автореферат и диссертация по психологии 19.00.01 для написания научной статьи или работы на тему: Смазывание движущихся изображений как процесс пространственной фильтрации

Автореферат диссертации по теме "Смазывание движущихся изображений как процесс пространственной фильтрации"

гв од

ЯиО .Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Психологический факультет

На правах рукописи

МЕНЬШИКОВА Галина Яковлевна

СМАЗЫВАНИЕ ДВИЖУЩИХСЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ КАК ПРОЦЕСС ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ

(19.00.01 —общая психология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата психологических наук

Москва 1995

Работа выполнена в проблемной лаборатории восприятия на факультете психологии Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Научные руководители:

доктор психологических наук, профессор Александр Дмитриевич Логвиненко,

кандидат психологических наук, ст. научи, сотр. Владимир Вячеславович Любимов.

Официальные оппоненты:

доктор психологических наук, профессор Чингиз Абельфазовкч Измайлов,,

■ кандидат психологических наук, доцент Анатолий Иосифович Назаров.

Ведущее учреждение: Институт -психологии РАН.

Защита диссертации состоится « . . . » . . . . 1995 г.

в . . . час. на заседании . специализированного совета К-053.05.74 факультета 'психологии Московского государственного университета по адресу: 103009, Москва, К-9, ул. Моховая, 18, .кор. 5, а уд. . . .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета психологии МГУ.

Автореферат разослан « . . . »...... 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат психологических наук В. Я. Романов.

#

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблем. Важное место в изучении принципов обработки зрительной информации у человека занимают исследования . механизмов зрительного восприятия движущихся объектов. Актуальность втих исследований ствновится все более очевидной в связи с задачами, стоящими перед исследователями в области естественного п искусственного интеллекта. Известные принципы переработки информации о движущемся объекте могут применяться при разработке робототехнических устройств, а также могут способствовать повышению эффективности работы человека-оператора в решении задач слежения за движущейся цельго.

Наблюдая передвигающиеся относительно нас объекты, мы замечаем, что их образы трансформируются при увеличении скорости их движения. Чем больше скорость движения объекта, тем более "размазанными" они воспринимаются. При описании феноменальных трансформаций образа движущегося объекта мы имеем в виду такие изменения образа как утрачивание мелких деталей, подавление видимого контраста, изменение воспринимаемой яркости объекта и, в предельном случае, когда скорость высока, превращение обра?" движущегося объекта в гс!могенную полосу, размазанную Вдоль траектории движения. Описанные-феноменальные трансформации назовем смазыванием образа движущегося объекта. В процессе трансформации образа мбкно выделить фазы частичного.смазывания (Brown,1931), характеризующиеся незнвчительшм ухудшением опознания движущегося объекта, а также фазу полного смазывания (Cerroak, Koiika,1922; Smith,1961), в которой наблюдатель не может опознать движущийся объект. Наша работа была предпринята с целью выяснить, насколько ухудшается опознание движущихся изображений в зависимости от '-'степени их смазывания. Этот вопрос, несмотря на его практическую значимость, остается малоисследованным. В экспериментальном плане интенсивно йсследоввлись лишь скоростные пороги опознания движущихся объектов (di . Silva, 1929; Brown, 1958; Hiller.Lud-vigh,1962; Graham,1965). Традиционно, вти работы относятся к разделу динамической остроты зрения. Гипотезы для объяснения ушудшения опознания объектов при увеличении скорости их движения (Miller, Ludvigh,1962) сводились либо к неточному атслехиьшшю

движущегося объекта, либо к различию в разрешающей способности периферических и фовеальных областей сетчатки. Однако, эти предположения оказались неудовлетворительными, поскольку не выявляли причин, обуславливающих ухудшение динамической остроты зрения. Естественно предположить, что ухудшение динамической остроты зрений происходило вследствие смазывания тех деталей движущегося изображения, по которым наблюдатель производил его опознание, пбвтому проблема динамической остроты' зрения сводится к проблеме смазывания движущихся изображений. В настоящее время не существует строго формализованной модели смазывания движущихся изображений, лроверенной в эксперименте.

Предлетол исследования являются феноменальные трансформации образа движущегося изображения при увеличении скорости его . движения.

