運動感知是基于視覺、前庭和本體感受輸入推斷場景中元素的速度和方向的過程。盡管這個過程對大多數觀察者來說看起來很簡單，但從計算的角度來看，它已被證明是一個難題，并且難以從神經處理的角度解釋。

許多學科都在研究運動知覺，包括心理學（即視覺知覺）、神經病學、神經生理學、工程學和計算機科學。

交替打開和關閉的兩個或多個刺激可以產生兩種不同的運動感知。xxx個，如右圖所示，是“Beta運動”，常用于廣告牌展示，當實際上呈現一系列靜止圖像時，物體被感知為在運動。這也稱為“視運動”，是電影和電視的基礎。然而，在更快的交替速率下，如果刺激之間的距離恰到好處，就會看到一個與背景顏色相同的虛幻“物體”在兩個刺激之間移動并交替遮擋它們。這被稱為phi現象并且有時被描述為未受污染的“純”運動檢測的示例，如在Beta運動中，通過形式提示。然而，這種描述有點自相矛盾，因為在沒有形象感知的情況下不可能產生這樣的運動。

phi現象被稱為“一階”運動感知。WernerE.Reichardt和BernardHassenstein用視覺系統中相對簡單的“運動傳感器”對其進行了建模，這些傳感器已經進化為檢測視網膜上某一點的亮度變化，并將其與相鄰點的亮度變化相關聯短暫延遲后點在視網膜上。在科學家BernhardHassenstein和WernerReichardt之后，建議以這種方式工作的傳感器被稱為Hassenstein-Reichardt探測器，他們首先對它們進行建模，運動能量傳感器，或精制的Reichardt探測器。這些傳感器被描述為通過時空相關性檢測運動，并且被一些人認為是視覺系統如何檢測運動的合理模型。（盡管，“純運動”檢測器的概念同樣存在沒有“純運動”刺激，即缺乏感知圖形/地面特性的刺激的問題）。關于模型的準確性和這一提議過程的確切性質，仍有相當多的爭論。目前尚不清楚該模型如何區分視野中眼睛的運動和物體的運動，這兩者都會在視網膜上的點上產生亮度變化。

與視覺的其他方面一樣，觀察者的視覺輸入通常不足以確定刺激源的真實性質，在這種情況下是它們在現實世界中的速度。例如，在單目視覺中，視覺輸入將是3D場景的2D投影。默認情況下，2D投影中存在的運動提示不足以重建3D場景中存在的運動。換句話說，許多3D場景將與單個2D投影兼容。當我們考慮相對較大距離處的遮擋或運動感知時，運動估計的問題會泛化到雙眼視覺，其中雙眼視差是深度的不良線索。這個基本的困難被稱為逆問題。

盡管如此，有些人確實能感知到深度的運動。有跡象表明，大腦使用各種線索，特別是視差的時間變化以及單眼速度比，來產生深度運動的感覺。

使用視覺進行運動感知對于檢測潛在的配偶、獵物或捕食者至關重要，因此它在脊椎動物和無脊椎動物的視覺中都存在于各種物種中，盡管并非在所有物種中都普遍存在。在脊椎動物中，這一過程發生在視網膜中，更具體地說，發生在視網膜神經節細胞中，這些神經節細胞是從雙極細胞和無長突細胞接收視覺信息輸入的神經元，并將輸出處理到大腦的更高區域，包括丘腦、下丘腦和中腦。

方向選擇單元的研究始于1959年DavidHubel和TorstenWiesel在貓的大腦皮層中發現的此類細胞。在最初的報告之后，HoraceB.Barlow試圖了解方向選擇細胞的機制和威廉·R·萊維克(WilliamR.Levick)于1965年。他們在兔子視網膜上的深入實驗擴展了對脊椎動物視覺系統的解剖學和生理學的理解，并點燃了對該領域的興趣。此后的大量研究在很大程度上揭示了視覺中運動感知的機制。亞歷山大·博斯特和托馬斯·歐拉2011年的評論論文“看到運動中的事物：模型、電路和機制”。討論了從早期發現到最近關于該主題的工作的某些重要發現，得出了該知識當前狀態的結論。