視覺的空間和時間分辨

關(guān)于視覺的空間和時間分辨掌握視角的概念和視力的分類影響視力的因素及影響對比敏感度的生理因素對比敏感度相關(guān)概念第2頁,共37頁，星期六，2024年，5月第一節(jié)視覺的空間分辨一、視角和視力視角：表示從物體的兩端點(diǎn)各引直線到眼節(jié)點(diǎn)的夾角。視角大小直接關(guān)系視網(wǎng)膜像的大小。最小視角是指人眼能分辨物體兩點(diǎn)間的最小距離對應(yīng)的視角。最小視角的倒數(shù)是視力，被檢者能分辨的視角越小，其視力越好。第3頁,共37頁，星期六，2024年，5月正常眼的視力是1.0，分辨力是1′視角，相當(dāng)于視網(wǎng)膜上4.96um的距離。通常視力以Snellen分?jǐn)?shù)表示，即V=d/D，公式中d是視標(biāo)與被檢者的距離，通常檢查距離為5m、6m或20呎；D為設(shè)計(jì)距離，即不同大小的視標(biāo)其最小分辨細(xì)節(jié)的視角為1′時所對應(yīng)的距離。第4頁,共37頁，星期六，2024年，5月（一）廣泛視力分類1.最小可見力：指發(fā)現(xiàn)最小單個目標(biāo)存在的能力。通過改變目標(biāo)的大小，可以測量最小可見力。2.最小分辨力或視力：又稱視銳度，指分辨出兩點(diǎn)或兩條線的能力。點(diǎn)或線在視網(wǎng)膜像的光能分布呈點(diǎn)擴(kuò)散或線擴(kuò)散函數(shù)，當(dāng)兩點(diǎn)或兩線很靠近時，兩個分布函數(shù)重疊形成一個大點(diǎn)和一條粗線，而不能被分辨開。3.最小空間可辨力或超變力：有些空間差異，其視角低于常規(guī)視力閾值也能分辨，稱為最小空間可辨力或超視力，例如游標(biāo)視力和立體視覺。第5頁,共37頁，星期六，2024年，5月（二）常用視力表有遠(yuǎn)、近兩種，均依據(jù)視角大小來設(shè)計(jì)。

