Kontraszt (látás) - Contrast (vision)
A kontraszt a fényerő vagy a szín különbsége, amely megkülönböztethetővé tesz egy objektumot (vagy annak megjelenítését egy képen vagy kijelzőn). A valós világ vizuális észlelésében a kontrasztot a tárgy és más tárgyak színének és fényességének különbsége határozza meg ugyanazon látómezőn belül . Az emberi vizuális rendszer érzékenyebb a kontrasztra, mint az abszolút fényerő ; hasonlóan érzékelhetjük a világot, függetlenül attól, hogy a megvilágítás milyen változásokkal jár a nap folyamán vagy helyenként. A kép maximális kontrasztja a kontrasztarány vagy a dinamikus tartomány .
Biológiai kontrasztérzékenység
Campbell és Robson (1968) szerint az emberi kontrasztérzékenységi funkció egy tipikus sáváteresztő szűrő alakot mutat, amely fokonként körülbelül 4 cikluson tetőzik, és az érzékenység a csúcs mindkét oldalára esik. Ez a megállapítás sokakat arra késztetett, hogy az emberi vizuális rendszer érzékenyebben érzékelje a kontrasztkülönbségeket, amelyek fokonként 4 ciklusnál fordulnak elő. A frekvenciaérzékenység állítása azonban problematikus, mivel például úgy tűnik, hogy a távolság változása nem tűnik hatással a releváns észlelési mintákra (amint azt például Salamon és Pelli (1994) ábra felirata megjegyzi). konkrétan betűkre utalva, nem tesznek objektív különbséget ezek és más alakok között A kontraszthatások távolsággal (és így a térbeli frekvenciával) való relatív érzéketlensége megfigyelhető egy paradigmatikus söprésrács alkalmi vizsgálatával is, amint itt megfigyelhető
A nagyfrekvenciás cut-off jelenti az optikai korlátai a vizuális rendszer azon képességét, hogy elhatározását részletesen, és jellemzően körülbelül 60 ciklus fokonként. A nagyfrekvenciás levágás a retina fotoreceptor sejtjeinek tömörítési sűrűségével függ össze : egy finomabb mátrix képes megoldani a finomabb rácsokat.
Az alacsony frekvenciájú lemorzsolódás a retina ganglion sejtjein belüli laterális gátlásnak köszönhető . Egy tipikus retinális ganglionsejt egy gerjesztéssel vagy gátlással rendelkező középső régiót mutat, és egy ellentétes előjellel rendelkező körülvevő régiót. Durva rácsok alkalmazásával a fényes sávok a ganglion sejt gátló és gerjesztő régiójára esnek, ami laterális gátlást eredményez, és figyelembe veszik az emberi kontrasztérzékenység alacsony frekvenciájú lemorzsolódását.
Az egyik kísérleti jelenség a kék gátlása a periférián, ha a kék fény fehér színnel szemben jelenik meg, ami sárga környezetté válik. A sárga abból adódik, hogy a kék gátolja a környezetet a központ által. Mivel a fehér mínusz kék vörös és zöld, ez keveredik és sárgává válik.
Például grafikus számítógépes kijelzők esetén a kontraszt függ a képforrás vagy fájl tulajdonságaitól és a számítógép kijelzőjének tulajdonságaitól, beleértve annak változó beállításait is. Egyes képernyőknél a képernyő felülete és a megfigyelő látószöge közötti szög is fontos.
Képlet
A kontraszt sokféle meghatározása lehetséges. Néhány színt tartalmaz; mások nem. Travnikova panaszkodik: "A kontraszt ilyen sokféle fogalma rendkívül kényelmetlen. Megnehezíti számos alkalmazott probléma megoldását, és megnehezíti a különböző szerzők által publikált eredmények összehasonlítását."
