Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование различения размеров простых изображений

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Исследование различения размеров простых изображений"

РГБ Ой

- 2 ян^ №95 российская академия наук

институт физиологии ии.и.п.павлова

На правах рукописи

чукова светлана владимировна

исследование различения размеров простых изображений

03.00.13 - физиология человека и животных

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 1395

Работа выполнена в Институте физиологии им.И.П. Павлова Российской Академии Наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор В. Д. Глезер

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор А.Бертулис кандидат биологических наук Г.И.Новиков

Ведущее учреждение - Институт мозга человека. Российская Академия Наук.

Защита диссертации состоится 16 января 1995 года в ^ час.^мин. на заседания специализированного совета по присуждению ученой степени кандидата наук (К 002.36.01) при Институте физиологии им. И. П. Павлова Российской Академии Наук (199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова. 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан

1994 года.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

3.А.Конза

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. На изучение организации, зритель1 ного опознания и моделирование его механизмов направлены интенсивные психофизиологические, поведенческие и нейрофизиологические исследования, проводимые во мнсГгих лабораториях мира. Актуальность этих исследований обусловлена развитием робототехники", созданием автоматических систем распознавания изображений, клиническими исследованиями функций головного мозга человека.

Глаз человека' способен разрешить пространственное изменение' почти на порядок меньше, чем диаметр самой маленькой колбочки в фовеа (30 угл.секунд): сдвиг короткой линии или полоски на 8-10 угл.секунд [Westhelmsr, 1979], изменение расстояния между двумя линиями на 6 угл. секунд [Westheimer, 1979], смещение линии или точки (верньерная острота) на 2-4 угл. секунды [Baker and Brian, 1912; Berry, 1948; Westheimer and McKee, 1977b].

Для того, чтобы подчеркнуть сверхвысокий уровень разрешения при выполнении зрительных задач, связанных с пространственным смещением, Вестгеймер ввел термин гиперострота зрения [Westheimer,- 19751.

Чрезвычайно высокая чувствительность глаза при решении задач на гиперостроту сохраняется при самых различных конфигурациях стимулов [Westheimer, 1981]: изображение может состоять из пары линий, между которыми меняется расстояние; из двух или трех точек, одна из которых смещается; из двух вертикальных или горизонтальных линий, смещающихся относительно друг друга; прямоугольных или синусоидальных решеток разной частоты [Hirsch and Hylton,1982,1985]. Во всех этих случаях наблюдатель решает одномерную задачу: раз-

личение смещения одной из деталей стимула по вертикали или горизонтали, или различение пространственных интервалов. С какой точностью различаются- в широком диапазоне размеров более адекватные для зрительной системы человека. двумерные изображения - об этом данных в литературе очень мало [Regan and Hamstra, 1992].

Основное положение, выдвигаемое на защиту, состоит в том, что различение размеров изображений обеспечивается механизмом распознавания образов, позволяющим различать как одномерные, гак и двумерные изображения на уровне гиперостроты зрения.

Это не" означает, что механизмы остроты и гиперостроты зрения различны. В соответствии с теоремой Котельнико-ва-Найквиста, предел остроты зрения или максимальная частота которая МО-кет бить передана зрительной системой с заданной дискретизацией в 30 угл.секунд (диаметр самой маленькой колбочки в фовеа), составляет 60 ц/град. Острота зрения позволяет отчетливо видеть контуры предметов, .а значит, их форму. Согласно модели модулей [Гаузельман и соавт.. 1994]. форма описывается в виде набора коэффициентов разложения изображения по гармоникам. Поэтому даже- небольшие различия в величине этих коэффициентов позволяют зрительной системе' различать изображения по форме или размеру на уровне гиперостроты зрения. Ограничения накладываются лишь шумами зрительной системы.

Цель работы - исследование функции различения по размеру двумерных контурных изображений, предъявляемых в фовеа. В ходе выполнения этого исследования необходимо было найти ответ на два вопроса:

1. Какова зависимость абсолютного и относительного

порога различения двумерных изображений от их размера?

2. Зависит ли различение двумерных изображений, предъявляемых в фовеа, от их взаимного расположения в поле зрения? .

Научная новизна. Впервые показано, что при различении объектов размером 8-60 угл.минут 'относительный порог не является постоянной величиной во всем исследованном диапазоне, как следовало бы ожидать в соответствии с законом Вебе-ра. Средняя величина относительного порога в интервале 50 -60 'угл. минут -(0.008-0.015) статистически значимо ниже (РС0.001), чем в интервале 8-48 угл.минут (0.021-0.037).

