Cyclops - Probleme mit der Tiefenwahrnehmung

Angeblich kompensieren Vögel (diejenigen, deren Augen seitlich am Kopf sitzen) das monokulare Sehen durch schnelle Kopfbewegungen, wobei ihr Gehirn Bilder aus mehreren Winkeln zu einem 3D-Bild zusammenfügt.

Von http://www.ducks.org/conservation/waterfowl-research-science/a-birds-eye-view

Eine andere Möglichkeit, wie Vögel das monokulare Sehen kompensieren, sind schnelle Kopfbewegungen. Durch schnelles Bewegen des Kopfes von einer Seite zur anderen können Vögel ein Objekt mit einem Auge schnell hintereinander aus zwei verschiedenen Winkeln betrachten. Dadurch entsteht ein dreidimensionales Bild und die Tiefenwahrnehmung wird stark verbessert. Obwohl es bei Enten schwer zu sehen ist, kann dieses Verhalten leicht bei einer zurücktretenden Gans beobachtet werden, wenn der Vogel seinen Kopf von einer Seite zur anderen schwenkt, um die Entfernung, den Ort und den Zeitpunkt seiner Landung zu beurteilen.

Ihre Zyklopen (Zyklopen?) könnten dasselbe tun. Sie konnten im Vorbeigehen mit dem Kopf nicken, als würden sie zu einer inneren Musik grooven. Dies würde sie nicht daran hindern, auch zu interner Musik zu grooven. Oder sie könnten ihre Köpfe wie ein Schlangenbeschwörer von einer Seite zur anderen schwenken. Oder drehen Sie sie von links nach rechts, als ob Sie ständig nein sagen würden. Es gibt viele Kopfbewegungen, die Ihr Zyklop machen könnte, die alle die Position des Auges verändern und so 3D-Bilder ermöglichen. Ich ermutige Sie, sie alle in Anwesenheit von Freunden auszuprobieren, möglicherweise mit einem Zyklopenauge, das an Ihre Brille geklebt ist. Entscheiden Sie, was am besten zu Ihrer Welt passt.

Trotz Wills ausgezeichneter Antwort fühle ich mich gezwungen, mir selbst zu antworten, da ich diese Frage nur ein paar Tage zuvor in Biologie gestellt hatte und die Frage mich auch begeisterte. Unser Körper ist so gebaut, dass er mehrere Checks hat, die uns helfen. Denken Sie an all die Menschen auf der Welt, die auf einem Auge blind sind. Sie alle sind in der Lage, leicht zu gehen und die Tiefe zu beurteilen, da wir mehrere Kontrollen durchgeführt haben:

Brennweite: Wenn Sie versuchen, etwas sehr Nahes und dann etwas sehr Weites zu sehen, werden Sie feststellen, dass Ihre Sicht etwas verschwommen wird, da Ihr Auge neu fokussieren muss. Ein einzelnes Auge wäre in der Lage, die Entfernung eines Objekts zu bestimmen, indem es beurteilt, wie stark es neu fokussieren muss, um ein Objekt zu sehen.

Vorkenntnisse: Wenn Sie die Höhe eines Objekts kennen, können Sie dessen Entfernung und die Objekte in der Umgebung relativ schätzen.

Relative Geschwindigkeiten: Nähere Objekte bewegen sich schneller als weiter entfernte Objekte und dies kann zur Beurteilung der Geschwindigkeit verwendet werden. Wenn zum Beispiel ein Auto auf Sie zukommt, scheint es aus der Ferne langsam zu fahren. Wenn es Sie jedoch erreicht, bewegt es sich (visuell) sehr schnell. Ihr Gehirn kombiniert die Änderung der Geschwindigkeit und Größe des Objekts, um seine Tiefe zu beurteilen.

Perspektive: Parallele Linien laufen in unendlicher Entfernung zusammen. Unser Gehirn verwendet dies instinktiv, um die Tiefe zu messen. Beispielsweise wird ein Pfad schmaler, je weiter er von Ihnen entfernt ist. Ihr Gehirn verwendet dies automatisch, um zu erkennen, dass sich der Weg weiter von Ihnen entfernt.