A kontraszt különböző definícióit használják különböző helyzetekben. Itt a fényerő kontrasztot alkalmazzák példaként, de a képletek más fizikai mennyiségekre is alkalmazhatók. Sok esetben a kontraszt definíciói a típus arányát képviselik
Ennek oka az, hogy egy kis különbség elhanyagolható, ha az átlagos fénysűrűség magas, míg ugyanez a kis különbség számít, ha az átlagos fénysűrűség alacsony (lásd Weber – Fechner törvény ). Az alábbiakban néhány általános meghatározást adunk meg.
Weber kontrasztja
A Weber-kontrasztot úgy definiáljuk
együtt és képviselő fénysűrűsége jellemzők, a háttér, ill. Az intézkedést Weber-frakciónak is nevezik , mivel ez a kifejezés állandó a Weber-törvényben . A Weber-kontrasztot általában azokban az esetekben alkalmazzák, amikor a kis jellemzők nagy, egyenletes háttéren vannak jelen, azaz ahol az átlagos fényerősség megközelítőleg megegyezik a háttérvilágítással.
Michelson kontrasztja
A Michelson-kontrasztot (más néven láthatóságot ) általában olyan mintáknál alkalmazzák, ahol a világos és a sötét vonások egyaránt egyenértékűek, és a terület hasonló frakcióit veszik fel (pl. Szinuszos rácsok ). A Michelsoni kontrasztot a következők határozzák meg
a legmagasabb és a legkisebb fényerősséggel , és azt képviseli. A nevező a maximális és a minimális fényerő átlagának kétszerese.
Ez a kontrasztforma hatékony módszer az kontraszt kvantifikálására az f ( x ) periodikus függvények esetében, és periódusos f jel modulációjának m f modulációjaként is ismert . Moduláció számszerűsíti a relatív mennyiség, amellyel az amplitúdó (vagy különbsége) ( f max - f min ) / 2 f kiemelkedik az átlagos érték (vagy háttér) ( f max + f min ) / 2. Általánosságban m f az f periodikus jel kontrasztjának átlagos értékéhez viszonyítva. Ha m f = 0, akkor f- nek nincs kontrasztja. Ha két periodikus függvénynek f és g azonos az átlagos értéke, akkor f kontrasztja nagyobb, mint g, ha m f > m g .
RMS kontraszt
A négyzetes középérték (RMS) középkontrasztja nem függ a kép szögbeli frekvenciatartalmától vagy a kontraszt térbeli eloszlásától. RMS ellentétben úgy definiáljuk, mint a standard eltérést a pixel intenzitások:
ahol intenzitások a -edik -edik eleme a két dimenziós kép mérete szerint . a kép összes pixelértékének átlagos intenzitása. Feltételezzük, hogy a kép pixelintenzitása a tartományban normalizálódik .
![[0,1]](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/738f7d23bb2d9642bab520020873cccbef49768d)
Kontraszt érzékenység
Kontrasztérzékenység olyan intézkedés képes különbséget tenni a fénysűrűség különböző szintű statikus kép . A kontraszt érzékenysége egyénenként változó, a maximumot megközelítőleg 20 éves korban éri el, a szög frekvenciája pedig fokonként körülbelül 2–5 ciklus. Emellett csökkenhet az életkor előrehaladtával, valamint más tényezők, például szürkehályog és diabéteszes retinopathia miatt.
Kontraszt érzékenység és látásélesség
A látásélesség olyan paraméter, amelyet gyakran használnak az általános látás értékelésére. A csökkent kontrasztérzékenység azonban a normális látásélesség ellenére csökkent látásfunkciót okozhat. Például néhány glaukómában szenvedő egyén 20/20-os látást érhet el az élességvizsgákon, ugyanakkor küzd a mindennapi élet tevékenységeivel , például az éjszakai vezetéssel.
