物体的透明度降低了人类对三维形状的感知

日本丰桥科技大学发现，当人们判断物体的厚度时，具有玻璃般透明光学特性的物体会被认为比实际更平坦。这一发现可能对日常应用很有用，比如帮助低视力或自动驾驶的人行走的设备。

由计算机科学与工程系研究生Masakazu Ohara领导的研究团队;电子跨学科研究所副教授Koida Koida;澳大利亚新南威尔士大学(University of New South Wales)的副教授朱诺·金(Juno Kim)发现，当人们判断物体的厚度时，具有玻璃般透明光学特性的物体会被认为比实际更平坦。

以前已知由金属或光泽材料制成的物体被认为比它们所在，但现在目前的研究发现，令人惊讶的是透明性能具有相反的效果。对厚度判断有助于判断的图像提示的结果表明，人类可以基于局部亮度对比度的区域变化形式的图像特征感知厚度。利用这种计算模型，现在可以预测由人类误解3-D对象的图像的类型，这可能对日常应用（例如设备）有用，例如有助于为具有低视力的人行走自动驾驶。

物体表面的纹理对产品开发也非常重要，因为它能吸引人类的感官(如视觉和触觉)。我们可以从纹理的外观中推断出很多信息。例如，对地面滑的感知与表面的光泽和对表面材料组成的感知有关，但如果这种感知估计是错误的，在行走或驾驶时可能会发生事故。此外，当表面光泽或透明度被曲解时，地面上的凸起也可能被曲解。人类只需扫一眼就能识别表面的纹理和光学特性，尽管所需的神经处理过程非常复杂。因此，了解眼睛和大脑为我们提供纹理体验的机制继续产生重大的兴趣。

当人类的大脑观察一个物体时，它试图处理和理解击中物体的光照、物体的三维形状和表面的光学特性。当然，图像是通过这三种元素的物理和精确结合而产生的。然而，研究视觉系统如何处理这三种元素仍然是一个根本性的难题。有很多报道表明，人们的看法不一定正确。例如，如果一个表面是光滑的，并与无光泽的哑光表面相比，据报道，物体上的凸起应该显得夸张(Mooney & Anderson, 2014;发表在当代生物学)。

光泽是与来自物体表面的光的反射有关的光学现象。然而，透明折射的性质也是物体的光学现象。无论透明度是否是基本财产，调查尚未对透明性质和三维对象的感知进行。因此，该研究组将透明性能与传统的遮罩和光泽表面进行了比较，以了解不同的材料如何影响3-D形的感知。

实验参与者观看电脑生成的球形物体(图1)显示在电脑屏幕上，他们被要求估计沿深度方向的厚度。制备了许多不同厚度和表面材料的物体进行比较。因此，使用透明材料构造的物体被认为比使用相同形状但不同材质的物体更平坦(图2)。即使在以下情况下，这种效果也会持续出现:i)物体形状有凸起，ii)改变虚拟光照环境，iii)改变物体大小，iv)左右移动，v)单眼观察。上述结果表明，透明特性以不同的方式影响人们对三维物体形状的感知，包括漫反射和镜面反射。

研究小组还分析了这些图像，以确定物体图像中的何种线索有助于人们对厚度的感知。产生最准确的厚度感知的因素是图像中局部对比度的区域变化量。局部对比度是图像小区域内像素的均方根(RMS)对比度，这种计算类似于视网膜和大脑早期视觉区域的神经元所进行的计算。区域变化计算为上述RMS对比值在大视场范围内的总和的变化。

研究小组发现，透明材料的特性会导致物体的三维形状被低估。然而，目前还不清楚这些误解是一个简单的错误，还是一个单独的机制的间接影响。造成这种误解的原因还需在以后的研究中详细探讨。

预测厚度感知的计算模型不仅对理解人类视觉系统的神经机制有用，而且还与预测人类可能误解物体形状或纹理的情况有关。

在解释a的均匀性时的错误表面或者是否冻结的表面可以在行走或驾驶汽车时导致事故。在光泽，透明度或3-D凸起的情况下对象可以误解，可以预期计算模型可用于辅助行走时移动的设备，如智能眼镜，或半自动驾驶功能，在事故发生前提醒司机。

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