对象透明度降低了对三维形状的人类感知

丰田大学发现，当人们判断物体的厚度时，具有玻璃状透明光学性质的物体被认为比其实际更平坦。此发现可能对日常应用有用，例如设备，以协助在具有低视野或自主驾驶的人们中行走。

由Masakazu Ohara领导的研究团队，计算机科学与工程系的研究生;副教授Kowa Koida的电子激发跨学科研究所;新南威尔士大学（澳大利亚）副教授兼副教授（澳大利亚）发现，当人们判断物体的厚度时，具有玻璃状透明光学性质的物体被认为比其实际更平坦。

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。

物体表面的纹理对于产品开发也非常重要，因为它吸引了人类感官（例如，愿景和触摸）。我们可以从纹理的外观中推断出很多。例如，意识到地面滑动与表面材料组成的光泽和感知有关，但如果这种感知估计是错误的，则在行走或驾驶时可能发生事故。此外，当误解表面光泽或透明度时，地面上的凸块也可能被误解。人类只需一目了然地识别表面的纹理和光学性质，即使所需的神经处理是复杂的。因此，了解眼睛和大脑提供我们质地经验的机制继续产生重大兴趣。

当人脑观察一个物体时，它试图处理和理解击中物体的光照、物体的三维形状以及物体表面的光学特性。当然，图像是由这三种元素物理地、精确地结合而成的。然而，研究视觉系统如何处理这三个要素仍然是一个根本性的难题。有很多报道说人们的看法不一定正确。例如，如果一个表面是光滑的，相比于一个没有光泽的哑光表面，据报道，物体上的凸起应该显得夸张(Mooney & Anderson, 2014;发表在目前的生物学）。

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显示在电脑屏幕上的球形物体(图1)，并被要求沿着深度方向估计其厚度。制作了许多不同厚度和表面材料的物体进行比较。因此，用透明材料建造的物体被认为比形状相同但材质不同的物体更平坦(图2)。即使在以下情况下，这种效果也会一致出现:I)物体的形状有凸起，ii)虚拟照明环境被改变，iii)物体的大小被改变，iv)物体被左右移动，以及v)只用一只眼睛观察物体。上述结果表明，透明特性以不同的方式影响人类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哪些线索有助于感知厚度。导致对厚度感知的最准确估计的因素是图像中局部对比度的区域变化量。局部对比是图像小区域内像素的均方根(RMS)对比，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。区域变化计算的变化，从以上均方根对比值的总和在一个广泛的视野。

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，目前还不清楚这些错误解释是简单的错误还是一个单独的机制的间接影响。误解的原因需要在以后的研究中进行详细的调查。

用于预测厚度感知的计算模型不仅用于理解人类视觉系统的神经机制，而且还与人类可能误解物体的形状或纹理的条件的预测相关。

解释一个偶数性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以用于辅助行走时的移动设备，如智能眼镜，或半自动驾驶功能，在事故发生前警告司机。