Wahrnehmung der räumlichen Tiefe von Objekten Nataliya Smirnova Julia Schindler

Tiefensehen Der uns umgebende drei-dimensionale Raum wird auf der zwei-dimensionalen Netzhaut abgebildet aus diesem Bild berechnet das visuelle System die 3D-Distanz der Objekte Dazu dienen viele verschiedene Tiefenhinweise

Abbildungspositionen einzelner Punkte auf der Retina

Okulomotorische Informationen Bei der Betrachtung naher Objekte konvergieren die Augen. Bei der Betrachtung weit entfernter Objekte stehen sie parallel. Um nahe Objekte zu fokussieren, muss die Brechkraft der Linse erhöht werden. Dies geschieht durch Akkomodation.

Monokulare Informationen Verdecken von Objekten (liefert keine Info über Entfernung des Objekts. Sie gibt nur relative räumliche Tiefe an). Relative Höhe im Gesichtsfeld (höher Objekte werden als weiter entfernt gesehen und andersherum).

Monokulare Informationen Relative Größe im Gesichtsfeld (wenn zwei Objekte physikalisch gleich groß sind, dann nimmt das nähere einen größere Teil des Gesichtsfeldes ein). Gewohnte Größe.

Monokulare Informationen Atmosphärische Perspektive (dank ihr sehen wir entfernte Objekte weniger scharf, da wir dabei durch die Luft schauen müssen).

Monokulare Informationen Lineare Perspektive (ermöglicht das Darstellen dreidimensionaler Tiefeneindrücke auf zweidimensionalen Flächen).

Monokulare Informationen Texturgradient (Elemente erscheinen mit zunehmendem Abstand zum Auge als immer dichter gepackt, obwohl sie immer denselben Abstand haben).

Monokulare Informationen Erreichbarkeit (Die Distanz zu einem Objekt wird überschätzt, wenn sich zwischen Proband und Objekt ein Hindernis z.B. ein Graben befindet)

Bewegungsparallaxe Ein Auge, das sich von einer Position links zu einer Position rechts bewegt. Dabei verändern die Abbildungen zweier Objekte (A und B) ihre Position auf der Netzhaut. Man beachtete, dass die Abbildung des nahen Objektes A bei der Positionsänderung eine größere Strecke auf der Netzhaut zurücklegt als die Abbildung des fernen Objektes B.

Tiefinformationen bei Tieren Katzen haben frontal angeordnete Augen. Ein Tier hat Augen mit sich überlappenden visuellen Feldern und Neurone, die Signale von beiden Augen erhalten . Kaninchen haben seitlich liegende Augen. Ein Tier hat keine sich überlappenden visuellen Felder; aber hat viel bessere „Rundumsicht“.

Tiefinformationen bei Tieren Tiere mit kleinen Augen nutzen andere Infos zur Entfernungseinschätzung z.B. mittels der Flugbahn, die für verschiedene Distanzen benutzt wird.

Querdisparation und stereoskopisches Sehen = binokulare Tiefeninformation (beide Augen sind beteiligt) Bild linkes Auge + Bild rechtes Auge = Stereopsis/ Stereosehen Korrespondierende Netzhautpunkte: Ortswerte auf beiden Netzhäuten, die denselben Ortswerten im visuellen Kortex entsprechen  wie alle Punke, die sich auf dem Horoptor (gestrichelte Linie) befinden

Querdisparation und stereoskopisches Sehen Horoptor = gedachter Kreis, der durch den Fixationspunkt und die optischen Mittelpunkte der beiden Augen führt Änderung des Fixationspunkts = Änderung des Horoptors Nichtkorrespondierende (disparate) Punkte liegen nicht auf dem Horoptor

Querdisparation und stereoskopisches Sehen Querdisparationswinkel: Winkel zwischen dem nichtkorrespondierenden Punkt und dem Punkt, der korrespondierend wäre  je weiter das Objekt vom Horoptor entfernt ist, desto größer ist der Querdisparationswinkel Vor dem Horoptor: gekreuzte Querdisparation  Objekt näher am Horoptor Hinter dem Horoptor: ungekreuzte Querdisparation  Objekt weiter vom Horoptor entfernt

Querdisparation und stereoskopisches Sehen Zufallsstereogramm: = Reizvorlage ohne monokulare Tiefeninformationen  bloßes Vorliegen von Querdisparation  räuml. Wahrnehmung möglich Neuronale Verarbeitung von Querdisparation: Geschieht Querdisparationsneurone im visuellen Kortex Zellen, die auf Punkte im visuellen Kortex fallen, welche durch bestimmten Querdisparationswinkel getrennt sind  Sind für das stereoskopische Sehen verantwortlich

Querdisparation und stereoskopisches Sehen : e. Korrespondenzproblem: Wie bring das visuelle System ähnliche Punkte aus den Abbildungen beider Netzhäute in Übereinstimmung? Vergleich nach z.B. nach hervorstechenden Merkmalen  Bei den meisten Dingen einfach, doch bei Zufallsstereogramm schwierig, aber dennoch interpretiert dies das Gehirn als räumliche Tiefe  Noch nicht richtig erforscht, wie das Gehirn das macht

Wahrnehmung räumlicher Tiefe Lokalisation des Stereosehens im Gehirn parietaler Kortex

Zusammenfassung Tiefeninformationen: Querdisparation, monokulare Tiefeninfos, bewegungsinduzierte Tiefeninfos, okulomotorische Tiefeninfos Je mehr Tiefeninfos, desto besser die räuml. Wahrnehmung Offene Fragen: Wie wird die Querdisparation neuronal kodiert? Wie funktioniert die Querdisparation in den einzelnen Stufen des neuronalen Systems? Führt Querdisparation bei geneigten oder gekrümmten Oberflächen zu Gradienten der Querdisparation? Wie funktioniert die Querdisparation bei Bewegung? Wird die Querdisparation in Abhängigkeit von der Entfernung umgerechnet? Wird die Querdisparation in beobachterunabhängige Koordinaten umgerechnet und in der inneren Landkarte gespeichert? Werden, wenn Wiedersprüche in der Wahrnehmung auftauchen, diese automatisch aufgelöst? Was bedeutet die Mehrfachsicherung von Tiefeninfos für die Wahrnehmung?