Storyboard

Orientierung und Haltungswahrnehmung erfordern die Integration mehrerer Quellen: des Vestibularsystems (halbkreisförmige Kanäle für Winkelgeschwindigkeit, Otolithen für Schwerkraft und Neigung), Sehvermögen (rotierender optischer Fluss, Horizontlinie) und Propriozeption (relative Position von Körpersegmenten). Das Ergebnis ist eine kontinuierliche Schätzung der 3D-Ausrichtung des Körpers.

Die mathematische Darstellung der 3D-Orientierung erfordert drei Parameter. Die Euler-Winkel (, , ) sind intuitiv, weisen jedoch Singularitäten (kardanische Sperre) auf, wenn = ±90°. Quaternionen (q, 4 Parameter mit Einschränkung |q| = 1) vermeiden Singularitäten und sind recheneffizient: Sie sind der Standard in der Robotik und Luftfahrt.

Die Winkelgeschwindigkeitsintegration (Gyroskop oder halbkreisförmige Kanäle) akkumuliert die Drift: _ t. Das Rauschen eines typischen MEMS-Kreisels (_ 10³ rad/s/Hz) erzeugt eine Drift von ~0,06°/s. Biologische Systeme korrigieren diese Drift mithilfe von Sehkraft (_vis) und otolithischer Schwerkraft: Der Komplementärfilter kombiniert die kurzfristige Präzision des Gyroskops mit der langfristigen Referenz der Schwerkraft.

Der reine optische Rotationsfluss erzeugt auf der Netzhaut ein Geschwindigkeitsfeld, das nur von abhängt, nicht von der Entfernung zu Objekten. Das visuelle System kann den gesamten optischen Fluss in Rotationskomponenten (informativ über die Winkelausrichtung) und translatorische Komponenten (informativ über die Entfernung) zerlegen, ein Prozess, der im MST-Sehbereich von Primaten implementiert ist.

Die Somato-Gravitations-Illusion tritt auf, wenn lineare Beschleunigung (z. B. während eines Flugzeugmanövers) als Neigung fehlinterpretiert wird, weil das Otrikel a_lin nicht von g·sin() unterscheiden kann. Dies führt dazu, dass Piloten ohne Sichtbezug im geraden Horizontalflug mit Beschleunigung eine Schräglage wahrnehmen.

>Modell

ID:('ky', 582)

Beschreibung

ID:(0, 582)