Nulldisparation
Horopter Objekte, die nicht auf dem Horopter liegen, fallen auf nicht korrespondierende Netzhautpunkte disparate Punkte Entfernung disparater Punkte: Querdisparationswinkel Je weiter das Objekt vom Horopter entfernt ist, desto größer ist der Querdisparationswinkel.
Beobachter betrachtet 4 Zylinder, die in unterschiedlichen Abstand zu ihm stehen Fokussiert auf dem roten Zylinder
Retinales Abbild der roten Zylinders fällt in Fovea. Sicht jedes einzelnen Auges. Sicht jedes einzelnen Auges. Gesamteindruck beider Augen.
Retinale Abb. des blauen Zylinders ist in beiden Netzhäuten gleich weit entfernt von der Fovea das Abbild fällt auf korrespondierende Netzhautpunkte.
Abbilder in jeder Retina fallen auf nicht-korrespondierende Punkte. Abbildung ist weiter von Fovea im linken Auge als im rechten Auge. Es herrscht Disparität.
Der violette Zylinder ist noch weiter weg vom Horopter die retinalen Abbildungen sind noch disparater!
Je weiter weg ein Objekt vom Horopter desto größer die Disparität! kleine Disparität große Disparität näher am Horopter weiter vom Horopter Information über die Richtung gibt die Art der Querdisparation.
Fall 1: Objekt ist näher als das Fixierte. Wird vom linken Auge rechts neben dem roten Zylinder gesehen. Wird vom rechten Auge links neben dem roten Zylinder gesehen. gekreuzte Querdisparation
Fall 2: Objekt ist weiter entfernt als das Fixierte. wird vom linken Auge links vom roten Zylinder gesehen. wird vom rechten Auge rechts vom roten Zylinder gesehen. ungekreuzte Querdisparation
Reicht Querdisparation? Würde Querdisparation allein ausreichen, um räumliche Tiefenwahrnehmung zu erzeugen? Bela Julesz: Zufallsstereogramme enthalten keine monokularen TK
Neurophysiologische Evidenz Neuronen im primären und extrastriären visuellen Kortex von Katzen und Affen reagieren selektiv auf Querdisparation. reagieren optimal auf Reize, die auf disparate Punkte fallen und Neuron feuert am stärksten, bei bestimmten Querdisparationswinkel.
Korrespondenzproblem Woher weiß das visuelle System, welche disparaten Punkte zusammengehören? evtl. Vergleich der salienten Merkmale beider Netzhautbilder Aber bei Stereogrammen gibt es keine salienten Merkmale!
Größenwahrnehmung Größenwahrnehmung: Sehwinkel und Entfernung Entfernung (m) A B Sehwinkel = Größe des Abbilds auf der Retina gleicher Sehwinkel = gleiche Größe auf der Retina Person A und B haben den gleichen Sehwinkel Person B ist weiter weg: trotz gleichen SW ist größer als A Kompensationsprinzip visuelles System bezieht Entfernungsinformation bei der Wahrnehmung und Beurteilung von Größe automatisch mit ein.
Größenwahrnehmung Größenkonstanz wenn sich Person A sich von uns entfernt, verkleinert sich ihr Sehwinkel trotzdem nehmen wir die Person als konstant groß wahr Entfernung (m) Größenkonstanz durch Einbeziehung der Entfernung size-distancy-scaling: automatische Korrektur der Relation Größe-Entfernung
Experiment Größenkonstanz Holway & Boring (1941) Testscheibe unterschiedliche Entfernungen, Sehwinkel konstant (1 ) Aufgabe: Einstellung Größe Vergleichscheibe = Testscheibe einfache Aufgabe 3m variabel Testscheiben erzeugen immer gleich großes retinales Abbild! Aber: werden Tiefeninformationen reduziert, verschlechtert sich die Größenschätzung der Probanden wird die Entfernung verkannt, wird die Größe eines Objekts nicht richtig wahrgenommen Größe der Testscheibe in Abhängigkeit von E.
Geometrisch-optische Größentäuschungen Ponzo Täuschung Müller-Lyer sche Täuschung
Geometrisch-optische Größentäuschungen
Größentäuschungen Ames scher Raum
Größentäuschungen Bei der Größenwahrnehmung wird die unterschiedliche Entfernung der Mädchen nicht berücksichtigt. Bei der Größenschätzung verlässt sich visuelles System also nur auf Sehwinkel.
Größentäuschungen Mondtäuschung Mond wirkt sehr groß, wenn direkt über Horizont. erfüllter Raum reich an TK Mond wirkt weiter entfernt wird in der Wahrnehmung vergrößert Entfernung zum Horizont wird als weiter weg eingeschätzt als zum Zenit.
Fazit IV Tiefe und Größe stehen in unmittelbarem Zusammenhang. Tiefe wird auf Basis von Tiefenkriterien (monokulare und binokulare) wahrgenommen. Tiefe wird auf Grund des Zusammenspiel dieser Kriterien wahrgenommen allerdings wäre die Querdisparation allein ausreichend. Für die Größenwahrnehmung sind Entfernungs- und Sehwinkelinformationen nötig. Durch eine interne Korrektur der Relation von Größe und Entfernung entsteht die Größenkonstanz. Durch einfach Manipulationen lässt sich unser visuelles System immer wieder austricksen!