1.Snellen視力表

2.國際視力表

3.標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)視力表

4.新型E型視力表

5.圖形視力表

6.近視力表第6頁,共37頁，星期六，2024年，5月（三）影響視力的主要因素1.屈光狀態(tài)2.瞳孔大小3.屈光間質(zhì)4.照明光強(qiáng)度5.受檢的視網(wǎng)膜部位6.目標(biāo)運(yùn)動和眼的運(yùn)動7.年齡第7頁,共37頁，星期六，2024年，5月二、對比敏感度在日常生活中，人眼不但需要分辨邊界清晰、高對比度的物體，也需要分辨邊界模糊的多種對比度物體。前一種分辨能力對應(yīng)于臨床上通用的視力檢查，常用高對比度的方波視標(biāo)（如Snellen視標(biāo)）來檢測；后一種分辨能力成為對比敏感度（contrastsensitivity,CS），常用不同對比度正弦光柵視標(biāo)來檢測。第8頁,共37頁，星期六，2024年，5月（一）對比敏感度1.對比度：指視標(biāo)與背景之間的光強(qiáng)度對比，本節(jié)討論的對比度是指一定空間上的對比度，嚴(yán)格地講是空間調(diào)制對比度，用公式表示：C=(Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin)公式中，C=空間調(diào)制對比度，Lmax=空間上最高光強(qiáng)度，Lmin=空間上最低光強(qiáng)度。空間調(diào)制對比度等于光柵的最高光強(qiáng)度與最低光強(qiáng)度的差值和最高光強(qiáng)度與最低光強(qiáng)度之和的比值。視標(biāo)的空間對比度越大，越容易被視覺系統(tǒng)識別。第9頁,共37頁，星期六，2024年，5月2.空間頻率：指單位空間上黑白光柵的周期數(shù)。通常用1°視角內(nèi)黑白光柵的周期數(shù)來表示，周期數(shù)越多，條柵越密集，空間頻率越高。3.對比敏感閾值：指一定空間頻率上，分辨光柵的最低對比度。如在識別一個固定頻率的條柵時，當(dāng)條柵對比度很低時，對被檢者而言像是一個灰面，逐漸增高條柵的對比度，當(dāng)被檢者剛剛能發(fā)現(xiàn)條柵存在時，所對應(yīng)的條柵對比度即為該空間頻率下的對比敏感度閾值。對于每種空間頻率的條柵，被檢者均有與之對應(yīng)的對比敏感度閾值。第10頁,共37頁，星期六，2024年，5月4.對比敏感度：指對比敏感閾值的倒數(shù)，被檢者的空間視覺閾值越低，敏感度越高，越容易分辨低對比度的光柵，反之亦然。5.對比敏感度函數(shù)：是對比敏感度和空間頻率之間的函數(shù)，以空間頻率為橫坐標(biāo)，對比敏感度為縱坐標(biāo)就可以表示為一條對比敏感度曲線。嚴(yán)格來講是空間對比敏感度函數(shù)。第11頁,共37頁，星期六，2024年，5月（二）對比敏感度曲線對于一個被檢者，每種空間頻率的條柵，即有與之相對應(yīng)的對比敏感度閾值；因此，多種空間頻率的條柵就會存在與之對應(yīng)的多個對比敏感度閾值。以不同的空間頻率為坐標(biāo)，可以得到對比敏感度曲線。該曲線呈鐘形，在3-5周/度的頻率時，對比敏感度最高，為曲線的峰值，最能識別低對比度的條柵。在高頻段，曲線急劇下降，提示對高空間頻率的辨認(rèn)需要較高的對比度。原因可能是眼的光學(xué)系統(tǒng)同所有光學(xué)系統(tǒng)一樣，具有高頻截止現(xiàn)象，對高頻段的通過率下降。高頻段與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)與常用視力表所測得的視力有一定的相關(guān)性，截止頻率越大，意味著細(xì)節(jié)分辨能力越強(qiáng)。第12頁,共37頁，星期六，2024年，5月（三）影響對比敏感度曲線的生理因素1.年齡兒童的CSF值比成人低，青年人的CSF值較高，20-30歲最高，在視覺系統(tǒng)發(fā)育完全后，CSF曲線隨著年齡的增長而有下降的趨勢。主要表現(xiàn)為高頻段下降，低頻段改變不明顯。第13頁,共37頁，星期六，2024年，5月2.屈光因素屈光不正患者在高頻段的CSF有明顯下降。3.瞳孔瞳孔擴(kuò)大使高頻段的CSF下降，可能與高階像差的增加和雜散光的干擾有關(guān)。4.視網(wǎng)膜受刺激部位第14頁,共37頁，星期六，2024年，5月5.雙眼或單眼6.