В исследованном диапазоне размеров 8-60 угл.минут самое высокое разрешение, соответствующее гиперостроте зрения, достигается при различении объектов размером 8 - 30 и 50 -60 угл.минут: величина абсолютного порога в этих интервалах составляет 3-40 угл.секунд. В средней части исследованного диапазона (32 - 48 угл.минут) пороги различения составляют 40 - 90 угл. секунд и соответствуют разрешающей способности рецептивной системы глаза.

Впервые получены результаты, свидетельствующие о неоднородности восприятия размера объектов в области максимальной остроты зрения: в центральной части фовеа диаметром 2.5 угл.градуса величина порога различения зависит не только от размера изображений, но и от их взаимного расположения относительно центра поля зрения.

Теоретическая ценность работы. Поскольку точность различения двумерных изображений по размеру превышает разрешение фоторецепторного пространства, этот вид дискриминации является формой гипероотроты зрения. Полученный результат хорошо соответствует модели модулей [С1егег.1994], что поз-

воляет сделать вывод о том, что гиперострота зрения является следствием работы механизма обнаружения и распознавания образов. ' ' ■

Практическая ценность работы. Полученные данные о неоднородности восприятия размера изображений в поле зрения могут бытъ использованы при разработке искусственных систем для распознавания изображений.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на 15-ой Европейской конференции по зрительному восприятию, Пиза, Италия (1992); на 16-ой Европейской конференции по зрительному восприятию, Эдинбург, Великобритания (1993); на международной конференции по слабому зрению, Гро-нинген, Нидерланды (1993); на 17-ой Европейской конференции по зрительному восприятию. Вельдховен. Нидерланды (1994), на Международной шсоле по фотобиологии и зрительному восприятию, Неаполь, Италия (1994), на 29-ом совещании по высшей нервной деятельности, Санкт-Петербург (1994).

Материалы диссертации изложены в шести печатных работах. Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, иллюстрирована Зо рисунками, 7 таблицами. Библиографический указатель содержит ¿ОС литературных источника, включая Щ на русском и на иностранных языках. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методики, экспериментальной части, обсуждения, выводов и списка цитированной литературы.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Наблюдатели. В экспериментах участвовали четверо наблюдателей. Все наблюдатели - мужчины, правши, с нормальной или скорректированной контактными линзами (наблюдатель • С.Г.) остротой зрения, 25 - 37 лет. Двое наблюдателей, С.Г. и

Н. Г"., принимали участие во всех экспериментах, наблюдатель Д.Т. - только в Эксперименте 1, наблюдатель А. Р. - только в Эксперименте 2. Все наблюдатели впервые принимали участие в психофизическом эксперименте и цель исследования была им неизвестна. ' •

Условия проведения эксперимента. Эксперименты проводились на тахистоскопической установке в затемненной комнате. Стимулы предъявлялись монокулярно. Наблюдение велось левым или правым глазом. Контрлатеральный глаз был закрыт шторкой из черной бумаги. Голову наблюдателя не фиксировали,■ но подставка под подбородком помогала испытуемому сохранять оптимальное положение при наблюдении через искусственный зрачок диаметром 3 мм.

Стимулы. Стимулами являлись черные контурные квадраты и прямоугольники на светлом поле. Яркость тестируемого изображения и яркость фона в его отсутствие составляла 60 кд/м2. Контраст стимула с фоном, измеренный при проецировании изображения на экран, расчитывался по формуле Майкельсона (Ьтах-Ьт1п)/(Ьтах+1ш1п) и составлял 85%. ■ ■

Референтными стимулами (Р) были квадраты размером от 8 до 60 угл.минут с шагом 2 угл. минуты (всего 27 размеров). В качестве тестовых стимулов (Т) использовались 5 прямоугольников, полученных путем уменьшения высоты референтного стимула при вертикальном предъявлении фигур и его ширины - при горизонтальном предъявлении на 1.25 (Т1), 2.50 (Т2), 3.75 (ТЗ). 5.00 (Т4) и 6.25% (Т5). Таким образом,' тестовый стимул был всегда меньше референтного. Ширина контура сравниваемых фигур при всех размерах составляла 1/4 высоты референтного стимула.