Mint fentebb említettük, a kontrasztérzékenység a vizuális rendszer képességét írja le a statikus kép fényes és halvány komponenseinek megkülönböztetésére. A látásélesség meghatározható az a szög, amellyel két pont elkülöníthető, mivel a kép 100% -os kontrasztban jelenik meg, és a retina foveajára vetül. Így amikor egy optometrista vagy szemész Snellen-diagram vagy más élességi diagram segítségével értékeli a beteg látásélességét , a célkép nagy kontrasztban jelenik meg, például fehér alapon csökkenő méretű fekete betűkkel. Az ezt követő kontrasztérzékenységi vizsgálat nehézségeket mutathat a kontraszt csökkenésével (például a Pelli-Robson diagram segítségével, amely egységes méretű, de egyre halványabban szürke betűkből áll, fehér alapon).
A páciens kontrasztérzékenységének felmérésére a több diagnosztikai vizsgálat egyike alkalmazható. A legtöbb szemészeti vagy optometriai rendelő diagram különböző kontrasztú és szögfrekvenciájú képeket mutat . A változó szélességű és kontrasztú, szinuszhullámú rácsoknak nevezett párhuzamos rudakat egymás után nézi a beteg. A rudak szélessége és egymástól való távolságuk szögfrekvenciát jelent, ciklusonként fokonként mérve (cpd vagy cyc / deg).
Tanulmányok kimutatták, hogy a közepes szintű szögfrekvenciát, körülbelül 5-7 ciklust fokonként, a legtöbb ember optimálisan detektálja, összehasonlítva az alacsony vagy magas szintű szögfrekvenciákkal. A kontrasztküszöb meghatározható a beteg által feloldható minimális kontrasztként. A kontrasztérzékenység 1 / kontrasztküszöb.
A kontrasztérzékenységi vizsgálat eredményeinek felhasználásával ábrázolható egy kontrasztérzékenységi görbe, a vízszintes szögfrekvenciával és a függőleges tengely kontrasztküszöbével. A kontrasztérzékenységi funkció (CSF) néven is ismert grafikon bemutatja a kontrasztérzékenység normál tartományát, és a kontrasztérzékenység csökkenését jelzi azoknál a betegeknél, akik a normál görbe alá esnek. Néhány grafikon „kontrasztérzékenység-élesség ekvivalenseket” tartalmaz, alacsonyabb élességértékek esnek a görbe alatti területre. Normál látásélességű és egyidejűleg csökkent kontrasztérzékenységű betegeknél a görbe alatti terület a látáshiány grafikus ábrázolásaként szolgál. Ennek a kontrasztérzékenység csökkenésének lehet az oka, hogy a betegeknek nehézségeik vannak éjszaka vezetni, lépcsőzni és más mindennapi tevékenységeket folytatni, amelyekben a kontraszt csökken.
A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a közepes frekvenciájú szinuszos mintázatokat a retina optimálisan detektálja az idegsejtek befogadó mezõinek közép-körüli elrendezése miatt. Közepes szögfrekvenciában a minta csúcsát (világosabb sávokat) a befogadó mező közepe, míg a vályúkat (sötétebb sávokat) a vevő mező gátló perifériája detektálja. Emiatt az alacsony és magas szögű frekvenciák gerjesztő és gátló impulzusokat váltanak ki azáltal, hogy átfedik egymástól a frekvenciacsúcsokat és a vályúkat az idegsejtek befogadó mezőjének közepén és perifériáján . Más környezeti, fiziológiai és anatómiai tényezők befolyásolják a szinuszos mintázatok neuronális átvitelét, ideértve az adaptációt is .
A kontrasztérzékenység csökkenése több etiológiából fakad, beleértve a retina rendellenességeit, például az életkorral összefüggő makuladegenerációt (ARMD), az amblyopia-t , a lencse rendellenességeit, például a szürkehályogot , valamint a magasabb rendű idegi diszfunkcióból, beleértve a stroke-ot és az Alzheimer-kórt . A kontrasztérzékenység csökkenéséhez vezető etiológiák sokasága fényében a kontrasztérzékenységi tesztek hasznosak a diszfunkció jellemzésében és nyomon követésében, és kevésbé hasznosak a betegség felderítésében.