Räumliches Sehen

Das räumliche Sehen, auch stereoskopisches Sehen genannt, ist die Fähigkeit, die Tiefe und den Abstand von Objekten wahrzunehmen. Diese Fähigkeit ermöglicht es uns, die dreidimensionale Struktur unserer Umgebung zu erkennen und zu interpretieren. Das stereoskopische Sehen basiert auf der Tatsache, dass unsere beiden Augen leicht unterschiedliche Bilder der Welt sehen, die dann vom Gehirn zu einem einzigen, dreidimensionalen Bild kombiniert werden.

Für diese Lernressource wurde eine WebApp erstellt, die als Editor für Stereoscopie^[1] Lernenden/Studierenden bei der Erstellung von Stereoskopie-Bildern unterstützen soll. Durch die Bereitstellung oder Aufnahme von Bildern für das linke bzw. ein um den Augenabstand horizontal nach rechts verschobene Aufnahme für das rechte Auge kann man mit der WebApp Anaglyph 3D oder Stereoskopiebilder erzeugen, die das räumliche Sehen als Lerngegenstand behandeln. In dieser Lernressource im Detail behandelt werden.

• Binokulares Sehen: Die beiden unterschiedlichen Bilder vom rechten und linken Auge werden durch Bildverarbeitungsprozesse im Gehirn zu einem einziges wahrgenommenen Bild verarbeitet. Dies erlaubt es, räumliche Tiefe und die Distanz zu Objekten zu erkennen.
• Disparität: Die leichten Unterschiede in den Einzelnbildern, die von jedem Auge gesehen werden, aufgrund der unterschiedlichen Positionen der Augen.
• Konvergenz: Die Fähigkeit, dass Augen abgestimmt bestimmten Objekt zu folgen, um diese im Blickfeld des Betrachters zu halten.
• Akkommodation: Die Anpassung der Augenlinse, um ein scharfes Bild auf der Netzhaut zu erzeugen.

Aufgaben zur Erkundung des Stereoskopischen Sehens Aufgabe 1: Wechselndes Öffnen und Schließen der Augen

Ziel dieser Aufgabe ist es, die Unterschiede in den Einzelbildern beider Augen in einer kleinen Wahrnehmungsübung zu erkennen.

• Setzen Sie sich, um die eigene Bewegung im Raum zu minimieren.
• Halten Sie Ihren Finger 40-50cm Entfernung vor Ihrem Auge und versucht Ihren Finger vor einem strukturierten Hintergrund (z.B. Kachelmuster, Tür mit deutlicher Maserung, ...) zu betrachten.
• Schließen Sie Ihr rechtes Auge und betrachten Sie das Objekt nur mit Ihrem linken Auge.
• Schließen Sie dann Ihr linkes Auge und öffnen Sie Ihr rechtes Auge.
• Wiederholen das in schnellen Wechsel und betrachten Sie die Veränderung in den Einzelbildern.

• Welche Unterschiede haben Sie in den Bildern bemerkt, die von jedem Auge gesehen wurden?
• In welche Richtung haben sich die wahrgenommene Position der Objekte in Bezug auf den Finger verschoben, wenn Sie zwischen beiden Augen wechseln?
• Wie tragen diese Unterschiede zur Wahrnehmung der Tiefe und des Abstands bei?

Ziel dieser Aufgabe ist es, die Produktion von stereoskopischen Bilder zu verstehen und mit unterschiedlichen Techniken die Wahrnehmung der Tiefe zu verstehen, dabei kann z.B. ein Anaglyph-Bild, das mit einer Rot-Cyan-Brille betrachtet werden kann).

Nehmen Sie mit ein stereoskopisches Bildpaar mit Ihrer Kamera auf

• Laden Sie die Einzelbilder für das rechte und linke Auge in den Editor4Stereoscopy
• Im transparenten Zugmodus kann man die Einzelbilder übereinanderlegen und bei einem gut identifzierbaren Bildpunkt (Ecke der Holzbank - Demobild) in beiden Einzelbildern zu Deckung bringen.
• Erzeugen Sie dann z.B. ein Anaglyph-3D-Bild.
• Betrachten Sie das die horizontale Verschiebung der Objekte in Abhängigkeit von der räumlichen Tiefe nach rechts bzw. links ohne die Brille und analysieren Sie die Unterschiede zwischen den beiden Bildern.
• Setzen Sie dann die Rot-Grün-Brille bzw. Rot-Cyan-Brille auf und betrachten Sie das Anaglyph-3D-Bild.
• Wechseln Sie die Filter vor dem jeweilige Auge (1. Rotfilter rechtes Auge, 2. Rotfilter vor linkem Auge)

• Beschreiben Sie, wie sich Ihre Wahrnehmung des Bildes verändert hat, wenn die Farbfilter für das Anaglyph-3D-Bild getauscht werden.
• Warum liefert nur eine Farbfilterzuordnung eine gute räumliche Tiefenwahrnehmung, nachdem Sie die Brille aufgesetzt haben.
• Begründen Sie, welcher Zusammenhang zwischen rote Farbe für das Bild für das rechte Auge und dem Farbfilter für das rechte Auge bei der Rot-Grün-Brille besteht.

Analysieren Sie, bei welchen Tieren beide Augen nach vorne zeigen (z.B. bei Eulen) und bei welchen Tieren an beiden Kopfseiten zu finden sind (z.B. bei Pferden). Ein Chamäleon kann die Augen unabhängig voneinander bewegen, um einerseits den Raum möglichst gut in 360-Grad beobachten zu können und andererseits bei nach vorne gerichtetem Augenpaar auch stereoskopisches Sehen zu ermöglichen.

Das stereoskopische Sehen ist eine wesentliche Fähigkeit, um räumliche Tiefe wahrnehmen zu können und mit dieser Tiefenwahrnehmung Objekte im Raum gezielt greifen zu können oder sich bewegenden Objekte im Raum gezielt ausweichen zu können. Insgesamt ermöglicht das räumliche Sehen, die Welt in drei Dimensionen zu sehen und sich diese Welt gezielt bewegen zu können. Durch das Verständnis der Grundlagen und das Durchführen der Aufgaben können Sie die Mechanismen hinter dieser Fähigkeit in Experimenten verstehen und erkennen, wie wichtig die Zusammenarbeit beider Augen für die Wahrnehmung der Tiefe und des Raums ist.

1. ↑ Bert Niehaus (2025) Editor for Stereoscopy - Github Repository: https://www.github.com/niebert/editor4stereoscopy - WebApp URL: https://niebert.github.io/editor4stereoscopy (created 2025-04-01, accessed 2025-04-01)

• stereoskopisches Sehen
• Anaglyph 3D
• 3D-Modellierung
• Photogrammetrie
• Fluchtpunktperspektive
• Stereoskopie