При измерении, порогов различения использовали метол

константного стимула [Бардин, 1976]: квадрат фиксированного размера предъявляли одновременно с одним из пяти тестовых, прямоугольников. Прямоугольник и квадрат были центрированы в поле размером 7 угл.градусов. Точка фиксаций на слайде отсутствовала, но наблюдателей просили фиксировать взгляд в центре поля зрения. Расстояние между сравниваемыми фигурами было постоянным (30.угл.минут) для стимулов всех размеров. Таким образом при использовании даже самого большого в выб-; ранном диапазоне размера (60 угл.минут) изображения стимулов 2.5 угл. градуса) на сетчатке не выходили за пределы фовеа, которая по данным Поляка [1941] имеет диаметр 5 угл.градусов. Длительность предъявления стимулов составляла 750 мсек. Измерение порогов различения. При измерении порога различения для каждого размера использовался двойной набор из пяти пар стимулов: Т1.Р;...;Т5,Р; и РР (два квадрата одинакового размера, но наблюдатель не знал об этом) - всего И пар стимулов. Каждый стимул предъявлялся 50 раз. В каждом опыте использовался только один референтный размер. Последователь-, ность предъявления тестовых стимулов была случайной, так же как и взаимное расположение тестового и референтного стимулов относительно центра поля зрения.

В Эксперименте 1 стимулы располагались вдоль центрального вертикального меридиана поля зрения, при этом менялась

высота тестового стимула, ширина оставалась постоянной. .

ч.

В Эксперименте 2 стимулы располагались вдоль1 центрального горизонтального меридиана, менялась ширина тестового стимула, его высота была.постоянной.

Наблюдатель должен был определить, где находилось изображение меньшего размера: вверху или внизу (Эксперимент 1). справа или слева (Эксперимент 2) по отношению к изображению

большего размера. Ответ."не знаю" не разрешался. Коррекция правильного ответа не проводилась.

■Величина абсолютного (ДН) и относительного порога (ДН/Н) определялась по психометрической кривой при вероятности ответа 0.75. .При построении психометрической кривой количество правильных ответов при различении противоположно расположенных одинаковых тестовых прямоугольников суммировалось (например, п1=п(Т1/Р)+п(Р/Т1). где п(Т1/Р) - число правильных ответов при различении Т1, когда он предъявлялся над квадратом,. п(Р/Т1) - под квадратом. п1 - общее число правильных ответов при различении Т1. Таким образом, каждая из пяти точек психометрической кривой получалась на основании 100 предъявлений стимулов. Вычислялись границы 95%-го доверительного интервала для относительной частоты, равной 0.75, при N=100 [Большев й Смирнов, 1983].

В качестве доверительных границ абсолютного порога,ДН принималась проекция пересечения доверительного интервала с психометрической кривой на ось абсцисс (ДН). При вычислении относительного порога (нормировании значения ДН) доверительный интервал также нормировался.

При исследовании особенностей различения размера в зависимости от взаимного расположения тестового и референтного стимулов относительный (ДН/Н) и абсолютный (ДН) пороги определялись отдельно для случаев, когда тестовый стимул предъявлялся в верхнем (левом) полуполе, референтный - в нижнем (правом), и отдельно - для противоположного расположения стимулов. Границы 95%-го доверительного интервала в этом случае вычислялись для относительной частоты ответа 0.75 при N=50.

10 •

результаты исследования и их обсуждение

Опрос испытуемых, проведенный по окончании экспериментов. показал, что они не различали, какая именно из сторон (высота или 'ширина) тестового изображения была меньше, и сравнивали изображения по величине. Какой, из признаков' является определяющим при сравнении площадей прямоугольников -разница в их высоте и ширине, или разница в периметре - этот вопрос до сих пор обсуждается в литературе [Di Malo and Lansky. 1990; Mates,- DI Malo and Lansky, 1992; Di Malo and Lansky, 1994]. Несомненно одно: различение квадрата и прямоугольника является двумерной задачей., поскольку сравнение их размеров основывается на сравнении как, высоты, так и ширины Фигур.

С другой стороны, квадрат и прямоугольник, у которого меняется только высота или ширина, можно рассматривать как пространственные интервалы, ограниченные линиями с двух сторон, величина которых меняется только в одном измерении: по вертикали (при вертикальном предъявлении стимулов) или по горизонтали (при горизонтальном предъявлении).

