Probleem 6: The Third Dimension
Literatuur: Goldstein & Coren
Vignet A & B: Perceptie van diepte
Twee aspecten van diepteperceptie:
1. Absolute distance: de perceptie van de werkelijke afstand van een object.
- Dit bevat een proces genaamd egocentric localization: schattingen van waar onze
lichamen gepositioneerd zijn relatief tot andere objecten.
2. Relative distance: de perceptie van de relatieve afstanden van een object ten
opzichte van andere objecten.
- Dit bevat een proces genaamd object-relative localizations: schattingen van de
afstanden tussen objecten in de omgeving.
Verschillende theoretische benaderingen voor hoe we een 2D-beeld omzetten in 3D:
• Direct perception: stelt drie assumpties. 1) Alle informatie die we 3D moeten zien, is
aanwezig in het retinaal beeld, of in relaties tussen delen van het retinaal beeld. 2)
De visuele scene wordt geanalyseerd in het brein in termen van gehele objecten en
oppervlaktes, en niet in elementen. 3) De impressie van diepte ontstaat onmiddellijk
wanneer de observeerder de stimulus waarneemt.
• Computational theories (Marr): stellen dat visuele verwerking gelijk is aan informatie
verwerking door een computer.
• Intelligent perception: perceptie is net als andere mentale processen, omdat we
naast de informatie die beschikbaar is op een moment, ook gebruik kunnen maken
van informatie gebaseerd op eerdere ervaringen. Onze percepties zouden zo verder
gaan dan de informatie die is gegeven in het visuele beeld (constructive theories).
De cue approach to depth perception kijkt naar welke informatie het 2D-beeld op de retina
bevat dat het mogelijk maakt om diepte te waarnemen. Volgens deze theorie leren we de
verbinding tussen een diepte-cue en diepte door onze ervaring met de omgeving. Nadat dit
leren plaatsvindt, wordt de associatie automatisch. Wanneer deze diepte-signalen aanwezig
zijn, ervaren we de wereld in 3D. De signalen kunnen worden verdeeld in drie groepen:
1. Oculomotor cues (structural / physiological): cues gebaseerd op ons vermogen om de
positie van onze ogen en de spanning in onze oogspieren te voelen.
• Convergence: wanneer we naar objecten dichtbij kijken, voelen we onze ogen
binnenwaarts bewegen, waardoor we weten dat een object dichtbij is.
• Divergence: wanneer we naar objecten ver weg kijken, voelen we onze ogen
buitenwaarts bewegen, waardoor we weten dat een object ver weg is.
• Accommodation: veranderingen in de vorm van de lens, wanneer we focussen op
objecten op verschillende afstanden. Bij objecten dichtbij voelen we de spieren
aanspannen. Bij objecten verder weg voelen we de spieren ontspannen (platte lens).
, 2. Monocular cues (pictorial depth cues): cues die werken met één oog. Deze bevatten het
eerdergenoemde proces van accommodation, maar ook andere cues:
• Pictorial cues (static): bronnen van diepte-informatie die kunnen worden
weergegeven in een afbeelding.
- Occlusion / interposition: wanneer het ene object deels wordt verborgen door
een ander object. Het verborgen object wordt dan gezien als verder weg, en ons
visuele systeem vult dit verborgen stuk automatisch in. Het biedt echter alleen
informatie over de relatieve, en niet absolute, afstand tussen de objecten.
- Relative height / height in the plane: hoe dichter een object bij de horizontale
lijn staat, hoe verder weg deze lijkt.
- Relative size: wanneer twee objecten even groot zijn, zal diegene die verder weg
is een minder groot deel van het gezichtsveld in beslag nemen (lijkt dus kleiner).
- Perspective convergence / linear perspective: wanneer parallelle lijnen van de
observeerder vandaan lopen, komen ze dichter bij elkaar naarmate de afstand
toeneemt (vb. treinrails). Uiteindelijk bereiken ze een vanishing point, waarbij de
lijnen samenkomen en objecten niet meer zichtbaar zijn (vaak op horizon).
- Familiar size: wanneer we afstanden schatten gebaseerd op onze eerdere kennis
van de grootte van objecten.
o Experiment Epstein→ observeerders moesten met één oog schatten hoe
ver drie muntsoorten van verschillende grootte, maar gepresenteerd als
dezelfde grootte, van hen vandaan stonden. Ze schatten de muntsoorten
op verschillende afstanden, terwijl deze op gelijke afstanden stonden,
omdat ze hun eerdere kennis van de muntsoorten-groottes gebruikten.
- Atmospheric perspective / aerial perspective: vindt plaats wanneer objecten ver
weg minder scherp lijken en een blauwige tint hebben. Dit komt doordat we bij
verdere objecten door meer lucht een deeltjes heen moeten kijken, zoals stof en
waterdruppels.
o Relative brightness: een object verder weg kan minder licht lijken, doordat
deze een grotere afstand door de atmosfeer af moet leggen.
- Texture gradient / detail perspective: elementen die gelijk
verdeeld zijn in een scene lijken dichter op elkaar te staan
als de afstand toeneemt.
- Shadows: schaduwen die geassocieerd zijn met objecten
kunnen informatie bieden over de locaties van deze
objecten (figuur 10.7). We gaan ervan uit dat licht van
boven komt, wat zorgt voor bepaalde schaduwpatronen.
o Attached shadow: de schaduw die de vorm van een
object definieert. Deze helpen de intrinsieke vorm
van het object te bepalen.
o Cast shadow: de schaduw die wordt veroorzaakt
doordat het object in het pad ligt van de lichtbron.
Deze helpen de relatieve afstanden tussen objecten
te bepalen.
