视觉的空间和时间分辨

视觉的空间和时间分辨掌握视角的概念和视力的分类影响视力的因素及影响对比敏感度的生理因素对比敏感度相关概念第2页,共34页，2024年2月25日，星期天第一节视觉的空间分辨一、视角和视力视角：表示从物体的两端点各引直线到眼节点的夹角。视角大小直接关系视网膜像的大小。最小视角是指人眼能分辨物体两点间的最小距离对应的视角。最小视角的倒数是视力，被检者能分辨的视角越小，其视力越好。第3页,共34页，2024年2月25日，星期天正常眼的视力是1.0，分辨力是1′视角，相当于视网膜上4.96um的距离。通常视力以Snellen分数表示，即V=d/D，公式中d是视标与被检者的距离，通常检查距离为5m、6m或20呎；D为设计距离，即不同大小的视标其最小分辨细节的视角为1′时所对应的距离。第4页,共34页，2024年2月25日，星期天（一）广泛视力分类1.最小可见力：指发现最小单个目标存在的能力。通过改变目标的大小，可以测量最小可见力。2.最小分辨力或视力：又称视锐度，指分辨出两点或两条线的能力。点或线在视网膜像的光能分布呈点扩散或线扩散函数，当两点或两线很靠近时，两个分布函数重叠形成一个大点和一条粗线，而不能被分辨开。3.最小空间可辨力或超变力：有些空间差异，其视角低于常规视力阈值也能分辨，称为最小空间可辨力或超视力，例如游标视力和立体视觉。第5页,共34页，2024年2月25日，星期天（二）常用视力表有远、近两种，均依据视角大小来设计。