Целью исследования является изучение ухудшения успешности опознания движущихся изображений в зависимости от степени их смазывания при помощи классических психофизических методов. Для втого нам небходимо было а) разработать модель смазывания, д|иощую возможность количественной оценки феноменальных трансформаций, которые претерпевает образ в процессе движения, б) исследовать ухудшение опознание движущихся изображений и попытаться объяснить полученные результаты на основе предложенной модели. Гипотеза исследования: Наша гипотеза состоит в том, что ухудше-' нив динамической остроты зрения опосредовано феноменальными трансформациями образа движущегося изображения при увеличении скорости его передвижения, то есть смазыванием. Для решения проблемы количественного описания смазывания движущихся изображений необходимо найти 'способ представления образа движущегося изображения. За последние 30 лет успешно развивалось направление исследований сенсорных механизмов зрения, основанное на-линейном частотном анализе. (De Valois, . De Valois,1980; Kelly, Bur-beok,1984). Возникает вопрос, нельзя ли в рамках втого направления аналитически описать, а затем експериментально оценить смазывание движущегося изображения? Для ответа на него в проблемной лаборатории восприятия была разработана линейная теория смазывания (Логвиненко и др.,1982). Количественная оценка смазывания, согласно етой теории, достаточно сложна. Однако в случае, когда движение равномерное и прямолинейное, a стимул является мало-

контрастным изображением, вту оценку можно получить в явном идо. Ограничение на величину контраста 'изображения позволяет осуществись линеаризации зрительной системы. В линейных системах енвлиз изобреженай аффективнее проводить не в пространственно-временных координатах, а в частотных координатах. Это означает, что движущееся изображение момет быть представлю но квк сушь движущихся синусоидальных решеток (гармоник), каждая из которых идое-р свою амштудо. (¡роетрчнгатееппуп и временную частоту и ориентацию. Собохуш«С1'ь чоетотних гармоник изображения яазввв-ется его спектром. В технике изменение (усиление или -подавление) а'-аппгу;; пг^стрэттргрвштот гармоник спектра изображения называется 5лльтрз1пзй. Нети (5илп яндимнуч»« .иамхиаь, и^иаоио которое, при введенных вше допущениях, смазывание мокет быть представлено как пространственная фильтрация зрительной системой движущихся изображений. Для проверки выдвинутой гипотезы проводилось вкспериментальное исследование смазывания движущихся изображений (человеческие лица). Экспериментальный замысел состоял в сравнении успешности опознания неподвижных изображений, предварительно отфильтрованных согласно линейной теории, смазывания, с успешное!:. я опознания этих ке движущихся нефилъч'рованнкт изображений. Ео.пи гипотеза смазывания как процесса пространственной фильтрации правомерна, то успешность опознания долезу бить один, .свой в обоих случаях. Для проведения предложенного эксперимента нам потребовалось исследовать ряд других вопросов: 1) количественно описать вид фильтра, при помощи которого необходимо трансформи ровать изображения; 2) определить влияние изменения амплитуд пространственных гармоник спектра изображения на его опознание; 3) провести контроль движений глаз наблюдателя для решения вопроса о том, скорость дистального или проксимального стимула необходимо учитывать при оценке смазанноети движущегося изображения .

Исходя из втого были поставлены следущие конкретные эаОачи исследования: :

1. В рамках подхода, основанного на линейном частотном анализе, описать распределение субъективной яркости движущегося изображения. Найти вид психофизического фильтра (фильтр смизмь*-

НИЯ), ПОСреДСТВОМ КОТОрОРС) ВОЗМСЖНН К0ЛИЧРРТК»Н1!ИЯ опонкч еммлы-

вания движущегося изображения.

2". Количественно определить степень влияния уменьшения амплитуд спектра изображения на его опознание. Проверялась гипотеза, состоящая в том, что опознание ухудшается только тогда, когда амплитуды гармоник становятся подпороговыми. Для решения етой'задачи определялись скоростные пороги различения синусои-. дальной и прямоугольной решеток. ' 3. Оценить успешность опознания неподвижных изображений, отфильтрованных по гипотетическим принципам фильтрации зрительной системой движущихся изображений. На основе полученных данных определить информативность частотных составляющих спектра для опознания таких сложных изображений как человеческие лица.