Es gibt noch mehr Möglichkeiten, wie unser Gehirn solche Dinge registriert, die hier zu finden sind, wie Krause mir gezeigt hat.

Aber ... nichts ist perfekt. Natürlich lässt sich ein Zyklop täuschen. Menschen können das jedoch auch, wie wir an den unzähligen optischen Täuschungen sehen, die Künstler oft gerne erstellen. Eine interessante optische Täuschung ist ein Ames Room, von dem ich kürzlich erfahren habe. Es täuscht Ihre Tiefenwahrnehmung und könnte eine interessante Sache sein, die Sie untersuchen sollten.

Tolle Frage!

Menschen haben ungefähr zwei Dutzend verschiedene Methoden, um die Entfernung zu einem Objekt einzuschätzen . Nur zwei davon ( Stereopsis , die relative Verschiebung eines Objekts vor dem Hintergrund, und Konvergenz , das Ausmaß der Verschiebung nach innen, das erforderlich ist, um das Objekt im Sichtfeld beider Augen zu zentrieren) hängen davon ab, zwei Augen zu haben.

Ihr Zyklop verfügt über die folgenden Techniken, um die Entfernung zu einem Objekt einzuschätzen:

• Akkommodation : Die Menge an Fokusverschiebung, die erforderlich ist, um das Objekt scharf zu stellen. Wenn Ihr Zyklop das stereotype einzelne riesige Auge hat, wird er auf diese Weise weitaus besser als Menschen die Entfernung einschätzen können.
• Bewegungsparallaxe : Der Grad, in dem sich ein Objekt vor dem Hintergrund bewegt, wenn der Zyklop seinen Kopf bewegt.
• Luftperspektive : Bei entfernten Objekten ist dies der Grad, in dem das Objekt seine Farbe aufgrund atmosphärischer Effekte ändert.
• Größe: Die Entfernung zu einem Objekt bekannter Größe lässt sich daran ablesen, wie klein es aussieht.

Darüber hinaus gibt es etwa ein Dutzend Techniken (Perspektive, Okklusion, relative Größe usw.) zur Bestimmung des relativen Abstands zweier Objekte.

Für alle Interessierten, um Wills Antwort zu erläutern: Es wurde 2011 entdeckt, dass Vögel einen sogenannten optischen Fluss verwenden, um die Entfernung zu bestimmen.

Beim Computersehen verfolgt der optische Fluss die scheinbare Bewegung von Punkten, wenn sich ein Beobachter durch eine Szene bewegt. Dieses Bild verfolgt die Position ähnlicher Punkte zwischen zwei Frames in einem Video. Beachten Sie, dass sich weiter entfernte Punkte nicht so stark zu bewegen scheinen. Punkte, die sich zwischen Einzelbildern nicht so stark ändern, werden als weiter entfernt angenommen.

In dem Experiment wurde ein Vogel dazu gebracht, zwischen zwei Wänden zu fliegen. Die Wände hatten entweder vertikale oder horizontale Streifen. Wenn man sich durch diesen Flur bewegt, bewegt sich die Wand mit den vertikalen Streifen am Betrachter vorbei, was eine optische Flussverfolgung ermöglicht. Wände mit den horizontalen Streifen würden sich jedoch nicht verändern, wenn der Vogel flog; in freier Wildbahn würde dies bedeuten, dass das Objekt weit entfernt ist (wie wir bereits bei der Beschreibung des optischen Flusses gesehen haben).

Es wurde festgestellt, dass die Vögel immer in der Mitte flogen, wenn beide Wände ( A ) vertikale Streifen hatten (beide Augen konnten eine optische Flussverfolgung verwenden). Wenn eine Wand jedoch horizontale Streifen hatte ( B und C ), flog der Vogel mit diesen horizontalen Streifen viel näher an die Wand heran. Da sich das Muster nicht zu ändern schien, als sich der Vogel durch die Halle bewegte, nahm der Vogel an, dass die Wand weiter entfernt war als er war.