Эта особенность стимулов позволяет сравнить результаты, полученные в данной работе, с данными других лабораторий, в которых исследовалась функция различения частоты синусоидальных и прямоугольных решеток или пространственных интервалов, хотя при использовании этих стимулов наблюдатель решает одномерную задачу - сравнение промежутков между пиками и провалами в распределении яркости в решетке или расстояний между двумя линиями.

1. Закон Вебера при различении двумерных изображений.

При использовании стимулов, центрированных в фовеа, пороги различения пространственных интервалов возрастают почти

пропорционально с увеличением расстояния между линиями [Fechner, i860; Volkmann, 1858; Westheimer and McKee, 1977a; Burbeck and Yap, 1990], т.е. Функция различения пространственных интервалов - s, измеренная как функция s. является линейной в логарифмических координатах с наклоном, равным примерно единице.

В большинстве работ, посвященных исследованию различения синусоидальных решеток [Richter and Yager, 1984; Mayer and Kim, 1986] функция различения подчинялась закону Вебера: зависимость относительного порога от величины стимула представляла собой гладкую функцию, и значения относительного порога не отличались статистически значимо от среднего арифметического (константы Вебера). -

Сравнение значений относительного порога (константы Вебера), полученных в других лабораториях при исследовании различения одномерных стимулов, и порогов различения двумерных стимулов, измеренных в данной работе (Рис.1; Табл.1), показывает, что величина константы Вебера (0.021-0.037) в интервале 8-48 угл.минут сопоставима с порогами различения синусоидальных и прямоугольных решеток в работах Хирш и Хилтона [1982,1985]. Рихтер и Ягера [1984], Майер и Ким [1986], и с порогами различения расстояния между двумя линиями в работе Вестгеймера [1984].

Однако величина константы Вебера (0.008-0.015) при различении изображений размером 50 - 60 угл.минут, в • два-три раза ниже значений, полученных при использовании одномерных стимулов. Изображения размером 50 - 60 угл. минут различаются более успешно,' по-видимому, благодаря снижению шумов, затрудняющих точное определение фазы маленькими модулями.

Рис.1. Относительный порог различения (ДН/Н) как функция размера изображений. Вертикальное предъявление стимулов; левый глаз. Линия, параллельная оси абсцисс, соответствует значению константы Вебера в исследованном диапазоне размеров.

t,3

Таблица 1

Константа Вебера при различении одномерных и двумерных стимулов

Авторы

Константа Вебера

Стимулы

Hirsch & Af/f: 0.025 -.0.027

Hylton.1982

Синусоидальные решетки

Richter к Vager.1984

Af/f: 0.030 - 0.060

Синусоидальные решетки

Mayer, Л; Kim,1986

ДГ/f: 0.016 - 0.023

Синусоидальные решетки

Hirsch & As/s: 0.030 - 0.060

Hylton, 1985

Прямоугольные решетки

Westhelmer, ¿s/s: 0.016 - 0, 023 1984

Две вертикальные

линии 1=20 угл. минут

Данная работа

ДН/Н: 0.008 - 0.015 ДН/Н: 0.021 - 0.037

Квадрат и Прямоугольник 50 - 60 угл. минут 8-48 угл. минут

Таблица 2

Регрессионный анализ функции различения по размеру в диапазоне" 8 - 60 угл.кинут

Вертикальное предъявление На б л о- Левый глаз

датель Наклон Коэфф. Вероятно-3) коррел. ность

С.Г. -0.36 -0.67 < 0.001

Н.Г. -0.50 -0.6Э < 0.001

Д.Т. -0.47 -0.66 < 0.001

Горизонтальное предъявление левый глаз Правый глаз

Наклон „ Коэфф. Вероят- Наклон Коэфф. Вероят-

(х1б*3) коррел. ность

-0.40 -0.71 < 0.001

-0.26 -0.54 < 0.01

(х10~3) коррел. ность -0.52 -0.81 < 0.001 -0.59 -0.80 < 0.001 ,

А.У'.

Регрессионный анализ, проведенный для всего исследованного диапазона размеров (Табл.2), показывает, что у всех наблюдателей наклон функции различения был отрицательным как при вертикальном, так и при горизонтальном предъявлении стимулов, т.е. вопреки закону Вебера, Величина относительного порога при увеличении размера стимула уменьшалась, а не оставалась постоянной.

Таким образом, функция различения двумерных изображений' существенно отличается от функции различения пространственных интервалов и ПЧ решеток.