眼部疾病特別是神經(jīng)源性眼病，如球后視神經(jīng)炎、開角型青光眼、多發(fā)性硬化等主要累及神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的基本，早期就可表現(xiàn)出CSF下降，所以CSF檢查容易發(fā)現(xiàn)視神經(jīng)的早期異常。第15頁,共37頁，星期六，2024年，5月（四）對比敏感度檢查的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：視標(biāo)具有多種對比度，而日常生活中的物體也是有各種對比度的，并非全是高對比，因此對比敏感度檢查比常規(guī)視力表更能反映實(shí)用視力。應(yīng)用廣泛，可作為白內(nèi)障患者手術(shù)適應(yīng)癥的依據(jù)，對低視力患者和屈光手術(shù)患者視覺質(zhì)量評價(jià)中特別有意義。對發(fā)現(xiàn)一些疾病的早期視功能改變?nèi)缜喙庋鄣龋瘸Ｒ?guī)視力表要敏感。另外，在疾病恢復(fù)的監(jiān)控中有特殊意義?？梢姡暳謴?fù)僅僅是視功能恢復(fù)的第一階段，只有在CSF恢復(fù)正常后，視功能才能說較為完全恢復(fù)。缺點(diǎn)：檢查過程相對復(fù)雜和耗時，不適于視力普查。第16頁,共37頁，星期六，2024年，5月（五）幾種常用的對比敏感度檢查方法1.Vistech對比敏感度檢查表和在其基礎(chǔ)上改進(jìn)后的功能性視力表為最常用的對比敏感度檢查表，由不同對比度、不同朝向和不同空間頻率的圓形光柵組成。第17頁,共37頁，星期六，2024年，5月2.AdamsAJ對比敏感度檢查表3.Bailey-Lovie表4.Pelli-Robson表5.Regan表第18頁,共37頁，星期六，2024年，5月三空間總合對應(yīng)視覺系統(tǒng)而言，一個神經(jīng)元的感受野可定義為視網(wǎng)膜某個特定區(qū)域，在該區(qū)域上的信號可以各種不同的方式影響該神經(jīng)元的活動。在一定的時間內(nèi)，同一個神經(jīng)節(jié)細(xì)胞感受野上的光感受器將各自的視覺信號都傳遞給該神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，參與同一個視覺閾值形成。即該神經(jīng)節(jié)細(xì)胞能將其感受野上不同空間上各點(diǎn)的信號進(jìn)行總會后傳遞，這種年齡即稱為空間總合。研究者發(fā)現(xiàn)有以下幾個規(guī)律：第19頁,共37頁，星期六，2024年，5月（一）Ricco法則當(dāng)刺激時間不變，光斑的刺激范圍以黃斑中心凹為中心，其強(qiáng)度與刺激面積有下列關(guān)系：A×I=C其中，A為刺激范圍，I為刺激強(qiáng)度，C為視覺閾值。在一定的臨界范圍內(nèi)，引起一個視覺閾值的刺激光總量是恒定的，刺激強(qiáng)度的變化可由刺激范圍的大小得到補(bǔ)償，這一規(guī)律稱為Ricco法則。換句話說，如果刺激強(qiáng)度下降，我們可以通過刺激范圍的增大而得到同樣的視覺閾值，反之亦然。第20頁,共37頁，星期六，2024年，5月（二）Piper法則當(dāng)刺激時間不變，在黃斑以外，10°-24°視角時，刺激強(qiáng)度與刺激范圍有下列關(guān)系：S1/2×I=C其中，A為刺激范圍，I為刺激強(qiáng)度，C為視覺閾值。在10°-24°視角范圍內(nèi)，如果刺激強(qiáng)度下降，我們要進(jìn)一步增大刺激范圍而得到同樣的視覺閾值，反之亦然。第21頁,共37頁，星期六，2024年，5月第二節(jié)視覺的視覺分辨一、時間調(diào)制對比度視覺系統(tǒng)有時需要辨別在時間上變化的刺激，很多光源會產(chǎn)生閃爍刺激光，如陰極射電管、電視機(jī)等。當(dāng)閃爍光的光強(qiáng)度在時間上逐漸變化，呈正弦分布時間正弦波刺激光（圖7-6），明暗光強(qiáng)在時間上呈瞬時變化為方波刺激光。在空間上與前者對應(yīng)的光強(qiáng)度呈正弦變化為空間正弦波，如空間對比敏感度檢查時所用的光柵；與后者對應(yīng)的是常規(guī)視力表的方波視標(biāo)。第22頁,共37頁，星期六，2024年，5月1.時間調(diào)制對比度與空間調(diào)制對比度相仿，是指閃爍光和背景的光強(qiáng)相比，是在時間上變化的光強(qiáng)對比度，可用公式表示：C=(Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin)公式中，C代表時間調(diào)制對比度，Lmax代表時間上分布的最高光強(qiáng)度，Lmin代表時間上分布的最低光強(qiáng)度。