Für diejenigen, die daran interessiert sind, lautet der Name des Papiers Optic Flow Cues Guide Flight in Birds. Es gibt auch ein Video, das sie beim Fliegen zeigt.

tl;dr Um die ursprüngliche Frage zu beantworten, scheinen sich nähere Objekte mehr zu bewegen als weiter entfernte Objekte. Die optische Flussverfolgung wäre absolut eine praktikable Methode für einen Zyklopen (oder jedes Tier mit monokularem Sehen), um die Entfernung zu verfolgen.

Es gibt viele Optionen für die Tiefenwahrnehmung ohne binokulares Sehen, aber Chamäleons sind wahrscheinlich Ihr bestes Modell für einen Zyklopen. Im Gegensatz zu den meisten Tieren haben Chamäleons eine Trennung zwischen ihrem Knotenpunkt – dem Punkt, an dem Linien Verbindungspunkte in der Szene und entsprechende Punkte im Bild schneiden – und dem Rotationszentrum, dem Punkt, um den sich das Auge dreht. Das bedeutet, wenn ein Chamäleon sein Auge bewegt, bewegen sich Bilder auf seiner Netzhaut mehr, wenn sie näher sind, wodurch sie die Entfernung von Objekten bestimmen können.

Im Gegensatz zu Vögeln und Schlangen, die eine Tiefenwahrnehmung nur erreichen können, indem sie ihren ganzen Kopf hin und her bewegen, kann ein Chamäleon – oder ein Zyklop – eine Tiefenwahrnehmung erreichen, indem sie allein ihr Auge bewegt.

Als jemand, dem es medizinisch gesehen an Tiefenwahrnehmung mangelt, kann ich Ihnen versichern, dass Ihr Gehirn auf verschiedene Weise lernt, automatisch zu kompensieren:

Der Maßstab entfernter Objekte wird an den „bekannten“ Maßstab solcher Objekte angepasst, um ungefähr die Entfernung zu erhalten.
Auf große Entfernungen ist die atmosphärische Unschärfe ein echter Faktor.
Überlappende Objekte können ein gutes Gefühl für die relative Entfernung vermitteln.
Auseinanderlaufende/konvergierende Linien sorgen für Perspektive.

Wirklich, wie funktioniert Ihre Tiefenwahrnehmung, wenn Sie etwas auf einem Flachbildschirm betrachten, das mit einem „Auge“ (Kamera) aufgenommen wurde? Es ist wirklich nicht so lähmend, wie man denken könnte!

Modellieren Sie einen Aspekt ihrer Sicht darauf, was Fledermäuse und Delfine zur Echoortung verwenden. Das normale menschliche Sehvermögen ist vollkommen passiv. Die Augen empfangen nur Licht. Echoortung ist aktiv. Ein Impuls wird ausgesendet, und die Flugzeit von der Rückkehr des Impulses wird gemessen. Lassen Sie Ihren Zyklopen ein kurzes, helles, möglicherweise infrarotes oder ultraviolettes Licht aussenden, wenn er blinzelt oder die Augen zusammenkneift.

Dies könnte in einen Teil der Handlung oder Handlung eingearbeitet werden. Wenn der Zyklop den riesigen Felsbrocken aufhebt und sich darauf vorbereitet, ihn zu schleudern, beginnt er schneller und schneller zu blinken, während er weitreichende Daten aufbaut. Seine beabsichtigten Ziele werden immer unruhiger, als sie wissen, dass der Felsbrocken auf sie zukommt. Als Gegenmaßnahme könnten diejenigen, die gegen Zyklopen kämpfen, ein Glas mit hyperlumineszierenden Glühwürmchen tragen, deren Emanationen die Tiefenwahrnehmung der Zyklopen verwirren.

Ergänzend zu dem, was über die Unterbringung gesagt wurde: Bei hellem Licht ziehen sich unsere Schüler zusammen. Dies erhöht die Schärfentiefe und macht die Akkomodation für die Beurteilung der Entfernung weniger nützlich. Unsere technologische Antwort darauf sind Sonnenbrillen. Sie reduzieren die Lichtintensität, wodurch sich die Pupillen erweitern, was die Schärfentiefe verringert, sodass sich Ihre Augen sorgfältig auf das konzentrieren müssen, was Sie sehen. Ihre Zyklopen könnten eine biologische "Sonnenbrille" in ihr Auge eingebaut haben. Außerdem könnte ihre Netzhaut sehr lichtempfindlich sein – viele Stäbchen. Dies würde ihre Sehschärfe verringern, also machen sie ihr Auge groß, um dies auszugleichen (wie die Augen eines Riesenkalmars). Unter Verwendung der Erdbiologie würde dies das Farbsehen Ihrer Zyklopen einschränken.

