VISIÓN ESPACIAL: RESOLUCIÓN ESPACIAL Y PROCESADO DE LA...

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1. Función de Sensibilidad al Contraste (CSF)

VISIÓN ESPACIAL: RESOLUCIÓN ESPACIAL Y PROCESADO DE LA INFORMACIÓN ESPACIAL

La “resolución espacial” del SVH se caracteriza usualmente mediante la medida de la AGUDEZA VISUAL.

AGUDEZA VISUAL=medida de la capacidad del SVH para detectar, resolver o reconocer detalles espaciales en un test de alto contraste y con un buen nivel de iluminación

detección ............... mínimo visible

resolución ............... mínimo separable

reconocimiento ....... mínimo cognoscibleEEEEEEEEE

u)('

1AVu

=1’ ............... AV= 10.5’ ............ AV= 22’ ............... AV=0,5



Agudeza "20/20" (o "6/6”)Definida por Snellen

0SAV

aa

=

yy

aa0

a= distancia estándar test (20 pies)a0= distancia a la que el test más pequeño reconocido sustiende 1’



Distintos tipos de tests para evaluar la AVDetección: MÍNIMO VISIBLE

Objetos claros sobre fondos oscuros: umbral absoluto. Ej. Estrella con 0,01’’ y ¡la vemos!

Objetos oscuros sobre fondos claros:

1. círculo oscuro ~30’’ (fotópico bajo)

~20’’ (luminancias ~ 3000 cd/m2)

2. rectángulo oscuro ~30’’ (aumenta con la longitud del rectángulo)

3. hilo oscuro ~1’’-0,5’’ (AV=60-120) hiperagudeza



Distintos tipos de tests para evaluar la AVResolución: MÍNIMO SEPARABLE (poder resolutivo)

Fenómeno de la difracción y de las aberraciones

1. Resolución de dos puntos ~ 1’

2. Resolución de dos líneas ~ 1’ - 40’’

3. Redes de Foucault AV=2 60ciclos/°

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Distintos tipos de tests para evaluar la AVLocalización: AGUDEZA VERNIER

Capacidad para detectar pequeños desplazamientos

1. Desalineamiento de dos líneas rectas

AV=30-60 1-2’’ (hiperagudeza)



Distintos tipos de tests para evaluar la AVReconocimiento: MÍNIMO COGNOSCIBLE

Es necesario detectar y además identificar. Es la más usada con fines clínicos.

1. Anillos de Landolt

5u

3u

u

2. Letras de Snellen

4u

5u u

AV=1-2

AV=1-2Agudeza "20/20" (o "6/6”)Definida por Snellen como la capacidad para reconocer uno de sus optotiposcuando subtiende 5 min., lo que supone una discriminación espacial de un detalle que subtiende un ángulo visual de 1min.



Variables que afectan a la AV

Desenfoque

Tamaño pupila

Acomodación

Retina: mosaico de fotorreceptores

Inherentes al ojo como sistema óptico

Tamaño cono en fóvea: 2,3 micras Ángulo= 25’’

A 10° de excentricidad la AV disminuye a un tercioCon iluminación débil el máximo de AV se sitúa a 5°



Variables que afectan a la AV

Inherentes al estímulo

Luminancia

Tiempo de exposición

Composición espectral

Recomendación de medida de AV en torno a 85 cd/m2

Agudeza Vernier y detección (mínimo visible): para luces espectrales AV mejoraTareas de reconocimiento: no hay diferencia para pupilas intermedias

fotópicaescotópica

test de red

Tiempos de exposición de optotipos muy grandes

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PrácticaTest de Mentor: Generación de redes sinusoidales de

contraste y frecuencia variables

Curva de Sensibilidad al Contraste (CSF) evalúa la capacidad de un sujeto para percibir detalles espaciales con diferentes valores de contraste.