4. Исследовать успешность опознания движущихся нефильтрованных -изображений и сравнить ее о успешностью опознания неподвижных фильтрованных изображений. Выяснить, скорость дистального или проксимального стимула необходимо учитывать при оценке смв-занности движущегося изображения.

Научная новизна. Впервые предложена строго формализованная модель смазывания движущихся изображений. Показано, что смазывание может быть представлено как пространственная фильтрация зрительной системой движущихся изображений. Введено понятие фильтра смазывания, посредством которого возможно количественно оценить феноменальные трансформации образа движущегося ' изображения.

' Показано, что при допущении линейности и инвариантности зрительной системы фильтр смазывания идентичен временной передаточной функции зрительной системы. Сформулировано понятие информативного спектра изображения, определяемое как пространственные частоты, наиболее значимые дая опознания изображений данного класса. Теоретическая значимость исследования. Предложено использование частотного подхода к анализу смазывания при восприятии движущихся изображений. Представленная линейная модель смазывания позволяет количественно определить йтепень смазанности движущихся изображений. В модели учитывается пространственное распределение яркости в стимуле, что открывает возможность применения методов Фурье-анализа для изучения смазывания любых по пространственной конфигурации стимулов.

Практичестя зиачилостъ исследования. Полученные в данном исследовании результаты могут быть использованы для повышения еффек-тивности работы операторов управления наземными и воздушными

средствами передвижения - летчикоё, водителей транспорта и т. п. Метод количественного оценивания смазывания актуален для решения зэдйч проектироврния телевизионных систем повышенной точности: с его помощью возмо»<на компенсация негативных последствий смазывания движущихся объектов. Полученные нами результаты могут бить применены специалистами, работающими в области создания искусственного интеллекта, где знание психофизических законов смазывания может помочь в- разработке искусственных органов зрения. Материалы исследования могут быть использованы при чтении курсов "Ощущение и восприятие" и "Экспериментальные метода в психологии".

АппроОгщия результатов исследования' проводилась на заседании кафедры общей психологии ф-та психологии МГУ 21 июня 1995 г. Основные результаты по теме диссертации были представлены на Всесоюзном семинаре по измерению в психологии (Звенигород, 1979), 1 Всесоюзной конференции "Человеко- машинные обучавдие системы" (Телави, 1979) и XX11 Международном конгрессе по психологии (Лейпциг, 1980). Содержание работы отражено в 5 публикациях.

Структура ОиссерпаиДи. Диссертация состоит из введения, 4- глав, выводов и библиографии. Ее общий объем составляет 109 стр. Работа содержит 19 рисунков. На запишу выносятся слеОукцие положения:

1. В рамках линейного частотного анализа возможно аналитическое описание трансформаций образа движущегося изображения в зависимости от увеличении скорости движения. При введении ряда ограничений на параметры стимуляции смазывание можно представить как процесс пространственной фильтрации.

2. Ухудшение опознания движущихся изображений происходит тогда, когда амплитуды пространственных гармоник п их спектре уменьшаются до подпороговой величины.

3.-Опознание неподвижных изображений (человеческих лиц) ухудшается при фильтрации этих изображений посредством фильтрп смазывания. Введено понятие информативного сгюктра изображения, определяемое как пространственные чистоты, наиболее значимый для опознания изображений данного класса.

4. Сравнения успешности опознания неподвижных отфильтрованных изображений и тех же движущихся нефильтрованных изображения

показывает, что смазывание обусловлено пространственной фильтрацией движущегося изобракешя в зрительной системе. При оценке смазанности движущегося изображения необходимо учитывать скорость проксимального , а не дистального стимула.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во_введении " обосновывается актуальность работы, определяются цель и задачи исследования, его новизна, а такне практическая значимость.