Literatuur: Goldstein & Coren
Vignet A & B: Perceptie van diepte
Twee aspecten van diepteperceptie:
1. Absolute distance: de perceptie van de werkelijke afstand van een object.
- Dit bevat een proces genaamd egocentric localization: schattingen van waar onze
lichamen gepositioneerd zijn relatief tot andere objecten.
2. Relative distance: de perceptie van de relatieve afstanden van een object ten
opzichte van andere objecten.
- Dit bevat een proces genaamd object-relative localizations: schattingen van de
afstanden tussen objecten in de omgeving.
Verschillende theoretische benaderingen voor hoe we een 2D-beeld omzetten in 3D:
• Direct perception: stelt drie assumpties. 1) Alle informatie die we 3D moeten zien, is
aanwezig in het retinaal beeld, of in relaties tussen delen van het retinaal beeld. 2)
De visuele scene wordt geanalyseerd in het brein in termen van gehele objecten en
oppervlaktes, en niet in elementen. 3) De impressie van diepte ontstaat onmiddellijk
wanneer de observeerder de stimulus waarneemt.
• Computational theories (Marr): stellen dat visuele verwerking gelijk is aan informatie
verwerking door een computer.
• Intelligent perception: perceptie is net als andere mentale processen, omdat we
naast de informatie die beschikbaar is op een moment, ook gebruik kunnen maken
van informatie gebaseerd op eerdere ervaringen. Onze percepties zouden zo verder
gaan dan de informatie die is gegeven in het visuele beeld (constructive theories).
De cue approach to depth perception kijkt naar welke informatie het 2D-beeld op de retina
bevat dat het mogelijk maakt om diepte te waarnemen. Volgens deze theorie leren we de
verbinding tussen een diepte-cue en diepte door onze ervaring met de omgeving. Nadat dit
leren plaatsvindt, wordt de associatie automatisch. Wanneer deze diepte-signalen aanwezig
zijn, ervaren we de wereld in 3D. De signalen kunnen worden verdeeld in drie groepen:
1. Oculomotor cues (structural / physiological): cues gebaseerd op ons vermogen om de
positie van onze ogen en de spanning in onze oogspieren te voelen.
• Convergence: wanneer we naar objecten dichtbij kijken, voelen we onze ogen
binnenwaarts bewegen, waardoor we weten dat een object dichtbij is.
• Divergence: wanneer we naar objecten ver weg kijken, voelen we onze ogen
buitenwaarts bewegen, waardoor we weten dat een object ver weg is.
• Accommodation: veranderingen in de vorm van de lens, wanneer we focussen op
objecten op verschillende afstanden. Bij objecten dichtbij voelen we de spieren
aanspannen. Bij objecten verder weg voelen we de spieren ontspannen (platte lens).
, 2. Monocular cues (pictorial depth cues): cues die werken met één oog. Deze bevatten het
eerdergenoemde proces van accommodation, maar ook andere cues:
• Pictorial cues (static): bronnen van diepte-informatie die kunnen worden
weergegeven in een afbeelding.
- Occlusion / interposition: wanneer het ene object deels wordt verborgen door
een ander object. Het verborgen object wordt dan gezien als verder weg, en ons
visuele systeem vult dit verborgen stuk automatisch in. Het biedt echter alleen
informatie over de relatieve, en niet absolute, afstand tussen de objecten.
- Relative height / height in the plane: hoe dichter een object bij de horizontale
lijn staat, hoe verder weg deze lijkt.
- Relative size: wanneer twee objecten even groot zijn, zal diegene die verder weg
is een minder groot deel van het gezichtsveld in beslag nemen (lijkt dus kleiner).
- Perspective convergence / linear perspective: wanneer parallelle lijnen van de
observeerder vandaan lopen, komen ze dichter bij elkaar naarmate de afstand
toeneemt (vb. treinrails). Uiteindelijk bereiken ze een vanishing point, waarbij de
lijnen samenkomen en objecten niet meer zichtbaar zijn (vaak op horizon).
- Familiar size: wanneer we afstanden schatten gebaseerd op onze eerdere kennis
van de grootte van objecten.
o Experiment Epstein→ observeerders moesten met één oog schatten hoe
ver drie muntsoorten van verschillende grootte, maar gepresenteerd als
dezelfde grootte, van hen vandaan stonden. Ze schatten de muntsoorten
op verschillende afstanden, terwijl deze op gelijke afstanden stonden,
omdat ze hun eerdere kennis van de muntsoorten-groottes gebruikten.
- Atmospheric perspective / aerial perspective: vindt plaats wanneer objecten ver
weg minder scherp lijken en een blauwige tint hebben. Dit komt doordat we bij
verdere objecten door meer lucht een deeltjes heen moeten kijken, zoals stof en
waterdruppels.
o Relative brightness: een object verder weg kan minder licht lijken, doordat
deze een grotere afstand door de atmosfeer af moet leggen.
- Texture gradient / detail perspective: elementen die gelijk
verdeeld zijn in een scene lijken dichter op elkaar te staan
als de afstand toeneemt.
- Shadows: schaduwen die geassocieerd zijn met objecten
kunnen informatie bieden over de locaties van deze
objecten (figuur 10.7). We gaan ervan uit dat licht van
boven komt, wat zorgt voor bepaalde schaduwpatronen.
o Attached shadow: de schaduw die de vorm van een
object definieert. Deze helpen de intrinsieke vorm
van het object te bepalen.
o Cast shadow: de schaduw die wordt veroorzaakt
doordat het object in het pad ligt van de lichtbron.
Deze helpen de relatieve afstanden tussen objecten
te bepalen.