)] + x fsen(2 m + [1 m φπL = L(x)

L + LL - L = C

minmax

minmax


Comprobar: f=frecuencia espacial (ciclos/°)C=m

Lm

1/f]1,0[∈C




OBJETIVOS DE LA PRÁCTICAAmpliar los conocimientos del alumno en relación con la medida de la sensibilidad al contraste.





OBJETIVOS DE LA PRÁCTICAAmpliar los conocimientos del alumno en relación con la medida de la sensibilidad al contraste.

Figura 1: Detalle del equipo Mentor mostrando un test de barras sinusoidal de baja frecuencia.


Figura 1: Detalle del equipo Mentor mostrando un test de barras sinusoidal de baja frecuencia.

MATERIALEquipo B-Vatt II de Mentor® que permite la generación de redes de perfil sinusoidal de contraste y frecuencia variables.


contraste y frecuencia variables1. Función de Sensibilidad al Contraste (CSF)

16 frecuencias distintas:de 1,5 c/° a 40,0 c/°

20 niveles de contraste:de 0,1% a 98%

Observador a 6 m

Bajo nivel iluminación ambiente

Monocular

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\ \ \ \ \ 0.824.0 CY/°80% CNTR




C(%) 0,10 0,16 0,25 0,40 0,63 1,00 1,60 2,50 4,00 6,30 10,0 16,0 20,0 25,0 32,0 40,0 50,0 63,0 80,0 98,0

1,5 2,0 2,4 3,0 3,7 4,8 6,0 7,5 9,2 12 15 17 20 24 30 40 Frecuencia espacial (c/°)

Se comienza con la frecuencia más baja y se determina el contraste umbral. Posteriormente se incrementa la frecuencia y se repite todo el proceso.





]1,0[∈CC

ySensitivitContrast 1= [,1[ ∞∈CS




frecuencia de corte

AV

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+ + + +

-

- -

-

+ + + +

-

- -

-

+ + + +

-

- -

-




Aplicaciones de la CSF

Hecho: el SVH NO procesa por igual todas las frecuencias espaciales, siendo transmitidas además las diferentes frecuencias por distintos canales neurales

Una alteración no uniforme de la CSF puede revelar algún tipo concreto de lesión en el sistema nervioso central

Lesiones en la mácula= perdida de sensibilidad bajas frecuencias sin alterar AV

Esclerosis múltiple: CSF anormal y distinta de la producida por errores refractivos

Y otras….




Variables que afectan a la CSFLUMINANCIA




Variables que afectan a la CSFPERFIL DE LA RED: Diferencia entre redes cuadradas y redes sinusoidales sobre todo para bajas frecuencias

ORIENTACIÓN DE LA RED: Mejor CSF para redes horizontales y verticales. La explicación es neural.

ADAPTACIÓN PREVIA A REDES ESPACIALES: Existen canales de transmisión y codificación de información sintonizados a frecuencias específicasEXCENTRICIDADCOMPOSICIÓN ESPECTRAL

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http://www2.psych.purdue.edu/~coglab/VisLab/VisAcuity/visacuity.html

Visual Perception Online Laboratory

Purdue University

Visual Acuity Experiment



Variables que limitan la resolución espacial…

A) Retina: mosaico de fotorreceptoresTamaño cono en fóvea: 2,3 micras Ángulo= 25’’

2. Resolución espacial y límite de resolución.






Sistema tricromático ideal = para (x,y) tres señales distintas para cada ancho de banda espectral.

¿qué supone esto?

L y M muy compactados (35’’)

S más desordenados (10’)

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B) Inherentes al ojo como S.O.Tamaño pupila



















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Variables que limitan la resolución espacial…2. Resolución espacial y límite de resolución. A) Retina: mosaico de fotorreceptores

Tamaño cono en fóvea: 2,3 micras Ángulo= 25’’


Importancia de la frecuencia de muestreo o número de muestras espaciales queel SVH procesa de una señal de entrada continua (estímulo luminoso) paraproducir una señal espacial discreta en retina.