Величины порога различения, полученные в данной работе (Табл.1), свидетельствуют о различии в восприятии изображений разного размера. Можно было предположить, что при различении изображений размером 8 - 48 и 50 - 60 угл. минут используются два разных описания. Поэтому мы решили проверить, как результат различения связан с субъективными ощущениями наблюдателей при различении изображений разных размеров.

Результат опроса испытуемых показал, что два изображения размером 8-48 угл. минут всеми наблюдателями воспринимались как единое целое, а изображения, размером 50 - 60 угл.минут воспринимались как отдельные. Более того, изображения. размер которых был меньше 30 и больше 48 угл. минут различать было легко (о чем, собственно, и свидетельствует величина абсолютного порога), а изображения размером 32 - 48 угл.минут различать было труднее.

Различие в восприятии объектов размером менее и более 30 угл.минут отмечалось многими исследователями [Watt.. 1987; Ross et al., 1980: Campbell et al., 1981]. Кэмпбелл с сочвт. [1981] высказали предположение, что размер в 30 угл.минут является границей, разделяющей мир маленьких объектов и túh-

ких деталей, которые воспринимаются частотными каналами, и •мир больших объектов и больших картин, воспринимаемый по градиенту освещенности.

Особый интерёс представляет резкое повышение точности различения изображений размером 30 угл.минут. В этом случае

размер стимулов совпадает с расстоянием между ними (H=S=30

*

угл.минут), что приводит к возникновению симметричного изображения с регулярно повторяющимися деталями. Поэтому малейшее несоответствие (0.7 - 1.0%) размеров квадрата и прямоугольника с легкостью фиксируется зрительной системой, независимо от ориентации (вертикальной или горизонтальной) сравниваемых изображений. Аналогичные данные получены и при исследовании слуховой системы: пороги различения периодических стимулов ниже, чем при использовании нерегулярных звуковых сигналов.

2. Асимметрия восприятия размера в разных полуполях зрения. '

Результаты'исследования различения двумерных изображений. симметрично расположенных относительно точки фиксации в центре поля зрения, показывают, что асимметрия восприятия размера, описанная ранее для внефовеальной сетчатки [Edgar and Smith, 19903. существует уже в фовеа, более того, в ее центральной части диаметром 2.5 угл. градуса,

При вертикальном предъявлении Фигур направленность асимметрии одинакова у всех наблюдателей (Рис.2): в интервале размеров 8-48 угл.минут пороги различения ниже, когда тестовый стимул предъявляется в нижнем полуполе зрения, а референтный - в верхнем, чем при противоположном расположении стимулов (Р < 0.001, критерий Вилкоксона) вследствие переоценки высоты стимула, предъявляемого в верхнем полуполе

> 17

зрения, на 1.75-4.00%.

Однонаправленная вертикальная асимметрия восприятия размера приводит к возникновению зрительной иллюзии: два изображения, предьявляемые вдоль центральной вертикальной оси поля зрения воспринимаются одинаковыми, если размер верхнего изображения на 1.75 - 4.00% меньше, 'чем нижнего. Этот факт, часто наблюдаемый в обычных условиях зрительного восприятия, впервые обнаружен при фовеалыюм предъявлении стимулов.

Различие в величине порогов при предъявлении тестового стимула в ' верхнем и нижнем полуполях зрения можно объяснить вертикально-горизонтальной иллюзией [Kunnapas. 1955. 1957а. 1957b, 1957с; Prinzmetal and Gettlsman, 1993]. Поскольку в монокулярном зрительном поле центр поля находится ближе к верхней границе, вертикальные составляющие стимула, предъявляемого в верхнем полуполе, переоцениваются по сравнению со стимулом, предъявляемом в нижнем полуполе. Когда тестовый стимул (прямоугольник) предъявляется в верхнем полуполе зрения, видимая .разница в высоте прямоугольника и квадрата уменьшается, что приводит к повышению порога различения. При противоположном расположении стимулов видимая разница в высоте стимулов, наоборот, увеличивается, что приводит к снижению порога различения.

