5. 立体视觉
一．概述：
立体视觉是人眼最高一级视功能，是对三维空间、景深、运动物体的速度及方位等的视觉感觉。在一定程度上改变双眼的注视角度仍有良好的立体视觉。立体视觉必须建立在双眼视机能正常的基础上，单眼通过视觉学习只具有层次感，并不具备完整的立体视觉。 立体视觉的解剖和生理基础：
1． 双眼大部分视野重叠：
在人眼视野中，每个单眼都有颞侧90°，鼻侧60°，上方55°，下方70°的视野范围。因此双眼存在120°的视野重叠部分。正是由于这部分的视野重叠区形成的视差建立了立体视觉。
2． 视神经在视交叉处半数交叉到对侧视束：
视交叉是两侧视神经交汇处，呈长方形，是横径约为12mm 、前后径8mm 、厚4mm 的神经组织。此处的神经纤维分两组，来自两眼视网膜鼻侧部的纤维交叉之对侧，来自颞侧的纤维不交叉。由于双眼看目标的角度不同，可看到不同的影像侧面，将颞侧的1/2影像与对侧鼻侧1/2视信息混合重组可以使每一侧视中枢均对影像全面分析，这是立体视生理的选择。
3． 双眼外肌协调运动：
眼外肌的协调运动是保证双眼始终注视目标，在视差的作用下建立立体视觉。眼外肌的协调首先保证了双眼视野准确的重叠，其次保证双眼在运动的状态下视野也能够准确重叠。
二．双眼单视圆（Vieth –Muller 圆）：
假如视网膜对应点是严格的几何对称点，那么它们在外界空间投射的位置就组成了双眼单视圆。它为通过注视点和两眼如同中心的几何圆。在该圆上的任何一点至两眼的夹角均相等，均成像于两眼的视网膜对应点上，看起来为单个物体。物点若在该圆之外，其与两眼的夹角将不等于注视点于两眼的夹角，则物像将成像于两眼视网膜非对应点上，理论上不在为单视。即固视点在双眼形成对应点，对应点在周边一定范围内形成对应圈，只要双眼主视向眼端位于圈内，就会形成双眼单视。
三．双眼单视区（Panum ’s area）和双眼单视空间（panum ’s space）：
双眼单视区是之一眼视网膜的某一区域中的任意一点，与对侧眼视网膜的某一特定点同时受刺激时，将产生双眼单视。这不同于视网膜对应的点与点对应，而是点对区对应。它不但产生立体视，而且在眼运动不甚准确时，也能融像，不至于出现复视。
双眼单视空间是双眼单视区在外界空间的投射，其范围包括单视圆前后区域，落在其中的物体仍能单视。
四．立体视觉原理：距固视点（在固视圆上的任意一点）较近的一定范围内为双眼单视区，而距固视点（在固视圆上的任意一点）较远，单视区以外的地方为生理复视区，复视区有同侧性复视区（在单视区远离人眼的一侧的远复视区），和交叉性复视区在（单视区离人眼较近一侧的，近复视区）。在远复视区与单视区及近复视区与单视区的交界处，在视觉生理和心理的参与下产生两个个不发生干扰的复像区，复像区的存在形成了立体视觉。
五．立体视的检查：
立体视觉的检查方法有多种，常见的有偏振立体视觉检查图，双色立体视觉检查图，偏振随机点阵图，红绿随机点阵图，多尔曼深度计等等。这里介绍两种常用的检查方式。
1． 多尔曼深度计：
多尔曼深度计是中间为两根竖直的圆柱体，间距6cm ，一根固定一根可以在绳子的拉动下前后移动。观察者在6米处拉动绳子，尽量使得两杆之间的前后距离最小。之间的距离差可以计算成立体视锐度。计算公式为：立体视锐度＝（瞳距mm ×两棍之间的前后距离）/测量距离6000mm 。