Schlangen haben ein Problem mit der Tiefenwahrnehmung, das sie lösen, indem sie ihren Kopf von einer Seite zur anderen bewegen, während sie ihre Beute betrachten, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie weit sie entfernt ist. Wenn ein Schlangenbeschwörer eine Schlange „bezaubert“, versucht die Schlange beim Tanzen herauszufinden, wie weit der Schlangenbeschwörer entfernt ist, damit sie sie angreifen kann. Der Schlangenbeschwörer bewegt sich auch von einer Seite zur anderen, was die Schlange daran hindert, herauszufinden, wie weit er entfernt ist, und anzugreifen. Das Spielen des Instruments tut nichts anderes, als dass es so aussieht, als würde der Charmeur die Schlange mit Musik hypnotisieren. Wie dem auch sei, ihr Zyklopen könntet die Entfernung auf die gleiche Weise berechnen, indem ihr euch von einer Seite zur anderen bewegt, und ihre Feinde könnten einem Angriff ähnlich wie der Schlangenbeschwörer ausweichen.

Als Erwachsener, der nur ein funktionierendes Auge hat, lautet Ihre Antwort: Ja, es würde die „Tiefenwahrnehmung“, wie sie die meisten Menschen kennen, vollständig verhindern. Ich kann Ihnen sagen, dass sie sich, da sie stereoskopisches Sehen nie gekannt haben, an die gleichen Arten von Möglichkeiten angepasst haben werden, die ich verwende, ob sie sich in einem überfüllten Raum bewegen, Auto fahren oder ein Frisbee fangen ... vergleichbare Größe, Schärfentiefe, viele der anderen Methoden, die in den hervorragenden Antworten oben erwähnt wurden.

Es gibt viele Menschen, die nur ein Auge haben (mich eingeschlossen), aber nicht wesentlich mit der Tiefenwahrnehmung zu kämpfen haben. Es gibt viele andere Möglichkeiten, die Tiefe zu beurteilen, als mehrere Augen mit einer Grundlinie dazwischen zu verwenden. Größe, parallele Linien, Schatten, Verfärbung (Streuung) sind nur einige der vielen Techniken, die alle Menschen unbewusst in Verbindung mit Bi-Angulation anwenden. Menschen mit nur einem Auge sind gezwungen, sich stärker auf diese anderen Techniken zu verlassen, aber die Situationen, in denen Sie ohne Bezugnahme auf Ihr Urteilsvermögen und die Tiefenschärfe von innen beobachten, sind tatsächlich sehr begrenzt. Okay, Pilot zu sein ist vielleicht schlecht beraten, aber darüber hinaus. Außerdem sind Entfernungsmessgeräte keine Seltenheit und könnten leicht in Dinge wie Flugzeuge eingebaut werden (was sie sicherlich bereits sind).

Ich würde gerne glauben, dass Zyklopen keine Probleme mit der Tiefenwahrnehmung haben, weil ihre Augen mehrere Linsen oder Iris haben; ziemlich sicher, dass ihre Augenkonstruktion anders wäre. Man muss sich fragen, warum die Natur ein Wesen mit einem Auge bevorzugt. Wenn das einzelne Auge nur eine seltsame Mutation ist, dann sollte es eine erstaunliche Eigenschaft haben, die es der Art ermöglicht, zu überleben.

Sie könnten sie jedoch zu einer Art machen, die in Umgebungen mit wenig Licht lebt. Es gibt einige Kopffüßer mit großen Augen, die dies tun. Wenn Sie dies tun, könnten Sie das Sehen zu einem sekundären Sinn machen und sich keine Gedanken über ihre Fähigkeit machen, große Entfernungen zu sehen. Lassen Sie sie sich einfach mithilfe der Echoortung zurechthören und dann mit ihren mikroskopähnlichen Augen überblicken, was sich unmittelbar vor ihnen befindet.