ГЛАВА 2. ЗРИТЕЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ

§ 2.1. Зрительная система человека

Изучение зрительной системы человека в рамках изучаемой дисциплины вызвано двумя обстоятельствами:

1) необходимостью правильного согласования характеристик ТВС с характеристиками зрительной системы в тех случаях, когда сформированное на выходе ТВС изображение предназначается для восприятия глазом человека;

2) механизмы зрительного восприятия являются прекрасными примерами процедур обработки визуальной информации и могут служить источниками идей для построения и оптимизации аналогичных технических систем обработки изображений.

Рассмотрим устройство глаза человека.

Глазное яблоко представляет собой шарообразное тело диаметром около 24 мм, окруженное сравнительно твердой оболочкой — склерой 6 на рис 2.1). В передней части глаза склера переходит в роговую оболочку (роговицу) 8 — прозрачную для света и относительно твердую структуру. Диаметр роговой оболочки около 12 мм. Благодаря хрусталику 9, имеющему форму двояковыпуклой линзы, и роговице на внутренней оболочке глаза — сетчатке 4 образуется действительное перевернутое изображение предметов. С передней стороны глаза хрусталик прикрывается радужной оболочкой образующей зрачок глаза Диаметр зрачка, играющего роль диафрагмы, изменяется от 2 до 8 мм Хрусталик, благодаря действию удерживающих его мышц 7, обладает способностью изменять радиусы кривизны передней и задней поверхностей, изменяя тем самым фокусное расстояние и осуществляя фокусировку изображения на сетчатке Это свойство назынается аккомодацией.

Рис. 2.1. Глазное яблоко человека

Рис. 2.2. Распределение колбочек и палочек на сетчатке

Пространство между роговицей и хрусталиком (передняя камера) заполнено прозрачной жидкостью, пространство между хрусталиком и сетчаткой — студенистой прозрачной массой (стекловидное тело).

Светочувствительными элементами глаза являются колбочки и палочки, они входят в состав сетчатки (около колбочек и палочек). Сетчатка представляет собой дискретную светочувствительную структуру Распределены колбочки и палочки по поверхности сетчатки неравномерно, рис 2.2 иллюстрирует распределение колбочек (кривая 1) и палочек (кривая 2) на сетчатки Видно, что колбочки концентрируются в основном в области так называемого желтого пятна 3 (см. рис. 2.1) — участке сетчатки, обладающем свойствами наилучшего видения. Желтое пятно имеет овальную форму длиной около 2 мм и шириной примерно 0,8 мм. Палочки сконцентрированы на периферии (на рис. 2.2 -расстояние от центра желтого пятна). Светочувствительные элементы глаза преобразуют световую энергию в нервные импульсы, которые по нервным волокнам и зрительному нерву I (см рис. 2.1) передаются в зрительные центры головного мозга, где и осуществляется обработка поступающей информации. Следует заметить, что предварительная обработка информации осуществляется непосредственно на сетчатке благодаря наличию разветвленной нейронной структуры, охватывающей значительные участки сетчатки В месте отведения зрительного нерпа имеется нечувствительная зона сетчатки — слепое пятно 2

Колбочковый аппарат обладает меньшей световой чувствительностью, чем палочковый, который условно называется аппаратом сучеречного зрения. Колбочковый аппарат обладает цветовой чувствительностью; палочковый аппарат такой способности не имеет.

Обменные процессы в активных тканях глаза осуществляются благодаря наличию сосудистой оболочки 5 (см рис. 2.1), которая содержит сеть кровеносных сосудов, связанных с глазными веной и артерией

Система нервных волокон и кровеносных сосудов расположена непосредственно перед сетчаткой Нервная ткань практически прозрачна для проходящего через нее света. Кровеносные сосуды для света малопрозрачны Однако они не

мешают посприятию изображения Снижение светового потока на соответствующих участках сетчатки компенсируется локальной адаптацией светочувствительных элементов.

При анализе механизмов зрительного восприятия удобно выделить: 1) образование оптического изображения на светочувствительной поверхности глаза; 2) преобразование оптического изображения в нервные импульсы, распространяющиеся по зрительным нервам; 3) обработку полученной информации зрительными центрами головного мозга. Необходимо, однако, отметить, что все указанные механизмы представляют единый процесс и не могут рассматриваться как серия последовательных независимых преобразований поступающей информации.