optischer Fluss

[engl. optical flow], [WA], Veränderungen des visuellen Reizes (visuelle Wahrnehmung, Reiz) können meist als lokale Verschiebung von Bildbereichen beschrieben werden. Solche Bildbewegungen haben Betrag (Geschwindigkeit) und Richtung. Im allgemeinsten Sinn ist der optische Fluss das Muster, das die lokalen Bewegungsvektoren im Bild bilden, d. h. ein zweidimensionales Vektorfeld. Im engeren Sinn versteht man unter dem optischen Fluss spez. solche Vektorfelder, die der Betrachter durch seine Eigenbewegung selbst erzeugt. Physikalisch stellt die Bewegung eines Betrachters relativ zu Objekten im umgebenden Raum ein dreidimensionales Vektorfeld dar, das sowohl Bewegungen des Betrachters als auch Eigenbewegungen von Objekten (independent motion) umfasst. Die Projektion auf die Bildebene mittels der Zentralprojektion erzeugt das zweidimensionale projizierte Vektorfeld. Es unterscheidet sich vom sichtbaren optischen Fluss durch Effekte der lokalen Bewegungswahrnehmung. Jede Bewegung des Auges kann instantan in eine Translation und eine Rotation mit jew. drei Freiheitsgraden zerlegt werden. Die zugehörigen Flussfelder stellt man sich am besten auf einer Kugel um das Projektionszentrum vor. Rotationsfelder sind dann Wirbel mit Polen an den Durchstoßpunkten der Drehachse mit der Sichtkugel; die Flusslinien Breitenkreise relativ zu dieser Polachse. Rotationsfelder hängen nur von der Eigenbewegung und dem Bildkontrast, nicht aber vom Abstand der Objekte ab. Translationsfelder haben je einen Expansions- und einen Kontraktionsfokus am Durchstoßpunkt der Translationsrichtung durch die Sichtkugel; ihre Flusslinien verlaufen auf Längenkreisen (Großkreise durch die fokalen Punkte). Die Länge der Flussvektoren hängt im Translationsfall vom Abstand ab. Im Flussfeld überlagern sich Translations- und Rotationsanteil additiv. Wichtige Wahrnehmungen aus dem optischen Fluss sind (neben der Objektbewegung selbst) die Eigenbewegungsrichtung (heading), bei reiner Translation ist das die Richtung auf den Expansionsfokus, die Vertragung (Vektion), also das Gefühl, den Ort zu verändern, die relativen Abstände der umgebenden Objekte (Bewegungsparallaxe), die Stellung im Raum (posture, z. B. bei Moving-Room-Experimente), sowie die verbleibende Zeit bis zum Aufprall auf ein Hindernis (time to collision). Die absolute Geschwindigkeit einer Translationsbewegung kann aus dem optischen Fluss alleine nicht ermittelt werden. visuelle Raumhinweise, visuelle Wahrnehmung.