§_5ёЕ2^_Е525§ представлен обзор литературы по проблеме' смазывания движущихся изображений, а также представлена гипотетическая модель смазывания, разработанная в проблемной лаборатории восприятия факультета психологии МГУ. Исследование динамической остроты зрения проводилось в ряде - вкслериментальных работ (low,1947; Rose,1952; Foley,1957; Erooles, . Zoll,1968; Brown, 1972). В них определялись пороги опознания, выраженные в угловых размерах движущегося объекта, 'в зависимости от скорости его движения. Показано, что порога опознания растут при увеличении скорости движения. Говоря другими словами, чем больше скорость движения* тем больше должен быть размер стимула для его опознания. Авторы работы (Miller-, lud?igh, 1962) предпошли две гипоте-«зы для объяснения ухудшения остроты зрения при восприятии движущихся стимулов. Первая кз mix формулировалась следующим образом; если скорость движения объекта настолько высока, что ее но удается скомпенсировать прослеживающими .движениями глаз, то на сетчатке имеет место остаточное двидеенйе изображения, что и приводит к ухудшению опознания движущегося тестового объекта. Вторая гипотеза предполагала, что ухудшение опознания происходит вследствие смещения движущегося проксимального стимула в парефо-веальную область, где уменьшается разрешающая способность сетчатки. Первая гипотеза, с нашей точки зрения, не убедительна, поскольку авторы не объясняли, какой смысл они вкладывают в понятие "остаточное движение изображения по сетчатке" и как оно влииет на ухудшение дииакшческой остроты зрения. Экспериментальные работы по проверке второй гипотезы (Ludvigh,1941,1949; Ноо-gerhe3de,1964; Brown,1972) показали, что смещение движущегося стимула на сетчатке в пределах 5-7 угл.град. относительно

центра фонеа незначительно изменяет динамическую остроту зрения. Таким образом, гипотезы, предложенные Миллером и Людвигом (Miller,Ludvigh, 1962), оказались несостоятельными для объяснения результатов вкспериментов по динамической остроте зрения.

Ранее был предложен гипотетический механизм смазывания (Helmholtz, 1925),. состоящий в том, что отдельные р'цепторы сетчатки инерционны и продолжают оставаться в возбужденном состоянии в то время как стимуляция уже окончена.

В ремках линейной теории зрительной системы инерционность принято характеризовать функцией импульсной реакции .зрительной системы (Watson, Naohmias,1977i Nakayama,1985). Отметим, что использование функции шпульснаЗ реакции оказ'.тось уопешпш для объяснения феномена "размазывания" в линию такого простого стимула как движущаяся светящаяся точка (Smith,1969; Lubimov, Log-vinenko,1993) - Однако, не удалось удовлетворительно объяснить, используя функцию импульсной реакции, результаты эксперимента по исследованию динамической остроты зрения (Bhatia.1975), в котором использовался более сложный стимул (две светлые полоски, разделенные темной полосой). Это было связано о отсутствием модели сенсорной системы, в которой, псшшо учета инерционных свойств сетчатки, учитывались бы пространственные характеристики движущегося паттерна.

Наша гипотеза состоит в том, что ухудшение динамической остроты зрения происходит вследствие смазывания тех деталей движущегося изображения, по которым наблюдатель производит его опознание. Чем больше скорость движения, тем более крупные детали изображения смазываются. Мы предположили, что смазывание опосредовано пространственной фильтрацией зрительной системой движущегося изображения. Если вто предположение будет подтверждено s эксперименте, то результаты работ по динамической остроте зпения возможно объяснить на основе теории смазывания. Таким образом,, динамическая острота зрения и смазывание - по сути, две стороны одного явления, в основе которого лежит механизм пространственной фильтрации.

Для проверки предложенной гипотезы необходимо найти способ количественного описания смазывания движущихся изображений. В последнее время были предложены модели восприятия движущихся объектов (Adelson, Bergen,1905; Wimbauer, Geratner, 1994), в

которых: анализ движущихся изображений проводился на основе линейного частотного анализа. Применение в тих моделей для объяснения, например, такого феномене как послеаффект движения, оказалось достаточно плодотворным. Мы использовали этот подход для анализа смазывания движущихся изображений.

