立体视觉是人类对三维空间各种物体的远近、凸凹和深浅的感知能力，是双眼视觉的高级形式^[11]。人眼为保证立体视觉的建立有三大机能和三级视功能。三大机能为感觉机能、运动机能和整合机能。三级视功能为同时知觉、融合功能和运动立体视觉^[12]。其中三大机能的具体功能如下：

（1）感觉机能

感觉机能的主要功能是接收外界刺激，包括物体形状、颜色及影像刺激方位。感觉机能是人眼最原始、最基本的机能，也就是人眼具有看的机能。

（2）运动机能

运动机能的主要功能是外眼肌运动协同作用能力，除此之外调节作用和瞳孔反应也属于运动机能的范畴，它们之间有着密切的关系。运动机能的作用是跟踪目标，使由双眼视轴焦点形成的注视方向始终停留在目标上，维持正常的视差。外眼肌的运动包括同向运动和异向运动两种。同向运动作用是跟踪远目标，此时双眼的运动是同时向相同的方向运动。异向运动的作用是跟踪不同距离的目标，双眼的运动方向是向相反的方向运动。由远向近注视的运动过程称为集合，而由近向远注视的运动过程称为散开。异向运动与调节和瞳孔反应有着密切的关系，它们被称为三联动。此外瞳孔反应还与光线的强度有关。

（3）整合机能

整合机能的主要功能是在正常的运动机能作用下，将双眼所收集到的正确视觉信号，通过大脑的作用组合成完整的视觉信息^[12]。

为保证立体视觉，人眼的三级视功能分别如下：

（1）同时知觉

视觉中枢能同时感受落在视网膜及双眼黄斑上的像刺激。这种同时知觉需要正常的感觉机能来保证。

（2）融合功能

双眼看到的像能够准确重叠，即使在一定程度上改变双眼注视角度，在眼肌参与运动反应的条件下仍能准确重叠。这种功能需要正常的运动机能和整合机能来保证。融合功能分为三级融合：第一级重叠视，不相似的物体同时投射于两眼视觉相等的位置上，通过大脑的整合形成单一的完整影像；第二级融合视，单一影像同步反映于视觉知觉上，成为视轴目标，形成单一影像；第三级立体视，融合部分相似但不相同或部分完全不同的目标而产生立体视，形成三维空间。

（3）运动立体视觉(www.daowen.com)

在时间的参与下产生运动立体视觉^[12]。

人类用两只眼睛观察事物，双眼的共同活动提供了对方向和深度进行信息加工这一特殊功能的生理基础。在观察外界事物时，每只眼都形成单独的影像，双眼视像经大脑的信息加工处理。形成双眼立体影像。人类对物体方向的判断，是以双眼睛连线的中点处为依据。此点的正前方方向线是人类判断方向的依据，其他视网膜上相应点的视觉方向都以这个方向为基准来判定偏移方向和距离。形成立体视觉的基础是双眼单视，双眼单视与两眼看物体有着本质的不同。当两眼注视空间的某一点时，两眼视轴将集合于该点，同时该点作用于双眼视网膜的相应点上，并引起视觉兴奋，产生双眼的单一视觉，简称双眼单视。形成双眼单视必须符合以下条件：

1）每一只眼睛必须有优良的单眼成像能力；

2）两眼视场必须在一个大的范围内重叠；

3）每个眼睛的视网膜上须形成大致相似的图像；

4）视网膜上必须有生理相应点；

5）神经与肌肉组织控制着眼睛运动及产生融合运动的反射活动。

眼睛时刻处于复杂机构的协调下，保证具有正常视觉方向的视网膜总是接收同样的图像。立体视觉是双眼单视三级功能（同时感觉、融合感觉、立体感觉）中的最高级视功能，它的形成是由于两眼对空间某一物体具有相对性双眼视差。在观察三维物体时，由于两眼之间存在65mm左右的距离，所以左右眼以各自的角度观察物体，双眼视网膜上感受的刺激是不完全相同的，这种视觉差异称为双眼视差。两眼视网膜不完全相应部位感受刺激并产生兴奋，经视觉通路传到大脑皮层，就产生了立体知觉。

如图1.4所示，人眼注视平面上的一个点F，在左右眼视网膜上的投影分别为F_L和F_R，它们分别位于两眼视网膜的对称点上。比点F近的一个点B在左右视网膜上的投影分别为B_L和B_R，它们分别位于两眼视网膜的非对称点上。F和B在左眼视网膜影像之间的距离（B_L和F_L之间的距离）大于它们在右眼视网膜影像之间的距离（B_R和F_R之间的距离）。这就是F和B的相对双眼视差，通常表示为两物体所形成的辐合角的差值，即∠B_LBB_R-∠F_LFF_R。点F的视差定义为零视差。比点F（位于注视面上）离观察者近的点（如点B）相对于点F之间的视差称为交叉视差。反之，如果一个点比注视平面上的物体离观察者远（如点A），这时的视差称为非交叉视差。

图1.4 双眼视差示意图

由上述分析可知，双眼视差不但有大小之分，而且还有不同的种类，即零视差、交叉视差、非交叉视差。双眼视差提供了物体之间的相对深度信息，是产生立体感知的一种重要线索^[12]。