СПОСОБ ВИЗУАЛИЗАЦИИ МНОГОУРОВНЕВОГО ВОСПРИЯТИЯ ГЛУБИНЫ ОБРАЗОВ ПЛОСКОСТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
METHOD FOR VISUALISING MULTI-LEVEL PERCEPTION OF PLANE IMAGE DEPTH

Изобретение относится к области психологии, экспериментальной психологии, психофизиологии, физиологии, оптике, стереоскопии, экологии человека и может быть использовано при изучении принципов деятельности мозга, в когнитивной психологии, нейронауке, когнитивной науке.
Известно, что до 250-300 м стереоскопическое зрение (стереопсис) человека, бинокулярная диспарантность однозначно позволяют определить местоположение трехмерных объектов, находящихся на различных расстояниях относительно друг друга [1]. При этом если двигать головой, то ближние предметы смещаются больше по сравнению с удаленными. При попадании плоскостного изображения в поле зрения глаз по принципу действия стереопсиса все образы (и 2D-изображение) при сдвиге головы смещаются синхронно относительно окружающих трехмерных предметов.
Известно, что при наблюдении глубины в условиях фузии (или наложения), случайно-точечных стереограмм, наборов стереопар нанесенных на плоскости стереоскопический эффект извлекается автоматически, на нейронном уровне [2]. Для возникновения восприятия эффекта глубины достаточно одной бинокулярной диспарантности периодических структур, формирующих стереограмму. Этот процесс включает сопоставление мозгом тех участков рисунков, которые идентичны для глаз, и оценку остающихся участков бинокулярных диспарантностей. При наблюдении глубины случайно-точечных стереограмм, автостереограмм (и других аналогичных структур) движение головой приводит к ощущению смещения одних образов относительно других.
Известно, что тренинг к наблюдению стереоскопической глубины стереограмм, стереоскопических проекций, обобщенных стереоскопических проекций и.т.д. в условиях фузии развивает способность восприятия глубины, объема пространственной перспективы образов любого плоскостного изображения [3-7].
Ra
Le
Ra
Le
Известно, что восприятие глубины образов плоскостного изображения можно выявить с применением бинокулярного айтрекера и регистрации направления движения зрачков глаз [8-10]. На экран монитора айтрекера выводится плоскостное изображение и проводится регистрация Х-координат направления взора зрачков правого (X) и левого (X) глаз. Условие X-X≠0 свидетельствует о возникновении восприятия глубины на образах плоскостного изображения.
Задачей изобретения является упрощение визуализации восприятия образов плоскостного изображения на различных слоях глубины.
Задача достигается осуществлением использования изображений, на которых возникают субъективные ощущения глубины отдельных цветовых распределений, концентрацией взгляда, перемещением головы и глаз вправо и влево по направлению линии, соединяющей зрачки глаз, и восприятием ощущения затухающего движения одних слоев образов относительно других.
Ra
Le
Фиг. 1 - Фиг. 4 поясняют принцип действия способа. На фиг. 1 показаны три плоскостных изображения («I», «II», «III»), на которых наблюдаются эффекты глубины образов. Под номером «I» приведен фотофрагмент шлифованной каменной облицовки вертикальной стены. Под номером «II» фотоиллюстрация фрагмента картины Д. Поллока «Лавандовый туман», под номером «III» постер картины «Голгофа» Флавинской. Образами для всех изображений являются черно-бело, серые распределения структуры изменения яркости (или интенсивности). Наглядность возникновения глубины может быть получена на стереопарах (фиг. 2) двух изображений «II», «III». Для восприятия глубины необходимо сконцентрировать взгляд между глазами и стереопарами, получить двоение проекций и добиться условия, чтобы их осталось только три. Три проекции возникают тогда, когда происходит слияние (или фузия) двух изображений в одно. На средней проекции можно наблюдать возникновение стереоскопической глубины. Аналогичные эффекты глубины возникают на изображениях фиг. 1 Объективным доказательством структуризации восприятия глубины поясняют три составляющие фиг. 3. Они показывают изменение Х-координат направления взора правого (R) и левого (L) глаз, зарегистрированные на бинокулярном айтрекере. На каждой составляющей нанесено изображение и даны обозначения - «I», «II», «III». Белые промежутки между черными вертикальными столбцами каждого записи свидетельствуют о восприятии глубины на образах изображений и подпадают под условие X-X≠0. На горизонтальной шкале откладывается время записи в с., на вертикальной шкале - значения Х-координат. Темным кругом на изображениях указаны центры областей концентрации взгляда глаз.
Для двух изображений («II», «III») траектории движения зрачков глаз в областях концентрации показаны черным цветом на фиг.4.
