Бинокулярное суммирование

Бинокулярная суммация означает улучшение зрительных характеристик бинокулярного зрения по сравнению с монокулярным зрением . Самым важным преимуществом бинокулярного зрения является стереопсис или восприятие глубины; однако бинокулярное суммирование также дает некоторые тонкие преимущества. Объединив информацию, полученную в каждом глазу, бинокулярное суммирование может улучшить остроту зрения, контрастную чувствительность, восприятие мерцания и восприятие яркости. ^{[ 1 ]} Хотя бинокулярная суммация обычно улучшает бинокулярное зрение, при определенных условиях она может ухудшать бинокулярное зрение по сравнению с монокулярным. Бинокулярная суммация уменьшается с возрастом и при наличии больших межглазных различий. ^{[ 2 ]}

Визуальные улучшения

Некоторые из способов, с помощью которых бинокулярное суммирование улучшает качество бинокулярного зрения:

Восприятие яркости. Бинокулярно воспринимаемая яркость больше, чем яркость, видимая каждым отдельным глазом. Это помогает обнаружить тусклый свет, а также способствует уменьшению размера зрачка, что улучшает фокусировку.
Восприятие мерцания. Бинокулярное суммирование может увеличить критическую скорость слияния мерцаний (CFF), которая является самой высокой воспринимаемой частотой мерцаний, прежде чем изображение станет непрерывным. CFF увеличивается, когда оба глаза видят одно и то же мерцание, и уменьшается, когда мерцание одного глаза не совпадает по фазе с другим. Бинокулярное суммирование также увеличивает воспринимаемую яркость мерцания, когда оба входа находятся в фазе.
Контрастная чувствительность.
Острота зрения.

Практической мерой бинокулярности является коэффициент бинокулярной суммы BSR, который представляет собой отношение бинокулярной контрастной чувствительности к контрастной чувствительности лучшего глаза. ^{[ 3 ]}

BSR=CS_{binocular}/CS_{better\ eye}

Модели бинокулярной яркости

Можно было бы ожидать, что входные данные от каждого глаза просто суммируются, и что воспринимаемая яркость двумя глазами в два раза превышает яркость одного глаза. Однако воспринимаемая яркость двумя глазами лишь немного выше по сравнению с одним глазом. Если один глаз видит яркую сцену, воспринимаемая яркость фактически уменьшится, если другому глазу будет виден тусклый свет. Это противоречивое явление известно как парадокс Фехнера. Было предложено несколько различных моделей, объясняющих, как объединяются входные данные от каждого глаза.

Известный физик Эрвин Шредингер , известный своим вкладом в квантовую теорию, увлекался психологией и исследовал темы, связанные с восприятием цвета. Шрёдингер (1926) ^{[ 4 ]} выдвинул уравнение для комбинации бинокулярной яркости и контрастности, в котором каждый входной сигнал монокуляра взвешивается отношением силы сигнала от этого глаза к сумме сигналов от обоих глаз. Входы $f_{l}$ и $f_{l}$ – сигналы потока монокулярной яркости. Это уравнение можно представить как сумму длин двух векторов. ^{[ 5 ]}

B=f_{l}{\frac {f_{l}}{f_{l}+f_{r}}}+f_{r}{\frac {f_{r}}{f_{l}+f_{r}}}={\frac {f_{l}^{2}+f_{r}^{2}}{f_{l}+f_{r}}}

Маклауд (1972) ^{[ 6 ]} расширил работу Шредингера, предложив следующую формулу для силы сигнала нейронного сигнала $f$ по внутреннему шуму $f_{0}$ , яркостная разница по контуру $l$ и пороговая разница яркости $l_{0}$ .

f={\begin{cases}f_{0}+\log {({\frac {l}{l_{0}}})},&{\text{if }}l\geq l_{0}\\f_{0}&{\text{if }}l<l_{0}\\\end{cases}}

Процесс

До сих пор неясно, как именно этот процесс осуществляется мозгом, и это остается активной областью исследований. Этот механизм можно объяснить некоторой комбинацией суммирования вероятностей, нейронного суммирования и эффектов, обусловленных бинокулярно-монокулярными различиями в размере зрачка, аккомодации, фиксации и соперничестве. Суммирование вероятностей основано на том принципе, что вероятность обнаружения зрительного стимула двумя глазами выше, чем одним глазом.