В первой главе представлена линейная теория смазывания (Логвиненко и др., 1982). Показано, что, если анализ ограничить рассмотрением малоконтрастных, движущихся равномерно и прямолинейно, стимулов, то зрительную систему человека можно рассматривать как линейную систему. В втом случае функцию распределения яркости движущегося изображения можно представить в виде суммы движущихся синус-решеток (гармоник) различной пространственной и временной частоты, амплитуды и ориентации. Зрительный образ движущегося изображения, согласно етой теории, можно представить как функции распределения субъективной яркости в поле зреячя. Эту функцию также можно представить в виде сумиы гармоник, для которых значения временной и пространственной частот, а уакхе ориентации остаются- неизменными, а амплитуды изменяются по величине. Чем выше скорость двиаения, тш меньше величина амплитуд высокочастотных гармоник. Для каждой синус-решетки moüsio найти такую скорость движения (скорость смазывания), при которой ее амплитуда становится подшроговлЯ. В втоя случае синуе-решетка полностью смазывается и ео опознание резко ухудшается: наблюдатель видит гомогенное поле. В работах по исследованию движущихся синус-решеток (Watambe et al,'1968; Kelly, 1979; Eurr, Rose, 1982) было показано, что, чем меньше пространственная частота синус-решетки, тем выше скорость смазывания. Наша гипотеза состоит в том," что при увеличении скорости движения все большее число высокочастотных гармоник в образе двжущегося изображения отфильтровывается (т.е. перестает восприниматься). Виведена формула фильтра смазывания, которую moümo представить в следующем виде:

B(/,V) = H(f,vf)/Hx(f) (1)

где И(f.vf) - двумерная передаточная функция зрительной системы, построенная для синус-решеток пространственной частоты /, передвигающихся со скоростью и, и !'Т(/) - передаточная функция для неподвижных синус-решеток той же пространственной частоты /. Психофизический смысл фильтра смазывания заключается в том, что,

если для неподвижного изображения отфильтровать все пространственные частоты ¡/I > / , то полученное отфильтрованное изобразите будет выглядеть тогеяе, как и двикушееоя со скоростью v нефильтрованной* изображение (с той лишь розницей, что наблюдатель будет воспринимать его неподвижным). При отом каждому значению / будет соответствовать свое значение и.

к г>

Предположение о смазывании как о процессе прострвнсвешюй шидътрацкд проверялось цкопершлптальпо. Задач«? эксперимента состояла р. сравнении успешности даозР'.ння ншодьййзшх изображений, отфильтрованных фильтром смазывания (1), с .успешностью зьоашета тог г~ -тггггутттаея рр^я^ч-роляпных изображений. По вто£Сй_глп~з зтредстгтле^о исолн.повянйе,. атимш влияния уменьшения амплитуд спектра изображения на его опознание. Смазывание как процесс пространственной фильтрации заключается в уменьшении'амплитуд высокочастотных гармоник спектра изображения при увеличении скорости движения, что, в свою очередь, приводит к ухудшению опознания движущихся изображений. Возникает вопрос, согласно какому правилу ухудшается опознание движущегося изображения при уменьшении амплитуд гармоник спектра? Можно предполо-кить два исихоф«зи«еокия правила для опознан«« движущегося «зоб-родоивя в зависимооуя от степени его фильтрац'ш зрительной сис-•J'fw-a человека. Первое из них предполагает, что ухудюенв-- олоз-нания при увеличении скорости движения происходит при любом уменьшении (не обязательно до подпороговой величины) амплитуд пространственных частот в спектре изображения. Второе - предполагает, что при увеличении скорости движения изображения ухудше-иие его опознания происходит тогда, когда амплитуды частотных составляющих спектра становятся подцороговыми. Чтобы решить, какое предположение правомерно в процессе опознания, нам необходимо было выбрать такие изображения, для которых ми могли бы контролировать и изменять амплитуды гармоник их спектра. Были выбраны простые изображения, а именно синусоидальная и прямоугольная решетки. В психологической литературе принято использовать термин "различение", когда число опознаваемых- объектов равно двум. Таким образом, задачей втой части исследования являлась определение психофизического правиле ухудшения различения движущихся синусоидальной и прямоугольной решеток. Для ятого был проведен следующий нкоперимевт: для фиксированных й-ми уроьн^П