Общий принцип действия способа следующий. Выбираются изображения, на которых возникают субъективные ощущения восприятия глубины отдельных цветовых распределений. Субъективные ощущения можно подтвердить приведенными объективными записями направления взора зрачков глаз (фиг.3). Осуществляется концентрация взгляда. Тем самым ограничивается область внимания и движения глаз. Что такое концентрация взгляда, поясняет фиг.4. После концентрации взгляда сначала возникают ощущения восприятия глубины отдельных цветовых (двухцветных) распределений относительно друг друга. Назовем это состояние точкой равновесия ТР. Затем начинается затухающее движение (вправо - влево) одних слоев относительно других с центром в ТР. Движение слоев (вправо и влево) происходит относительно точки равновесия. В завершающей стадии движение слоев останавливается.
Амплитуда движения слоев (и время наблюдения движения) возрастает, если после концентрации взгляда осуществить перемещение головы вправо и влево.
Размерность образов (цветовые или черно-белые структуры изображений) влияют на глубину их восприятия. При выведении трех плоскостных изображений фиг.1 на монитор компьютера наибольшая величина движения слоев наблюдается для «I». Увеличение эффекта наблюдения глубины и движения слоев происходит при заполнении изображением всего поля зрения облицовочной стены, фрагмент которой показан на фиг.1 - «I». Стена располагается на расстоянии 3-3,5 м от глаз наблюдателя. Движение слоев происходит по всему полю зрения.
Ощущение движения слоев демонстрирует, что зрительное восприятие выделяет отдельные слои и располагает их по глубине относительно плоскости каменной плитки.
Приведенный способ иллюстрирует третий вариант восприятия глубины объектов или образов. Первый - это наблюдение глубины трехмерных объектов в поле зрения, их смешение при сдвиге головы в любом направлении. Второй - возникновение движения слоев на стереограммах при перемещении головы и глаз. Причиной первых двух является диспарантность при сравнении зрительными центрами мозга двух проекций с сетчаточных структур двух глаз. Представленный вариант демонстрирует изменение зрительного восприятия, возникновения ощущения движения глубины при наблюдении образов плоскостного изображения. Он является доказательство многоуровневого восприятия глубины образов плоскостного изображения и изменения зрительного восприятия в современной информационно-компьютеризованной среде обитания.
Возникновение движения слоев образов может отрицательно влиять на скорость принятия решения при выполнении работ, связанных с анализом и наблюдением плоскостных изображений на мониторах, различных наборов информационных световых показателей. Например, для диспетчеров, контролирующих движение полетов самолетов. Или для летчиков в кабине самолета, в поле зрения которого находятся множество информационных табло состояния полета и работы систем. Способ можно применить для тестирования восприятия диспетчером, летчиком информационных табло полета.
Литература
1. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. Пер. с анг. - М.: Мир, 1990. - 230 с.
2. Шиффман Х.Р. Ощущение и восприятие. 5-е изд. - СПб.: Питер, 2003. - 928 с.
3. Патент 2264299 RU. Способ формирования трехмерных изображений (варианты) / В.Н. Антипов - Опубл. 20.11.2005; Бюл. №32.
4. Патент №2318477 RU. Способ развития зрительной системы человека/ В.Н. Антипов. Опубл. 10.03.2008; Бюл. №7.
5. Патент 2391948 RU. Способ развития стереоскопического зрения/ В.Н. Антипов, А.В. Антипов. - Опубл. 20.06.2010. - Бюл. 17.
6. Антипов В.Н. и др. Экспериментально-физический подход в методике развития интуиции синергетически-когнитивной образно-структурированной зрительной системы. // Ученые записки КазГУ. Серия естест. науки. - 2009. - Т.151, кн.1. - С.188-195.
7. Антипов В.Н., Балтина Т.В., Якушев Р.С., Антипов А.В. Когнитивный контроль зрительного восприятия современного человека как объект изучения биоэкологии// Ученые записки КазГУ. Серия естест. науки. - 2008. - Т.150, кн.3. - С.145-151.
8. Антипов В.Н., Жегалло А.В. О возможности тестирования технологии обучения по 3D-восприятию плоских изображений // Образование и саморазвитие. - 2011. - №3 (25). - С.163-169.
9. Антипов В.Н., Жегалло А.В. и др. Экспериментальное изучение 3D-восприятия образов плоскостных изображений // «Экспериментальный метод в структуре психологического знания/ Отв. ред. В.А. Барабанщиков. - М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2012. - С.187-194.
10. Антипов В.Н., Вахрамеева О.А, Галимуллин Д.З., Жегалло А.В., Хараузов А.К. Шелепин Ю.Е. Экспериментальное выявление когнитивного 3D-восприятия плоских изображений// Пятая международная конференция по когнитивной науке: Тез. докл.: Калиниград. 2012. С.217-219.