Если суммировать входные стимулы, существует пять возможных результатов. Это

Бинокулярное облегчение. Суммирование более чем в два раза превышает результат одного входа.
Полное бинокулярное суммирование. Суммарное значение ровно в два раза превышает сумму одного входного сигнала.
Частичная бинокулярная суммация. Суммирование больше, чем у одного входа, но менее чем в два раза больше.
Никакого бинокулярного суммирования. Суммирование аналогично одиночному входу.
Бинокулярное торможение. Суммирование ниже, чем хуже, чем одиночный вход.

Бинокулярный синтез

Механизмы как моторного, так и сенсорного слияния используются для объединения двух изображений в одно воспринимаемое изображение. Двигательное слияние описывает вергентные движения глаз, которые вращают глаза вокруг вертикальной оси. Сенсорное слияние — это психологический процесс зрительной системы, создающий единое изображение, воспринимаемое мозгом.

См. также

Ссылки

^ Основы бинокулярного зрения: клинический взгляд Скотта Б. Штайнмана, Барбары А. Штайнман, Ральфа Филипа Гарсиа, 2000 г. ISBN 0-8385-2670-5 страниц 153-160 [1]
^ «Функциональное бремя косоглазия, снижение бинокулярной суммации и бинокулярного торможения» Пинелес С.Л., Велес Ф.Г., Изенберг С.Дж., Фенолио З., Берч Э., Нусиновиц С. и Демер Дж.Л. ДЖАМА Офтальмол. 2013;131(11):1413-1419 [2]
^ Нормальное бинокулярное зрение: теория, исследования и практические аспекты Дэвида Стидвилла, Роберта Флетчера, 2010 г. ISBN 1-4051-9250-X страницы 29–35 [3]
^ «Доктрина лучистой энергии», Учебник физики и метеорологии Мюллера-Пуйе, Том 2, Часть 1 (1926) (Пороги цветовых различий).
^ Нормальное бинокулярное зрение: теория, исследования и практические аспекты Дэвида Стидвилла, Роберта Флетчера, 2010 г. ISBN 1-4051-9250-X страницы 29–35 [4]
^ Маклауд, DIA (1972). Уравнение Шредингера в комбинации бинокулярных яркостей. Восприятие, 1, 321–324.

[1] Основы бинокулярного зрения: клинический взгляд Скотта Б. Штайнмана, Барбары А. Штайнман, Ральфа Филипа Гарсиа, 2000 г. ISBN 0-8385-2670-5 страниц 153-160 [1]

[2] «Функциональное бремя косоглазия, снижение бинокулярной суммации и бинокулярного торможения» Пинелес С.Л., Велес Ф.Г., Изенберг С.Дж., Фенолио З., Берч Э., Нусиновиц С. и Демер Дж.Л. ДЖАМА Офтальмол. 2013;131(11):1413-1419 [2]

[3] Нормальное бинокулярное зрение: теория, исследования и практические аспекты Дэвида Стидвилла, Роберта Флетчера, 2010 г. ISBN 1-4051-9250-X страницы 29–35 [3]

[4] «Доктрина лучистой энергии», Учебник физики и метеорологии Мюллера-Пуйе, Том 2, Часть 1 (1926) (Пороги цветовых различий).

[5] Нормальное бинокулярное зрение: теория, исследования и практические аспекты Дэвида Стидвилла, Роберта Флетчера, 2010 г. ISBN 1-4051-9250-X страницы 29–35 [4]

[6] Маклауд, DIA (1972). Уравнение Шредингера в комбинации бинокулярных яркостей. Восприятие, 1, 321–324.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]