контраста исследовались скоростные пороги различения синусоидальной и прямоугольной решеток пространственной частоты / = 8.75 цикл./угл.град., а затем скоростные пороги смазывания синус-решетки пространственной частоты 3/ = 26.25 цикл./угл.град. Для измерения скоростных порогов- использовался метод лестницы о переменным шагом (Levitt,1971). В эксперименте принимали участие ' два испытуемых с нормальным зрением, имеющие опыт участия в психофизических експериментах; Результаты исследования представлены в виде кривых зависимости порогоЬ различения синусоидальйой и прямоугольной решеток пространственной частоты f и порогов смазывания синус-решетки пространственной частоты 3/ от скорооти движения. Сравнение порогов различения и смазывания показало, что психофизическое правило для опознания движущегося изображения формулируется следующим образом: опознание движущегося изображения ухудшается только в том случав, если амплитуды состав- ; лямцих его спектра становятся подпороговыми. В обратном . случае опознание не ухудшается.

В_т£етьей_главе представлено исследование успешности опознания• сложных неподвижных изображений (человеческих лиц), отфильтрованных по гипотетическим принципам фильтрации зрительной системой движущихся изображений. Исходя из поставленной задачи проводилась количественная оценка фильтра смазывания на. основе вкспе-риментальных данных для движущихся синус- решеток, полученных другими авторами (Watambe et. al, 1968; Kelly, 1979; Burr, Rose, 1982). Воспроизведение фильтра смазывания в лабораторных условиях оказалось невозможным в связи с трудностями технического порядка. Поетому мы нашли другой фидьтр (низкочастотный полосовой фильтр), вквивалентный фильтру смазывания и реализуемый в нашей лаборатории. Эти фильтры считались .эквивалентными, если', они уменьшали до подпороговой величины контрасты синус-решеток одной и той же пространственной частоты /. Вывод о том, что фильтр смазывания возможно заменить полосовым фильтром, был обоснован исходя из результатов экспериментов по различению движущихся прямоугольной и синусоидальной решеток.

Задачей етой части исследования являлось изучение успешности опознания изображений, отфильтрованных полосовым фильтром, в зависимости от величины полосы фильтрации. Пространственная фильтрация изображений проводилась методами когерентной оптики

(Кольер и др.,1973). Отфильтрованные изображения предъявлялись двум испытуемым. Полученные результаты представлены на рис.1 в

Рис.1. Зависимость успешности опознания от полосы пространственной фильтрации (а) - для исп. И.Н., ( • ) - для исп. Н.К. виду зкчисимостн количества информации тув.Ю (в битах), кото-гон сгдефкиття для испытуем! в отфильтрованных изображениях, от иож.еы пространственной фильтрации / (в цикл./угл.град.). Из графиков видао, что опознание ухудшается при уменьшении полосы фильтрации. Полу » -иные результаты позволяв поставить вопрос о ^м, насколько информативны различные гармоники спектра изображения для иго опознания. Ранее были проведены экспериментальные работы тпвЪшц, 1976; <Р1еёег, Сапа, 1979; Реауеп!. 1п1 et.al., 19133; М.чуеа е(,.а]., 1986), в которых исследовалось опознание фильтрованных изображений человеческих лиц. В указанных работах

использовались различны^3 методики фильтрации изображений. В одних работах (Ginefeurg, 1976; Peorentini et.al.,1983; Hayes et.sl.,1996) фильтрация проводилась высокочастотным полосовым фильтром, в других (Tieger, Ganz,1979; Thau, 19-94) - отфильтровывались отдельные пространственные частоты спектра изображения. Поскольку в нашей работе использовался отличный от другая - метод фильтрации (низкочастотный полосовой фильтр), возник вопрос о том, насколько наши результаты соответствуют результатам, полученным другими авторами. Если результаты опознания не зависят от способе фильтрации изображений, то возможно ввести характеристику зрительной системы человека, описывающую информативную значимость частотных составляющих спектра для опознания изображений данного класса. Чтобы узнать, какие гармоники спектра изображения наиболее информативны для опознания, мы исследовали динамику успешности опознания в зависимости от уменьшения полосы фильтрации частотного спектра. Определялось, на сколько,- единиц увеличится (или уменьшится) iy(S,R) при уменьшении полосы пропускания фильтра на фиксированную малую величину. Анализ динамики успешности опознания показал, что на процесс опознания оказывают влияние не все гармоники спектра, а только то из них, которые находятся в области низких частот. Аналогичный вывод был получен и авторами других работ. На основе полученных данных введено понятие информативного спектра изображения, определяемое как пространственные частоты, наиболее значимые для опознания изображений человеческих лиц.