3. Filtrado paso-banda de la información espacial.




TEOREMA DE MUESTREO DE NYQUIST-SHANNON

“Si un sistema adquiere muestras espaciadas ∆x el sistema sólo podrá representar estructuras espaciales periódicas de frecuencia menor o igual a la frecuencia Nyquist fN”,

fN=1/(2∆x)=fm/2

Señal original y muestreo discreto de la misma.




…¿y si no se muestrea a la frecuencia adecuada?

Si se utiliza una frecuencia menor a la establecida por el teorema de Nyquist, se produce una distorsión conocida como aliasing.

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DEMOSTRACIÓN:

Al muestrear la señal analógica s(t) obtenemos una señal s*(t) que equivale al producto de la señal original por la función impulso repetitivo dr(t):

s*(t)=s(t).dr(t)Reemplazando en la Ec. 4 s(t) por Ec. 1 y dr(t) por Ec. 2 (sin considerar la fase ni el factor k en la Ec 2) se obtiene

s*(t)=s(t).dr(t)=[c0+c1.cos(2.p.fa.t)+ c2.cos(2.p.2.fa.t)+...+ cn.cos(2.p.n.fa.t)].[k.(1+ cos(2.p.fm.t)+ cos(2.p.2.fm.t)+ cos(2.p.3.fm.t)+....]

con fa frecuencia de la señal analógica y fm frecuencia de muestreo. aplicando distributiva y la identidad trigonométrica de la Ec. 3 se obtiene una serie de componentes cosenoidales cuyas frecuencias serán

fm±fa, fm±2.fa, fm±3.fa.....2.fm±fa, 2.fm±2.fa, 2.fm±3.fa, ... 3.fm±fa, 3.fm±2.fa, 3.fm±3.fa...

Agrupadas de la siguiente manera (fm±fa, fm±2.fa, fm±3.fa...)(2.fm±fa, 2.fm±2.fa, 2.fm±3.fa, ...)( 3.fm±fa, 3.fm±2.fa, 3.fm±3.fa...)...

Cada grupo reproduce el espectro de la señal s(t) y su “reflejo” sobre las componentes fm, 2fm, 3fm. El mismo análisis es válido para una señal no periódica.




Ejemplo: Ojo completo LeGrand desacomodado d=16.69mm, con espaciado entrereceptores de 35’’ (Curcio et al., 1987) supone fN= 59,4 c/º. Si retina periférica (espaciado de 4’) entonces fN= 9 c/º.

Miller y Bernard (1983),Mosaico retiniano como estructura hexagonal compacta,

con frecuencia justamente resuelta dada por:

d= distancia nodal posterior;D= distancia entre fotorreceptores.

( )0.5 (c/º)180 3N

dfD

π=




Ejemplo: Ojo completo LeGrand desacomodado d=16.69mm, con espaciado entrereceptores de 35’’ (Curcio et al., 1987) supone fN= 59,4 c/º. Si retina periférica (espaciado de 4’) entonces fN= 9 c/º.

Los efectos del submuestro no son excesivamente importantes… limitación de altas frecuencias por la óptica del ojo + desordenfotorreceptores.




Los efectos del submuestro no son excesivamente importantes… limitación de altas frecuencias por la óptica del ojo + desordenfotorreceptores.

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* Antagonismo espacial

+ + + +

-

-

+ + + +

-

-+ + + +

-

-

+ + + +

+ + + +





* Antagonismo espectral

+ + + +

-

-





* Antagonismo espectral

+ + + + -

-

+ + + +

+ + + +





La forma de la CSF supone un filtrado de la información espacial filtrada…

…pero ¿transmitida por uno o varios canales?

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Efecto Blakemore-SuttonComprueba que las redes son iguales…





…fija la mirada ahora unos 45 s en la barra negra central.





¿siguen teniendo la misma frecuencia espacial?1. Función de Sensibilidad al Contraste (CSF)




La forma de la CSF supone un filtrado de la información espacial filtrada…

…pero ¿transmitida por uno o varios canales?

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Craik-Cornsweet

10

15

20

25

30

Lum

inan

ce

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