Однонаправленная асимметрия в порогах различения при горизонтальном предъявлении стимулов в фовеа не обнаружена. Направленность асимметрии различна у разных испытуемых и может меняться при разных размерах изображений. Однако переоценка размера стимула, предъявляемого справа от центра поля зрения, наблюдается чаще, чем слева. Можно предположить, что' выбранное расстояние между стимулами (30 угл.минут) бы по

'К

¡3 0.03

ж

XI 0.03

Ш 0.01" (ч

г= ооо

о 0.06

о

Ж 0.05 Н*

О 0.04

в '12 16 20 24 га 32 за 40 48 52 56 60

е 12 16 20 24 28 а 36 40 44 48 52 56 60 РЕФЕРЕНТНЫЙ РАЗМЕР (утл.минуты)

Рис.2. Относительный порог различения (ДН/Н) как функция размера изображений при различном взаимном расположении тестового и референтного стимула (левый глаз). Объяснение на следующей странице.

слишком мало для'того, чтобы межполушарные различия сказались на восприятии размера изображений, предъявляемых в правом и левом полушлях зрения.

При предъявлении одинаковых стимулов (РР) количество ответов "меньшее изображение слева" и "меньшее изображение внизу" в большей части исследованного ' диапазона размеров превышало 1Ь%. Таким образом, квадрат, предъявляемый в левом и нижнем полуполях. кажется наблюдателю меньше, чем квадрат, предъявляемый в правом и верхнем полуполях зрения (иллюзия ■ "неодинаковых" изображений).

При размерах .изображений 50 - 60 угл.минут пороги различения примерно одинаковы при любом взаимном расположении ^стимулов. т.е. иллюзия в данном случае не наблюдается. Различие в порогах различения (асимметрия восприятия размера изображений в разных полуполях зрения) выявляется при уменьшении изображений до 48 - 8 угл.минут.

При размере изображения 30 угл. минут асимметрия в порогах также исчезает: когда тестовый стимул предъявляется в верхнем и правом полуполях. порог резко снижается, а при его предъявлении в нижнем и левом - остается примерно на том же уровне, что и для размеров 28 и 32 угл. минуты.

Рис.2. Сплошная линий: тестовый стимул.в верхнем полуполе. референтный - в нижнем. Пунктирная линия: "тестовый стимул в нижнем полуполе зрения, референтный - в верхнем. Соответствующие значения константы Вебера обозначены сплошной и пунктирной линиями, параллельными оси абсцисс.

3. Гиперострота зрения при различении двумерных изображений.

Исследование функции различения двумерных изображений в фовеа показало, что наблюдатели способны обнаружить разницу в размере фигур, значительно меньшую, чем диаметр колбочки.

Различение пространственных частот свыше 45 ц/градус (а в исключительных' случаях - при различении фигур размером 14 угл.минут, наблюдатель С.Г. (Рис.3) - различаемая частота составляет 360 ц/градус) говорит о том, что величина порога различения двумерных изображений размером 8 - 30 и 50' - 60 угл.минут превышает разрешающую способность рецепторной системы глаза. • ■ 1

Рейган и Хамстра [1992] получили сходные величины порога различения . квадрата и прямоугольника (менее 14 угл.секунд). К сожалению, диапазон исследованных.размеров В работе этих авторов слишком узок для того, чтобы провести полную аналогию с данными, полученными в' нашей работе (они использовали только три референтных' размера: 0.5. 1.0 и 2.0 угл. градуса). Однако соответствие порога различения квадрата и прямоугольника гиперостроте зрения в широком диапазоне размеров подтверждает предположение Рейгана и Хамстры о том, что на практике у человека вырабатывается_внутренний эталон совершенно симметричной фигуры (квадрата, круга), и незначительное отклонение от эталона различается с замечательной -точностью. :> . ' .

Выбранные нами стимулы - прямоугольник и квадрат - позволяют предположить, что наблюдатели различали изображения не по размеру, а по форме. Однако. Леушина [1978], Рейган и Хамстра [1992] установили; что размер и форма изображений воспринимаются разными каналами зрительной системы. При раз-

с.г.

^ / \ 1 у

V- 1 г V

12 1в го 2« га зг зв ад <4 <щ 5г ж ео

1г 16 го га зг за 4о <м ле 52 56 бо

в 12 16 го гв зг зв ад ла 5г 56 во

РЕФЕРЕНТНЫЙ РАЗМЕР (утл.минуты)

Рис.3. Абсолютный порог различения ( ЛН) как Функция размера изображений. Вертикальное предъявление стимулов; левый глаз. Линия, параллельная оси абсцисс, соответствует среднему диаметру, колбочки в фовеа.

личешш формы изображений пороги не зависят от их площади. Полученный нами результат, напротив, свидетельствует о том, что размер изображений, . несмотря на разную форму стимулов, является существенной переменной функции различения.

