[实用新型]游动效应及距离判断错觉演示仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种飞行训练设备，具体涉及一种用于演示夜间飞行过程中两种视性错觉的夜视训练设备。

背景技术

夜间飞行在民用航空中非常常见，在军事领域中更具有特殊意义。自人类开始航空活动以来，飞行错觉就一直困扰着飞行工作者及研究者，且至今未得到有效解决。当亮度环境降低时，视觉的生理功能发生了一系列变化，良好的视敏度及色觉功能将不复存在，周边环境中用以提供判断、参考的信息减少，由此引发的视性错觉严重威胁飞行安全。尽管进行了大量研究，对于绝大多数夜间视性错觉发生的机制，仍然不是十分清楚，因此，通过训练使飞行员对常见的夜间视性飞行错觉有所了解非常必要。

按照广泛接受的视觉双重学说，视杆细胞负责非常暗的照明水平下的视觉(暗视觉)，而视锥细胞的功能为较高亮度水平下的视觉(明视觉)。明视觉提供颜色视觉及解析精细细节(20-20或更高)的能力，但是只有在良好的照明情况下起作用。暗视觉的内容为低品质的；由减少的分辨率限制(通常20-200或更少)并只能提供区分从黑到白色调差别的能力。这种双重感受器系统使得人眼具有了对环境亮度水平较大范围的敏感性。在最大明视觉及最小暗视觉范围内，人眼具有在亮度变化1,000,000,000倍范围内有效作用的能力。人眼的敏感性能随照明变化自动调整。视杆细胞能起作用的最弱光强大约为10^-6毫朗伯，而视杆细胞的阈值相当于阴天无月光夜晚的亮度。能引起视锥细胞起作用的最低亮度为10^-3毫朗伯，即视锥细胞阈值，粗略的相当于伴有50％月光夜晚的亮度。

1.游动效应

是指在黑暗环境凝视静止微光时，将会感知到其运动的现象。即黑暗环境下凝视点状光源，尽管这个微光是静止的，但是却被感知为运动的。产生这种错觉的确切原因未知，可能为眼的微小定位运动及缺少正常情况稳定视觉感知的环境参照有关。游动效应也可在存在两个微弱光源时发生，但当三个或更多光源出现时，该现象消失。飞行员夜航时会将星星或地面光源误认作其他飞行器，从而导致定向障碍，引起致命后果，飞行员应对这种错觉有所了解。为减少游动效应的不良影响，飞行员夜航时应增加扫视而不是去凝视光源或增大光源强度(如果可能的话)，以避免错觉产生。

2.距离判断错觉

人们通过投射于视网膜上的2D图像线索感知3D环境，这些线索包括源于透视投影效果的视觉信息、立体(双眼)信息及单眼信息。任何情况下，环境提供了大量线索，这些线索可被大脑通过处理及派生而应用。

(1)视觉信息

对于3D环境感知的线索首先来源于眼的位置，Palmer称之为视觉信息，视觉信息线索的第一种类型为调节，Palmer定义调节为眼睫状肌通过临时改变晶状体形状以控制其视觉焦点的过程。通过调整焦点及晶状体厚度，视觉系统感知目标的绝对距离，这种方式只对深度为6-8英尺的距离有效。视觉信息线索的第二种类型为会聚，会聚也是感知目标的绝对距离的一种方式，当双眼聚焦或凝视于一定距离的目标时，双眼会聚的视线形成的角度提供了深度线索，当物体较近时这个角度较大，当物体较远时角度较小，与调节一样会聚功能只对较近距离有用。

(2)立体信息

对于3D环境感知的第二类线索为立体信息，Sedgwick定义立体信息或立体视为感知来自双眼单独视野间存在的差异。目标越近这种双眼间的差异越大，目标越远，差异越小。另外一种立体信息称之为达芬奇立体视(Da Vinci stereopsis)，达芬奇立体视为双眼观察目标时，目标只有部分呈现于任意眼的视野之中，这类单眼视野中总是部分出现的表面更远，达芬奇立体视提供了深度信息，这种信息提供了绝对距离估计的线索。

(3)单眼信息

对于3D环境感知的第三类线索为单眼信息，一些关于距离估计的线索源于单一视网膜影像。运动是感知距离的一种方式，一般称作运动视差。Palmer定义为由于运动引起的固定点对应两眼深度微小不同。另外一个方式为透视投射，即观察者从平面2-D图像捕获线索感知3-D空间。透视投射基于几何规律并包含一系列线索：1)平行线的会聚或线型透视；2)相对于地平线的位置；3)相对大小及熟悉的尺寸；4)纹理梯度；5)闭塞(occlusion)；6)阴影；7)空气或大气透视。

目前尚未见到针对游动效应及距离判断错觉等夜间视性错觉的演示装置，这类装置的匮乏不利于夜间视觉生理训练的开展。

发明内容

为了解决夜间视觉生理训练存在的问题，本实用新型提供一种游动效应及距离判断错觉演示仪。