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4.2 视觉的时间分辨
2009-11-26 15:36:47 来源:网络 作者:万宝龙 【 】 浏览:23641次 评论:0
视觉的空间分辨指视觉系统发现和分析空间上光强度分布的能力,如辩认视标方向、图形等。视觉的时间分辨是指视觉系统分析时间上光强度变化的能力,如发现光的闪烁等。




一、时间调制对比度
(一)闪烁刺激光
很多光源可以产生闪烁刺激光,如阴极射电管(CRT)、电视机等。当闪烁光的光强度在时间上逐渐变化,呈正弦分布时即为时间正弦波,见图4-6。与其对应的光强度在空间上呈正弦变化为空间正弦波,如空间对比敏感度检查时所用的光栅。

(二)时间调制对比度
时间调制对比度与空间调制对比度相仿,是一定时间频率的对比度,是对比度在时间上的变化,可用公式表示:
C=(Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin)
公式中C代表时间调制对比度,Lmax代表时间上分布的最高光强度,Lmin代表时间上分布的最低光强度。时间调制对比度等于时间正弦波最高光强度与最低光强度的差值与最高光强度与最低光强度之和的比值,C值越大,对比度越大。
低空间调制对比度阈值的光栅看起来像均匀的灰面,没有明暗的区别,只有增高对比度后才能分辨存在黑白光栅;而低时间调制对比度的闪烁刺激看起来是稳定光,只有增高对比度才能分辨闪烁光。
(三)时间频率
1、时间频率 指在单位时间内光闪烁的次数。一般以1秒内闪烁的次数来表示,单位为Hz。50Hz表示在1秒内完成了50次从最亮到最暗的过程,频率越高,闪烁变化越快。
2、闪烁融合频率 当闪烁的频率增快或减慢至某一值时,闪烁光可产生稳定光的感觉,不再分辨有闪烁,增快到产生稳定光感觉的最低频率或减慢到产生稳定光感觉的最高频率称为闪烁融合频率或临界融合频率(CFF)。通常指的闪烁融合频率为增快到产生稳定光感觉的最低频率。
3、Talbot-Plateau法则 当光的闪光频率超过正常眼的闪烁融合频率时,该闪烁光给人的亮度感等于与其时间平均亮度等亮的稳定光。
(四)时间对比度阈值
时间对比度阈值是指一定时间频率时,分辨闪烁光的最低时间调制对比度。时间对比度阈值的倒数是时间对比敏感度,通常用相对敏感度表示。




二、时间对比敏感度曲线
不同的时间频率,对应不同的相对敏感度。以闪烁光的时间频率为横坐标,各时间频率对应的相对敏感度为纵坐标,可以得到如图4-7的曲线,即为时间对比敏感度曲线。

曲线呈种形,相对敏感度在中频段最高,低频段和高频段均有所下降。曲线的高频截止是由于视觉神经系统对高时间频率信息的分辨极限所致,如神经反应速度的限制,神经反应速度越快、反应时间越短暂,则时间分辨能力越强。曲线低频段相对敏感度的下降原因不明。
曲线上方的区域表示闪烁光的时间调制对比度低于时间对比度阈值,或者闪烁光的频率在被检者的闪烁融合频率之上,因此看起来是稳定光。曲线下方的区域表示闪烁光的时间调制对比度高于被检者的时间对比度阈值,或者闪烁光的频率在被检者的闪烁融合频率之下,看起来为闪烁光。




