ステレオ立体視と奥行きの知覚

大澤五住 Izumi Ohzawa

ohzawa@fbs.osaka-u.ac.jp

大阪大学 大学院生命機能研究科 脳神経工学講座

視覚神経科学研究室

http://ohzawa-lab.bpe.es.osaka-u.ac.jp Disparity and Depth

真ん中の縦線は周りの４本の縦線と比較してどう見えますか？

アナグリフ　Anaglyph

両眼視差と奥行き感覚

左眼 右眼

左眼像

右眼像

両眼視差

http://okuyuki.photo-web.cc/0anagl.htm

Random Dot Stereogram

Random Dot Stereogram

これに反応する細胞がV1で見つかった （Poggio et al. 1985)　がメカニズム不明

How to Make an RDS

研究方法 Methods

•  Anesthetized and paralyzed cats •  Areas 17 and 18（一次、二次視覚野） •  Extracellular single-unit recordings (spikes)

Experiment Control, On-line Analysis and Data Store

Visual Stimulator

Display

Mirrors

Subject

Electrodes

L

R Amplifiers

and Filters

TCP Socket

Electrical Signal

Data Acquisition

Stimulus Sync

視覚経路

外側膝状体 LGN

一次 視覚野

左眼

右眼

女の人の鼻に注視している両眼と脳

左脳へ

左眼 右眼

注視点 注視点 ●網膜は注視点をとおる見えない線で縦に二分されている。

●左脳は注視点から右側の世界だけを見ている。

●両眼からの情報が大脳の各半球で合流する。

●切れ目とか継ぎ目に気づかないけど？

*　もちろん、右脳についても左右反転しただけで同じ話があてはまる。

左脳の見ている世界

視交差

右目の視野 左目の視野

Barlow, Blakemore, Pettigrew

1967 J. Physiol.

Hubel & Wiesel

LGN Simple

Simple Complex

Hubel と Wiesel のモデル

単純型 細胞

複雑型 細胞

Correspondence Problem

Simple and Complex Cell Responses

Disparity Energy Models

Disparity Energy Model (Eq.)

Fit with 9 free parameters

left right

binocular

Ohzawa I, DeAngelis GC, Freeman RD. (1990) Science 249: 1037-1041.

Disparity Energy Model

Responses

Population Response and Disparity Estimation

Qian and Zhu 1997 Hayashi 2002 XL

XR

Near

Far

Neuromorphic robotic vision that emulates disparity computation in visual cortex Kazuhiro Shimonomura (Osaka University)

The Center for Advanced Medical Engineering and Informatics, Osaka University

http://brain.ele.eng.osaka-u.ac.jp/index_j.html

Tetsuya Yagi (Osaka University) Seiji Kameda (Hiroshima University) Takayuki Kushima (Osaka University)

Disparity energy model (Ohzawa, DeAngelis & Freeman, 1990)

far

near

d=0

Schematic of the model

Left position

Rig

ht p

ositi

on

Disparity energy model is a physiologically plausible computational model of binocular complex cells in V1 and suitably predicts the shape of the binocular receptive fields. In the present robotic vision, binocular disparity is computed based on this model.

(Ohzawa, DeAngelis & Freeman, 1997) Response of the model

Hierarchical implementation of the model

Silicon retina

FPGA

Retina

V1 (Simple cell)

V1 (Complex cell)

Stereo robotic vision platform

Stepping motors

FPGA (field programmable gate array)

Silicon retina cameras

FPGA circuits for disparity computation

Right eye

Left eye

Disparity energy outputs and disparity map

Input image

Simple cell responses

Disparity map

+6

0 -4 -6

far

near

Estim

ated

dis

parit

y

Disparity energy outputs

-6

-4

0

+4

+6

L R

Near

Far

Near

Far

End