Величины порога различения двумерных контурных изображений совпадают с величинами, полученными с помощью модели модулей [Гаузельман и соавт., 1994].. Этот результат дает возможность сделать'вывод, что гиперострота зрения является следствием работы механизма обнаружения и распознавания образов.

выводы

При исследовании функции различения по размеру двумерных контурных изображений, предъявляемых в фовеа, установлено:

1. При различении изображений размером 8-60 угл,-минут относительный порог не является постоянной величиной во всем исследованном диапазоне, как следовало бы ожидать в соответствии в законом Вебера. В интервале 50 - 60 угл.минут средняя величина относительного порога (0.008 - 0.015) ста--тистически значимо ниже (Р < 0.001), чем в интервале 8-48 угл.минут (0.021 - 0.037).

2. В области максимальной остроты зрения - в центральной части фовеа диаметром 2.5 угл.градуса величина порога различения зависит не только от размера изображений, но и от их взаимного расположения относительно центра поля зрения.

При вертикальном предъявлении изображений пороги различения ниже, когда стимул меньшего размера предъявляется внизу, а стимул большего размера - вверху относительно центра поля зрения. При противоположном расположении стимулов порог статистически значимо выше (Р < 0.001) вследствие пе-

реоценки размера меньшего изображения, предъявляемого в верхнем полуполе зрения, и уменьшения видимого различия в

* ■» ъ '

размере стимулов.

Переоценка изображения, предъявляемого в верхнем поле зрения, приводит к возникновению иллюзии: два изображения, предъявляемые вдоль центрального вертикального меридиана воспринимаются наблюдателем одинаковыми, если размер верхнего изображения на 1.75 - 4.00% меньше, чем нижнего. •

3. В то время как при вертикальном предъявлении стимулов асимметрия в порогах различения имеет одинаковую направленность у всех испытуемых во всем исследованном диапазоне размеров, при горизонтальном предъявлении такой четкой зависимости нет. Направленность асимметрии в порогах различения неодинакова у разных испытуемых и может меняться, в зависимости от размера изображений, на противоположную, однако переоценка размера изображения, предъявляемого справа от цент-" ра поля зрения, наблюдается чаще, чем слева.

4. В исследованном диапазоне размеров 8-60 угл.минут обнаружены размеры (30 и 50 - 60 угл. минут)-, при которых иллюзия (переоценка размера изображения в каком-либо из полуполей зрения) отсутствует, и порог различения не зависит от взаимного расположения тестового и референтного стимулов в поле зрения.

5. При предъявлении квадратов одинакового размера наблюдается иллюзия неодинаковых размеров изображений: квадрат, предъявляемый в левом и нижнем полуполях зрения, кажется наблюдателю меньше, чем квадрат, предъявляемый в правом и верхнем полуполях.

6. Величина абсолютного порога различения двумерных изображений зависит от их размера. В исследованном диапазоне

самое высокое разрешение, соответствующее гиперостроте зрения, достигается при различении изображений размером 8-30 и 50 - 60 угл.минут: величина порога в этих интервалах составляет 3-40 угл.секунд. В средней части исследованного диапазона (32 - 48 угл.минут) пороги различения составляют 40 - 90 угл.секунд и соответствуют разрешающей способности рецептивной сист мы глаза. Проведенные в лаборатории модельные опыты показе;и, что в обоих случаях различение производится с помощью одного и того же механизма распознавания образов.

СПИСОК РАБОТ. ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Чукова С. В. Закон Вебера не выполняется при дискриминации двумерных контурных изображений.// Сенсорные системы. 1995. Т.^ . N.jT. С

2. ChuRova S. Size discrimination of contour images.// Perception. 1992. V.21, Suppl.2. P.100-101.

3. Chukova S. and S. Gusev. Relative location of two images affects their size estimation.// The International Conference on Low Vision. 1993. P.190.

4.Chukova S. and S. Gusev. Size discrimination of contour Images: Horizontal illusion.// Perception.1993.' V. 22, Suppl. , P. 121.

5. Chukova S. Size discrimination in different visual fields: magnitude of "equal-images" illusion in the fovea.// Perception. 1994. V.23, Suppl., P.103.

6. Chukova S. Hyperaculty: Vertical asymmetry for size . discrimination of two-dimensional 1mages.// Blocybernetics of vision: integrative mechanisms and cognitive processes. 1994. P. 70.