三、闪烁融合频率
通常用的闪烁融合频率指在一定的时间调制对比度下,随着闪烁频率的增加,一个闪烁光给人的主观感觉从闪烁变为稳定的临界频率。和相对敏感度一样,闪烁融合频率也是测量视觉系统时间分辨能力的一个量度,但是它比相对敏感度要常用。
正常人眼的闪烁融合频率为60Hz或更高。荧光灯的闪烁频率为120Hz左右,超过了人眼的闪烁整合频率,所以没有闪烁的感觉,而蜜蜂却还能看见荧光灯的闪烁,因为蜜蜂的闪烁融合频率在300Hz左右。
(一)影响闪烁融合频率的主要因素
1、背景光强度 随着背景光强度的增加,在低频段,相对敏感度略有升高但并不明显;而在高频段,相对敏感度的升高非常显著。在高频段当时间调制对比度不变,随着背景光强度增加,闪烁融合频率也明显升高。这很可能是由于随着明适应水平升高,视网膜神经反应速度普遍加快有关。在低频段随着闪烁频率的增加,一个闪烁光给人的主观感觉从稳定变为闪烁的临界频率,也可称为闪烁融合频率,但不常用。
有些患者的闪烁融合频率较高,对闪烁光比较敏感,正常人看起来是“稳定”的闪烁光,他们可以发现在闪烁。这类患者可以通过配戴太阳镜或墨镜来降低视网膜上的照明而改善症状。
2、受检的视网膜部位 如果刺激光局限于中心凹,仅刺激视锥细胞,那么被检者的闪烁融合频率随亮度而逐渐增高。当亮度在一定范围内(0.5~10000托兰),闪烁融合频率与亮度的关系遵循费瑞-帕特法则:CFF=a LgI+b,a和b为常数,I为亮度,即闪烁融合频率和亮度的对数成正比,当亮度很高时,该法则不再适用。
当同一刺激光在中心凹处,低亮度时主要刺激视杆细胞,高亮度时主要刺激视锥细胞,这样可得到双向性的闪烁融合频率与亮度的关系曲线。随着锥体所占感光细胞比例的下降,费瑞-帕特法则的应用范围也减少。
3、刺激光斑的大小 刺激光斑的大小与闪烁融合频率的关系遵循Granit-Harper法则:闪烁融合频率与刺激面积的对数成正比。在适当的光强度范围内,中心在中心凹的刺激光斑,当其直径在50°以内时,该法则均适用。
4、光的波长 能量相同而波长不同的光,对视杆细胞、视锥细胞的刺激效应不同,产生的亮度感也不一致。根据费瑞-帕特法则,不同的亮度会有不同的闪烁融合频率,所以能量相同而波长不同的光,也会产生不同的闪烁融合频率。在明视状态下,不同波长光经过亮度匹配,可产生相同的闪烁融合频率。而在暗视状态下,原明视下的亮度匹配关系不再有效,需经过重新亮度匹配,才能得到相同的融合频率。
(二)闪烁融合频率的临床意义
闪烁融合频率随年龄的增长而下降,可能与光感受器等神经元的老化导致对闪烁光的反应能力下降有关。闪烁融合的频率检查对某些眼病的早期诊断也有一定的帮助,如原发性开角型青光眼。患者眼内压升高时会引起视神经节细胞的损害而最终表现为视野缺损,视野检查是青光眼检查的重要方法之一。事实上,在出现视野缺损前,较多的神经节细胞已经受到损害,在闪烁融合频率曲线上可表现为高频段下降。提示在测定神经节细胞受损方面,闪烁融合频率可能比视野检查的敏感度要高。




四、时间总和
时间总和是指当刺激面积不变,视觉系统可以将在一定的刺激时间范围内到达光感受器的能量进行累积,共同参与视觉阈值效应。
(一)临界累积时间
视觉系统可以将在一定的视网膜面积上吸收的光子总和而参与同一兴奋的形成称空间累积;将在一定的时间内吸收的光子总和而参与同一兴奋的形成称时间累积。形成一个兴奋所需最长的时间称为临界累积时间,在此时间范围内吸收的光子都参与同一个兴奋的形成。它与波长无关,刺激强度越强,临界累积时间越短。
(二)Bloch法则
在一定的时间范围内,一定量的能量能产生同样的阈值效应,而与其在时间上的能量分布无关。可以用下式来表示:
T×I=C
T=刺激时间
I=刺激强度
C=产生阈值所需的最低能量
表明当阈值刺激的总量恒定,刺激强度和刺激时间成反比。即刺激强度(单位时间的刺激量)发生变化,可以由刺激的时间总和作用来补偿。为了达到阈值,对于强度弱的刺激,必须增加刺激时间,反之亦然。但时间不是可以无限延长的,必须在临界累积时间范围内才有效,视杆细胞的临界累积时间大约为0.1秒,而视锥细胞大约为20毫秒。
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Tags:4.2 视觉 时间 分辨 责任编辑:peijingshi
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