Storyboard

Das Schätzen von Entfernung und Tiefe ist für die Navigation, das Fangen von Beute und das Vermeiden von Hindernissen von entscheidender Bedeutung. Die verfügbaren physikalischen Mechanismen sind: Flugzeit (aktiv, Echoortung), binokulare Disparität (passiv, stereoskopisches Sehen), Bewegungsparallaxe (passiv, optischer Fluss), Texturgradient (passiv, monokulares Signal) und Unschärfe.

Die Echoortung (ToF) ist die genaueste Methode im Nahbereich: Die Entfernungsauflösung d = c_s·t/2 hängt von der zeitlichen Auflösung t ab. Fledermäuse mit 1-ms-Impulsen haben d 17 cm; Delfine mit 50 s Pulsen haben d 3,75 cm. Die Sonargleichung (RL = SL - 2·TL + TS) bestimmt die maximale Erfassungsreichweite.

Bei der binokularen Disparität wird der Abstand zwischen den beiden Augen ausgenutzt (Grundlinie b). Für ein Objekt im Abstand d ist die Disparität disp = f·b/d: Nahe Objekte haben eine größere Disparität. Die Stereopsisschärfe _stereo d²·_ang/(f·b) zeigt, dass die Genauigkeit mit d² abnimmt: Stereopsis ist beim Menschen bis zu ~10 m nützlich (b = 6,5 cm, _ang 20 Bogensekunden).

Die Bewegungsparallaxe ist der primäre Tiefenhinweis bei monokularen Tieren (viele Vögel und Insekten). Nähere Objekte erzeugen eine größere optische Geschwindigkeit v_opt = v_self/d auf der Netzhaut. Bienen und Heuschrecken nutzen aktiv Kopfbewegungen, um diese Parallaxe zu erzeugen und Entfernungen abzuschätzen.

Unschärfe ist ein monokulares Entfernungssignal: Die Fotorezeption von unscharfen Objekten erzeugt einen Verwirrungskreis c_blur, der proportional zur Entfernung vom Brennpunkt ist. Tiere mit sehr asphärischen Pupillen (Tintenfische, Fangschreckenkrebse) nutzen aktiv die spektrale Unschärfe (chromatische Aberration), um Entfernungen abzuschätzen, ohne dass eine Bewegung erforderlich ist.

>Modell

ID:('ky', 581)

Beschreibung

ID:(0, 581)