時間調(diào)制對比度等于時間正弦波最高光強(qiáng)度與最低光強(qiáng)度的差值和最高光強(qiáng)度與最低光強(qiáng)度之和的比值。C值越大，對比度越大，越容易被發(fā)現(xiàn)在閃爍。第23頁,共37頁，星期六，2024年，5月低空間調(diào)制對比度閾值的光柵看起來像均勻的灰面，沒有明暗的區(qū)別，只有增高對比度后才能分辨存在黑白光柵；而低時間調(diào)制對比度的閃爍刺激看起來是穩(wěn)定光，只有增高對比度才能分辨出其在閃爍。第24頁,共37頁，星期六，2024年，5月2.時間頻率指在單位時間內(nèi)光閃爍的次數(shù)。一般以1秒內(nèi)閃爍的次數(shù)來表示，單位為1Hz。50Hz表示在1秒內(nèi)完成了50次最亮到最暗的過程，頻率越高，閃爍變化越快。3.閃爍融合頻率當(dāng)閃爍刺激光的頻率增快或減慢至某一值時，閃爍光可產(chǎn)生穩(wěn)定光的感覺，不能被分辨出閃爍。閃爍光從較低頻率加快到高頻而產(chǎn)生穩(wěn)定光感覺的最低頻率，或從較快頻率減慢到低頻而產(chǎn)生穩(wěn)定光感覺的最高頻率均可被稱為閃爍融合頻率或臨界融合頻率（criticalfusionfrequency,CFF）。第25頁,共37頁，星期六，2024年，5月4.Talbot-Plateau法則當(dāng)閃爍光的閃爍頻率超過正常眼的閃爍融合頻率時，該閃爍光給人的亮度感等于與其時間平均亮度等亮的穩(wěn)定光。5.時間對比度閾值指在一定時間頻率時，分辨閃爍光在閃爍的所需最低時間調(diào)制對比度。時間對比度閾值的倒數(shù)是視覺對比敏感度，通常用相對敏感度來表示，而空間對比敏感度通常簡稱為對比敏感度。第26頁,共37頁，星期六，2024年，5月二、時間對比敏感度曲線對一個被檢者，在不同的時間頻率，其視覺系統(tǒng)有對應(yīng)的相對敏感度。以閃爍光的時間頻率為橫坐標(biāo)，其各時間頻率對應(yīng)的相對敏感度為縱坐標(biāo)，可以得到圖7-7的曲線，即為時間對比敏感度曲線。曲線呈鐘形，相對敏感度在中頻段最高，即人眼最敏感的閃爍頻率為10Hz，對于這個頻率，對比度小于3%就能被覺察出閃爍，低頻段和高頻段相對敏感度均有所下降。第27頁,共37頁，星期六，2024年，5月三、閃爍融合頻率通常用的閃爍融合頻率指在一定的時間調(diào)制對比度下，隨著閃爍頻率的增加，一個閃爍光給人的主觀感覺從閃爍變?yōu)榉€(wěn)定的臨界的臨界頻率。正常人眼的閃爍融合刺激為60Hz或更高。第28頁,共37頁，星期六，2024年，5月（一）影響閃爍融合頻率的主要因素1.背景光強(qiáng)度隨著背景光強(qiáng)度的增加，在低頻段，相對敏感度略有升高但并不明顯；而在高頻段，相對敏感度的升高非常顯著。有些患者的閃爍融合頻率較高，對閃爍光比較敏感，正常人看起來是“穩(wěn)定”的閃爍光，他們可以發(fā)現(xiàn)在閃爍，因此在特定的環(huán)境下會出現(xiàn)視疲勞和不適。第29頁,共37頁，星期六，2024年，5月2.受檢的視網(wǎng)膜部位如果刺激光局限于中心凹，僅刺激視錐細(xì)胞，那么被檢者的閃爍融合頻率隨亮度而逐漸增高。在很大的照度范圍內(nèi)（0.5-1000托蘭），閃爍融合頻率與亮度的關(guān)系遵循費(fèi)瑞-帕特法則：CFF=aLgI+ba和b為常數(shù)，I為亮度，即閃爍融合頻率和亮度的對數(shù)成正比，當(dāng)亮度很高時，該法則不再適用。第30頁,共37頁，星期六，2024年，5月3.刺激光斑的大小刺激光斑的大小與閃爍融合頻率的關(guān)系遵循Granit-Harper法則：閃爍融合頻率與刺激面積的對數(shù)成正比。在適當(dāng)?shù)墓鈴?qiáng)度范圍內(nèi)，中心在中心凹的刺激光斑，當(dāng)其直徑在50°以內(nèi)時，該法則均適用。第31頁,共37頁，星期六，2024年，5月4.光的波長根據(jù)光譜敏感曲線，能量相同而波長不同的光，對視桿細(xì)胞、視錐細(xì)胞的刺激效應(yīng)不同，產(chǎn)生的亮度也不一致。因此，按照費(fèi)瑞-帕特法則，不同的亮度會有不同的閃爍融合頻率，所以能量相同而波長不同的光，也會產(chǎn)生不同的閃爍融合頻率。在明視狀態(tài)下，不同波長光經(jīng)過亮度匹配，可產(chǎn)生相同的閃爍融合頻率。而在暗視狀態(tài)下，原明視下的亮度匹配關(guān)系不再有效，需經(jīng)過重新亮度匹配，才能得到相同的融合頻率。第32頁,共37頁，星期六，2024年，5