运动感知

运动感知是基于视觉、前庭和本体感受输入推断场景中元素的速度和方向的过程。尽管这个过程对大多数观察者来说看起来很简单，但从计算的角度来看，它已被证明是一个难题，并且难以从神经处理的角度解释。

许多学科都在研究运动知觉，包括心理学（即视觉知觉）、神经病学、神经生理学、工程学和计算机科学。

交替打开和关闭的两个或多个刺激可以产生两种不同的运动感知。xxx个，如右图所示，是“Beta运动”，常用于广告牌展示，当实际上呈现一系列静止图像时，物体被感知为在运动。这也称为“视运动”，是电影和电视的基础。然而，在更快的交替速率下，如果刺激之间的距离恰到好处，就会看到一个与背景颜色相同的虚幻“物体”在两个刺激之间移动并交替遮挡它们。这被称为phi现象并且有时被描述为未受污染的“纯”运动检测的示例，如在Beta运动中，通过形式提示。然而，这种描述有点自相矛盾，因为在没有形象感知的情况下不可能产生这样的运动。

phi现象被称为“一阶”运动感知。WernerE.Reichardt和BernardHassenstein用视觉系统中相对简单的“运动传感器”对其进行了建模，这些传感器已经进化为检测视网膜上某一点的亮度变化，并将其与相邻点的亮度变化相关联短暂延迟后点在视网膜上。在科学家BernhardHassenstein和WernerReichardt之后，建议以这种方式工作的传感器被称为Hassenstein-Reichardt探测器，他们首先对它们进行建模，运动能量传感器，或精制的Reichardt探测器。这些传感器被描述为通过时空相关性检测运动，并且被一些人认为是视觉系统如何检测运动的合理模型。（尽管，“纯运动”检测器的概念同样存在没有“纯运动”刺激，即缺乏感知图形/地面特性的刺激的问题）。关于模型的准确性和这一提议过程的确切性质，仍有相当多的争论。目前尚不清楚该模型如何区分视野中眼睛的运动和物体的运动，这两者都会在视网膜上的点上产生亮度变化。

与视觉的其他方面一样，观察者的视觉输入通常不足以确定刺激源的真实性质，在这种情况下是它们在现实世界中的速度。例如，在单目视觉中，视觉输入将是3D场景的2D投影。默认情况下，2D投影中存在的运动提示不足以重建3D场景中存在的运动。换句话说，许多3D场景将与单个2D投影兼容。当我们考虑相对较大距离处的遮挡或运动感知时，运动估计的问题会泛化到双眼视觉，其中双眼视差是深度的不良线索。这个基本的困难被称为逆问题。

尽管如此，有些人确实能感知到深度的运动。有迹象表明，大脑使用各种线索，特别是视差的时间变化以及单眼速度比，来产生深度运动的感觉。

使用视觉进行运动感知对于检测潜在的配偶、猎物或捕食者至关重要，因此它在脊椎动物和无脊椎动物的视觉中都存在于各种物种中，尽管并非在所有物种中都普遍存在。在脊椎动物中，这一过程发生在视网膜中，更具体地说，发生在视网膜神经节细胞中，这些神经节细胞是从双极细胞和无长突细胞接收视觉信息输入的神经元，并将输出处理到大脑的更高区域，包括丘脑、下丘脑和中脑。

方向选择单元的研究始于1959年DavidHubel和TorstenWiesel在猫的大脑皮层中发现的此类细胞。在最初的报告之后，HoraceB.Barlow试图了解方向选择细胞的机制和威廉·R·莱维克(WilliamR.Levick)于1965年。他们在兔子视网膜上的深入实验扩展了对脊椎动物视觉系统的解剖学和生理学的理解，并点燃了对该领域的兴趣。此后的大量研究在很大程度上揭示了视觉中运动感知的机制。亚历山大·博斯特和托马斯·欧拉2011年的评论论文“看到运动中的事物：模型、电路和机制”。讨论了从早期发现到最近关于该主题的工作的某些重要发现，得出了该知识当前状态的结论。