7.3. Характеристики зрительного восприятия человека

Общим для всех типов визуализации является то, что на некотором этапе изображение воспринимается глазами и мозгом оператора. Свойства зрительной системы человека, таким образом, являются центральным вопросом для визуализации, и хотя анатомию

глаза (по крайней мере в простейшей форме) знают многие, некоторые существенные факты из области физиологии зрения могут быть малоизвестны тем, кто занимается разработкой и применением медицинских систем визуализации.

Чувствительность и разрешающая способность зрения тесно связаны со структурой сетчатки, чувствительными элементами которой являются колбочки и несколько более чувствительные палочки. Центральная область сетчатки, ямка (желтое пятно), занимающая в фокальной плоскости хрусталика дугу 1° —2°, заполнена почти целиком плотно упакованными колбочками, а периферийные области — и колбочками, и палочками. Внутри ямки расстояние между колбочками довольно мало что позволяет достичь пространственного разрешения (измеренного по решетке) до 60 линий/градус. Чувствительность на более низких пространственных частотах при двух значениях яркости экрана (см. табл. 7.1) показано на рис. 7.1. Важно отметить подъем чувствительности примерно на 1 и 3 линиях/градус и существенное падение на низких частотах. Практически это означает, что существует предел восприятия мелкой детали (при ее наличии в образе), так что очень плавные границы (например, диффузно инфильтрированный край опухоли) можно

Рис. 7.1. Типичная контрастная чувствительность глаза, снятая с помощью теста с синусоидальным растром [12].

легко потерять, если не принять специальных мер по обработке сигнала. Лучше всего воспринимаются пространственные частоты в диапазоне 1—5 линий/градус. Последняя цифра может быть «хорошей» или «плохой» в зависимости от того, чему соответствует исследуемая деталь при данных структуре и увеличении изображения — реальной анатомии или артефакту (например, из-за рисунка растра или даже из-за когерентного спекл-шума; см. ниже).

Другая важная характеристика зрения, связанная с разрешением, — способность к восприятию контраста. Более полное обсуждение этого вопроса в связи с зашумленностью изображения приводится в следующем разделе, но здесь можно отметить, что восприятие контраста сильно зависит от резкости его границы. Резкие границы раздела, например, в градационном клине различаются достаточно хорошо, тогда как значительно отличающиеся по яркости области могут быть не опознаны, если они разделены плавным переходом.

Полный динамический диапазон человеческого глаза — около 80 дБ. В практике визуализации, однако, не весь он доступен. Практически верхняя граница (соответствующая максимальной яркости экрана ЭЛТ) - около (см. табл. 7.1), а при яркости ниже ямка не работает и чувствительность можно повысить за счет пространственного разрешения объединением чувствительных элементов сетчатки.