описывается исследование успешности опознания движущихся нефильтрованных изображений. Смысл данного исследования состоит в том, чтобы успешность опознания для движущихся стимулов сравнить с успешностью опознания для неподвижных фильтрованных стимулов. Если смазывание обусловлено пространственной фильтрацией изображений в зрительной системе, то успешность опознания как для движущихся так и для неподвижных отфильтрованных изображений должна быть одинаковой. Поскольку успешность опознания в первом случае, зависит от скорости движения о, а во втором - от полосы пространственной фильтрации /, то сравнение кривых успешности опознания сводится к установлению соответствия между скоростью v и полосой пространственной фильтрации /. Покажем, каково должно быть вто соответствие, если правомерно лредс-

ïti»пение о см<*зш*№ии как о процессе простринственнод фильтра-14.1Л. ¡¿Ll'e провчденниэ pp.JCySCSKHH прозодяте.ч Дл'-Т елучгы строгой ; »жстпял .-лаз 'ьяотубисгс, то »сть «г«ювря Физическая

;'OIVJOJ':-. шдомемопи;: жчч'-помгаш литст«1 всч'Пездот " угловой скоростью его перемещения, ирнляо всего, s:îiv ««обходимо ш.'ло оценит'* количественно чмлыр сиазившшя дая пслигуеьш, притшежкг». участие в екепери-»:ч ». vncrîHfiK'ir.4 г!«оС,ч«сеш1Й. Фильтр , ••..чзаггтя (см. формул"

- ..Р!т\\'; v О1: ■ L-;;,Mc,pK'"'|1 J -¡я«, У: фушплм lù',;\vf), 'Юлученчой

для двигающихся со скоростью v синус-решеток пространственной «.«■.тота ,. « v,i v::::;^ »••■^•'"т и ' ^i. поппученной для

* " л." -

иенодвия-ныл жо »n^'m'i-n. uuiH

ид-ягифтадаи фильтра смазывания нам необходимо было бы определить две указанные шиедяточнне функцга для новых испытуемых, однако, процедура пооч-рсешя двумерной передаточной функции достаточно трудоемка, поэтому мы ввели допущение, которое порво-ммо упростить Зсрыулу фильтра смазывания и, соответственно, процедуру его идентификации. Мы предпо-додилн, что двумерная зрлтеды'ой «истеки пля фавеальпоЯ зоны

' li ':ê'i.'TOï'

1

•;:v . •'i.^iCj :r : ; 7 ; ' ; —- 1 " .. ; ï' ; : : ;.ч - ^ ' ''.-i,-^ . - s h

цпмшость фоторецептеров не зависит от их на

" г - - - Сг•• »nnr«ni<«mis уяряктеристики одашако-

времени U гапулис, 1ум ). а ряде имлмфм^н-азг^ш. ;u<5oï (Snehu et &1.1971; ЫгпЪ, ïaiblnstein, 1977; Graham et al, 1978) было покеза-чс, что ,гч15 «ты "сетчаты; в пределах фов-fa зрительная система - v,-л Ль ■ . Но.-"'""'(" т? v"1''"« якспешменте

■■•.-. iH-.v;,. с; "_ es "гру'З'чен пределами

. тс» цитр лретоложение оправдано. Sojîm iio^c-.aûiwi фс^у-яу

I.:'1 li {'•)-. !"-> Ôilv'bVp '.r'.'îJi г-.ожне Прй^ОТаЪИГЬ В

в</, V) = Ht(vf). (3)

Психофизический смысл полученного для фильтра смазывания выражения представляется очевидным. Оказывается, что для линейных и инвариантных систем утверзщение, что смазывание обусловлено инерционностью зрительной системы, следует понимать буквально. Действительно, фильтр смазывания есть ни что иное как сжатая в и раз вдоль оси пространственных частот временная передаточная функция, которую и принято считать характеристикой инерционности зрительной системы. Таким образом, оценка фильтра смазывания, при сделанных выше допущениях, сводится к оценке временной передаточной функции Операционально .временная передаточная функция Hj.(V¡) для линейных систем определяется как величина, прямо пропорциональная контрастной чувствительности St(v>).