2． 投影偏振立体视标：
这是验光中常用的立体视觉检查方法，分为四视标和两视标立体视标两种，由于厂家不同在立体视标的设计上也存在一定差异。在这里列举一种典型的设计。
二视标立体视标：为中间一个圆点，上下各有两条平行分开的垂直等长的竖线条。在右眼135°左眼45°偏振片的作用下，左眼看到上面左侧的线条和下面右侧的线条，右眼看到上面右侧和下面左侧的线条，双眼同时能够看到圆点，上方的线条在平行视差的作用下向圆点后方凹陷成一条直线，而下方圆点在交叉视差的作用下向圆点前方凸起成一条直线，形成圆点下方线条近，圆点上方线条远，圆点的位置在两条竖线之间的立体影像。上方凹陷线条的深度量值为2.1′，下方凸起线条的深度量值为1.1′。若上方线条延时凹陷提示双眼存在共同性内隐斜，若下方凸起延时，则提示双眼存在共同性外隐斜。
六．平面立体视觉的成因：
立体视觉复像区的存在使双眼看到的物体有了立体感和层次感。在平面视野中模拟立体视觉复像区的条件，可在视心理上产生类似立体视觉的效果。但是这仅仅是类似。单眼并不建立立体视觉，而是通过视觉学习建立对空间形态的判断。双眼横向视差的产生是建立立体视觉的原因，这样的观点已经被随机点立体图所证实。但是，很多人认为单眼也存在立体视觉。实际上这是在视觉学习中对环境因素、心里暗示和物理学因素等引发的视觉现象学习所造成的结果。它包括大小知觉恒常性、物体的遮挡、光照与阴影的分布、颜色分布、显性透视、运动视差、空气透视等。
大小知觉恒常性：这是指人在视觉学习的过程中通过物体距离与大小对之间的关系来判断物体的位置的方法。例如：同一物体近大远小。大小恒常性的认识取决于物体的大小和距离。他们与视网膜像的关系是，视网膜像的大小与物体的大小成正比，与物体的距离成反比。
物体的遮挡：环境中物体的相互遮挡，是人眼判断位置前后关系的重要因素。被遮挡的物体比遮挡物要远。
光照与阴影的分布：视觉经验告诉我们，东西越近越是明亮清晰，越远就会显得越灰暗。光照和阴影更能体现出层次感，因此，摄影作品和艺术作品中非常强调用光线和阴影，亮度和灰度来表现层次感。
颜色分布：在视觉经验中，除了亮度明暗着景物的远近，颜色也在其中起这一定的作用。一般的视觉经验为远处的颜色偏向于暗淡的灰色调。而近处的物体则呈现出鲜艳明快的色调。因此人们会习惯的认为鲜艳明快的颜色距离近，而暗淡的灰色调则距离远。画家往往利用颜色分布和明度深浅来表现画面的深度透视感。
空气透视：视觉学习中我们知道近处的东西清晰，远处的东西模糊。但是有时由于空气质量的原因引起能见度的下降，从而影响空间距离的判断。例如：同意个距离上的一个城市建筑物，在晴朗的造成会觉得距离近，而在阴雨天或有薄雾的清晨则会感觉较远。
线性透视：之空间目标在平面上的几何投影。如向远处延伸的铁轨，大陆两边的行道树等，都蕴含着强烈的显性透视，以此很容易判断空间的远近。
运动视差：当远处的目标在无遮挡的情况下与观察者相对静止时，是很难判断他们距离远近的。而一旦观察者与物体之间发生了位移，判断起来就容易多了，近处的物体相对移动速度高于远处的物体。
视觉学习只能帮助单眼视者建立简单的层次感，单眼能够对视觉学习中所建立的大小知觉恒常性、物体的遮挡、光照与阴影的分布、颜色分布、显性透视、运动视差、空气透视等概念，来完成视觉的判断。然而这样的判断于双眼视觉建立的立体视觉是完全不同的。