Бинокулярное суммирование - Binocular summation

Бинокулярное суммирование относится к улучшенным визуальным характеристикам бинокулярное зрение по сравнению с монокулярное зрение. Наиболее важным преимуществом бинокулярного зрения является стереопсис или восприятие глубины, однако бинокулярное суммирование также дает некоторые тонкие преимущества. Комбинируя информацию, полученную каждым глазом, бинокулярное суммирование может улучшить остроту зрения, контрастную чувствительность, восприятие мерцания и восприятие яркости.^[1] Хотя бинокулярное суммирование обычно улучшает бинокулярное зрение, оно может ухудшить бинокулярное зрение по сравнению с монокулярным зрением при определенных условиях. Бинокулярное суммирование уменьшается с возрастом и при наличии больших межглазных различий.^[2]

Визуальные улучшения

Некоторые из способов, которыми бинокулярное суммирование улучшает бинокулярное зрение:

• Восприятие яркости. Бинокулярно воспринимаемая яркость больше, чем яркость, видимая каждым отдельным глазом. Это помогает обнаруживать тусклый свет, а также способствует уменьшению размера зрачка, что улучшает фокусировку.
• Восприятие мерцания. Бинокулярное суммирование может увеличить критическое скорость слияния мерцания (CFF), которая представляет собой самую высокую воспринимаемую частоту мерцания перед тем, как 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.

Практическим показателем бинокулярности является коэффициент суммирования бинокля BSR, который представляет собой отношение контрастной чувствительности бинокля к контрастной чувствительности лучшего глаза.^[3]

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

Модели для бинокулярной яркости

Можно было бы ожидать, что входные данные от каждого глаза просто сложатся, и что воспринимаемая яркость двумя глазами в два раза больше, чем у 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 другой глаз будет освещен тусклым светом. Это противоречивое явление известно как парадокс Фехнера. Было предложено несколько разных моделей, чтобы объяснить, 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. Шредингер (1926)^[4] сформулировать уравнение для комбинации яркости и контрастности бинокля, в котором каждый вход монокуляра взвешивается по отношению силы сигнала от этого глаза к сумме сигнала от обоих глаз. Входы ${\displaystyle f_{l}}$ и ${\displaystyle f_{l}}$ - сигналы потока яркости монокуляра. Это уравнение можно представить как сумму длин двух векторов.^[5]

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

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

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

Процесс

До сих пор не ясно, как именно этот процесс выполняется мозгом, и остается активной областью исследований. Механизм можно объяснить некоторой комбинацией суммирования вероятностей, нейронного суммирования и эффектов, обусловленных бинокулярно-монокулярными различиями в размере зрачка, аккомодации, фиксации и соперничестве. Суммирование вероятностей исходит из того принципа, что вероятность обнаружения визуального стимула двумя глазами выше, чем одним глазом.

Если сложить входные стимулы, можно получить пять возможных результатов. Это

• Бинокль. Сумма более чем в два раза больше, чем для одного входа.
• Полное бинокулярное суммирование. Сумма ровно вдвое больше, чем для одного входа.
• Частичное бинокулярное суммирование. Сумма больше, чем для одного входа, но менее чем в два раза больше.
• Нет бинокулярного суммирования. Суммирование аналогично одиночному входу.
• Бинокулярное торможение. Сумма ниже, чем у одного входа.

Бинокль Fusion

Механизмы моторного и сенсорного слияния используются для объединения двух изображений в одно воспринимаемое изображение. Motor fusion описывает вершина движения глаз, которые вращают глаза вокруг вертикальной оси. Сенсорное слияние - это психологический процесс визуальной системы, который создает единое изображение, воспринимаемое мозгом.

Смотрите также

• Бинокулярное несоответствие
• Бинокль соперничество
• Биновевер

Рекомендации

1. Основы бинокулярного зрения: клиническая перспектива Скотт Б. Штайнман, Барбара А. Штайнман, Ральф Филип Гарсия 2000 ISBN  0-8385-2670-5 страницы 153-160 [1]
2. «Функциональное бремя косоглазия - снижение бинокулярного суммирования и бинокулярное торможение» Пинелес С.Л., Велес Ф.Г., Изенберг С.Дж., Феноглио З., Берч Э., Нусиновиц С. и Демер Дж.Л. JAMA Ophthalmol. 2013; 131 (11): 1413-1419. [2]
3. Нормальное бинокулярное зрение: теория, исследования и практические аспекты Дэвид Стидвилл, Роберт Флетчер, 2010 г. ISBN  1-4051-9250-X страницы 29-35 [3]
4. "Lehre von der strahlenden Energie", Mueller-Pouillets Lehrbuch der Physik und Meteorologie, Том 2, Часть 1 (1926) (Пороги цветовых различий).
5. Нормальное бинокулярное зрение: теория, исследования и практические аспекты Дэвид Стидвилл, Роберт Флетчер, 2010 г. ISBN  1-4051-9250-X страницы 29-35 [4]
6. МакЛауд Д.И.А. (1972). Уравнение Шредингера в комбинации яркости бинокля. Восприятие, 1, 321–324.