Следующее упрощение при оценке соотношения между полосой пространственной фильтрации / и скорость» перемещения -изображения и состоит в том, что для фильтрации изображений использовался не фильтр смазывания, а эквивалентный ему полосовой фильтр (они считались эквивалентными, если уменьшали до подпороговой величины контрасты синус-решеток одной и той же пространственной частоты /). Более строго понятие вквивалентности между указанными фильтрами можно записать в виде следующего уравнения:

Х(/) е St(W = Vx(f) (4)

где !(/) - спектр изображения, St(а) - контрастная чувствительность как функция временной частоты И = uf, ~ функция порогового контраста для неподвижных синус-решеток пространственной частоты / и £ - критерий испытуемого.

Решением уравнения (4) является функция. и (/). Она определяет соотношение между скоростью перемещения изображения v и 'полосой пространственной фильтрации /, которые, теоретически на основании модели смазывания и сделанных допущениях, должны приводить к одинаковой успешности опознания. Таким образом, задача сравнения опознания движущихся изображений и тех же неподвижных фильтрованных изображений сводится к задаче сравнения теоретической функции ут(/)'и определяемой емпирически функцией t>B(/) -Вели они совпадут, то ухудшение опознания движущихся изображений можно.полностью отнести за счет их смазывания. Если же обнару-

.с *

•г:»тсч к* -¡мохо -дзаие, то нзд^ходнг-о к. гать другое фактора,

кс.ор;- сллдаш-'Ю1:1 влията'Э на процесс здстгппия,

Пллиов гт^л ПА роъятла г гтпагслФ^о пенное R

.'■■!.Д , ■'. '¡о ! 3-jiiouei-«' 'НЧУсь. й -'.<cnej;:>;e:ive Л просо; I л ^ и j ^i^jj jktji-^.i. j s^utjt ijiii»! jL utillti* j. j i^iyiiMjk bfj iCGiiTpuCi'iiO>i

-п;,'-Т!,!..1,,,'!У!(1П|н b.iWJ :: фуи>л;"ш порогового ¡отараетн 3 ■ ' ..j. '";("::;>■ л.¡.к ; pet TV мксперимелте 2 йцл "ччрп

lllinililiil п |-,Т>ГГ1>1 т ИПлЛг. fi^i^TiTy^ >1^1 ТТТЖ1 ■ ТТпти^тю г. 1ЧЧ U

j■!"'itT'гпгмьгг'.г oir'pi'-i'.-.i.u'i'b , v .'ipeT':.н'г' -:yk'i функции

Uy(j'). cwtii«piMeH'.i' S был иромеден с целью получения вкиперимен-твлыгай сйтакиии- jk (f). В нем исалепонилопк vuvjiuishho опознания

ИН(Л)11НЖ^МИИ К НННИСИМ1 )<1'('И ОТ ("' М/ I ruu "/'и и У I Ш Г Н n'/'Wfli'H'J'H.'ii,—

но наблюдателя. Результаты эксперимента 3 для двух испытуемых И.Н. и К.К. представлена на рмс.2 в виде графиков зависимости

v .

г; у 25. so 53 Зо " ~'4г

скорость Г'.гл.грлд./егк.) Рис.2. Зависимость успешности опознания от скорости движения стимула ( • ) - для исп. ИЛ1".-;

( ) - //ли "i .Г..

hi-'-:t"t>ru-'.>fi ия'.'цме'ин ?' (s,R) 'h' йггох), tro^cfoe ссдорштс/

L и *

'if^u'v в ;ti-rtwy»i«xtw со скоростью и лгфи^/грсг-ьши! изобрата-

'. «ела ;чнн (в угл.х'ра.д./с.).