1.Snellen视力表

2.国际视力表

3.标准对数视力表

4.新型E型视力表

5.图形视力表

6.近视力表第6页,共34页，2024年2月25日，星期天（三）影响视力的主要因素1.屈光状态2.瞳孔大小3.屈光间质4.照明光强度5.受检的视网膜部位6.目标运动和眼的运动7.年龄第7页,共34页，2024年2月25日，星期天二、对比敏感度在日常生活中，人眼不但需要分辨边界清晰、高对比度的物体，也需要分辨边界模糊的多种对比度物体。前一种分辨能力对应于临床上通用的视力检查，常用高对比度的方波视标（如Snellen视标）来检测；后一种分辨能力成为对比敏感度（contrastsensitivity,CS），常用不同对比度正弦光栅视标来检测。第8页,共34页，2024年2月25日，星期天（一）对比敏感度1.对比度：指视标与背景之间的光强度对比，本节讨论的对比度是指一定空间上的对比度，严格地讲是空间调制对比度，用公式表示：C=(Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin)公式中，C=空间调制对比度，Lmax=空间上最高光强度，Lmin=空间上最低光强度。空间调制对比度等于光栅的最高光强度与最低光强度的差值和最高光强度与最低光强度之和的比值。视标的空间对比度越大，越容易被视觉系统识别。第9页,共34页，2024年2月25日，星期天2.空间频率：指单位空间上黑白光栅的周期数。通常用1°视角内黑白光栅的周期数来表示，周期数越多，条栅越密集，空间频率越高。3.对比敏感阈值：指一定空间频率上，分辨光栅的最低对比度。如在识别一个固定频率的条栅时，当条栅对比度很低时，对被检者而言像是一个灰面，逐渐增高条栅的对比度，当被检者刚刚能发现条栅存在时，所对应的条栅对比度即为该空间频率下的对比敏感度阈值。对于每种空间频率的条栅，被检者均有与之对应的对比敏感度阈值。第10页,共34页，2024年2月25日，星期天4.对比敏感度：指对比敏感阈值的倒数，被检者的空间视觉阈值越低，敏感度越高，越容易分辨低对比度的光栅，反之亦然。5.对比敏感度函数：是对比敏感度和空间频率之间的函数，以空间频率为横坐标，对比敏感度为纵坐标就可以表示为一条对比敏感度曲线。严格来讲是空间对比敏感度函数。第11页,共34页，2024年2月25日，星期天（二）对比敏感度曲线对于一个被检者，每种空间频率的条栅，即有与之相对应的对比敏感度阈值；因此，多种空间频率的条栅就会存在与之对应的多个对比敏感度阈值。以不同的空间频率为坐标，可以得到对比敏感度曲线。该曲线呈钟形，在3-5周/度的频率时，对比敏感度最高，为曲线的峰值，最能识别低对比度的条栅。在高频段，曲线急剧下降，提示对高空间频率的辨认需要较高的对比度。原因可能是眼的光学系统同所有光学系统一样，具有高频截止现象，对高频段的通过率下降。高频段与横坐标的交点与常用视力表所测得的视力有一定的相关性，截止频率越大，意味着细节分辨能力越强。第12页,共34页，2024年2月25日，星期天（三）影响对比敏感度曲线的生理因素1.年龄儿童的CSF值比成人低，青年人的CSF值较高，20-30岁最高，在视觉系统发育完全后，CSF曲线随着年龄的增长而有下降的趋势。主要表现为高频段下降，低频段改变不明显。第13页,共34页，2024年2月25日，星期天2.屈光因素屈光不正患者在高频段的CSF有明显下降。3.瞳孔瞳孔扩大使高频段的CSF下降，可能与高阶像差的增加和杂散光的干扰有关。4.视网膜受刺激部位第14页,共34页，2024年2月25日，星期天5.双眼或单眼6.眼部疾病特别是神经源性眼病，如球后视神经炎、开角型青光眼、多发性硬化等主要累及神经节细胞的基本，早期就可表现出CSF下降，所以CSF检查容易发现视神经的早期异常。第15页,共34页，2024年2月25日，星期天（四）对比敏感度检查的优缺点优点：视标具有多种对比度，而日常生活中的物体也是有各种对比度的，并非全是高对比，因此对比敏感度检查比常规视力表更能反映实用视力。应用广泛，可作为白内障患者手术适应症的依据，对低视力患者和屈光手术患者视觉质量评价中特别有意义。对发现一些疾病的早期视功能改变如青光眼等，比常规视力表要敏感。另外，在疾病恢复的监控中有特殊意义。可见，视力恢复仅仅是视功能恢复的第一阶段，只有在CSF恢复正常后，视功能才能说较为完全恢复。缺点：检查过程相对复杂和耗时，不适于视力普查。第16页,共34页，2024年2月25日，星期天（五）几种常用的对比敏感度检查方法1.Vistech对比敏感度检查表和在其基础上改进后的功能性视力表为最常用的对比敏感度检查表，由不同对比度、不同朝向和不同空间频率的圆形光栅组成。第17页,共34页，2024年2月25日，星期天2.AdamsAJ对比敏感度检查表3.Bailey-Lovie表4.Pelli-Robson表5.Regan表第18页,共34页，2024年2月25日，星期天三空间总合对应视觉系统而言，一个神经元的感受野可定义为视网膜某个特定区域，在该区域上的信号可以各种不同的方式影响该神经元的活动。在一定的时间内，同一个神经节细胞感受野上的光感受器将各自的视觉信号都传递给该神经节细胞，参与同一个视觉阈值形成。即该神经节细胞能将其感受野上不同空间上各点的信号进行总会后传递，这种年龄即称为空间总合。研究者发现有以下几个规律：第19页,共34页，2024年2月25日，星期天（一）Ricco法则当刺激时间不变，光斑的刺激范围以黄斑中心凹为中心，其强度与刺激面积有下列关系：A×I=C其中，A为刺激范围，I为刺激强度，C为视觉阈值。在一定的临界范围内，引起一个视觉阈值的刺激光总量是恒定的，刺激强度的变化可由刺激范围的大小得到补偿，这一规律称为Ricco法则。换句话说，如果刺激强度下降，我们可以通过刺激范围的增大而得到同样的视觉阈值，反之亦然。第20页,共34页，2024年2月25日，星期天（二）Piper法则当刺激时间不变，在黄斑以外，10°-24°视角时，刺激强度与刺激范围有下列关系：S1/2×I=C其中，A为刺激范围，I为刺激强度，C为视觉阈值。在10°-24°视角范围内，如果刺激强度下降，我们要进一步增大刺激范围而得到同样的视觉阈值，反之亦然。第21页,共34页，2024年2月25日，星期天第二节视觉的视觉分辨一、时间调制对比度视觉系统有时需要辨别在时间上变化的刺激，很多光源会产生闪烁刺激光，如阴极射电管、电视机等。当闪烁光的光强度在时间上逐渐变化，呈正弦分布时间正弦波刺激光（图7-6），明暗光强在时间上呈瞬时变化为方波刺激光。在空间上与前者对应的光强度呈正弦变化为空间正弦波，如空间对比敏感度检查时所用的光栅；与后者对应的是常规视力表的方波视标。第22页,共34页，2024年2月25日，星期天1.时间调制对比度与空间调制对比度相仿，是指闪烁光和背景的光强相比，是在时间上变化的光强对比度，可用公式表示：C=(Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin)公式中，C代表时间调制对比度，Lmax代表时间上分布的最高光强度，Lmin代表时间上分布的最低光强度。时间调制对比度等于时间正弦波最高光强度与最低光强度的差值和最高光强度与最低光强度之和的比值。C值越大，对比度越大，越容易被发现在闪烁。第23页,共34页，2024年2月25日，星期天低空间调制对比度阈值的光栅看起来像均匀的灰面，没有明暗的区别，只有增高对比度后才能分辨存在黑白光栅；而低时间调制对比度的闪烁刺激看起来是稳定光，只有增高对比度才能分辨出其在闪烁。第24页,共34页，2024年2月25日，星期天2.时间频率指在单位时间内光闪烁的次数。一般以1秒内闪烁的次数来表示，单位为1Hz。50Hz表示在1秒内完成了50次最亮到最暗的过程，频率越高，闪烁变化越快。3.闪烁融合频率当闪烁刺激光的频率增快或减慢至某一值时，闪烁光可产生稳定光的感觉，不能被分辨出闪烁。闪烁光从较低频率加快到高频而产生稳定光感觉的最低频率，或从较快频率减慢到低频而产生稳定光感觉的最高频率均可被称为闪烁融合频率或临界融合频率（criticalfusionfrequency,CFF）。第25页,共34页，2024年2月25日，星期天4.Talbot-Plateau法则当闪烁光的闪烁频率超过正常眼的闪烁融合频率时，该闪烁光给人的亮度感等于与其时间平均亮度等亮的稳定光。5.时间对比度阈值指在一定时间频率时，分辨闪烁光在闪烁的所需最低时间调制对比度。时间对比度阈值的倒数是视觉对比敏感度，通常用相对敏感度来表示，而空间对比敏感度通常简称为对比敏感度。第26页,共34页，2024年2月25日，星期天二、时间对比敏感度曲线对一个被检者，在不同的时间频率，其视觉系统有对应的相对敏感度。以闪烁光的时间频率为横坐标，其各时间频率对应的相对敏感度为纵坐标，可以得到图7-7的曲线，即为时间对比敏感度曲线。曲线呈钟形，相对敏感度在中频段最高，即人眼最敏感的闪烁频率为10Hz，对于这个频率，对比度小于3%就能被觉察出闪烁，低频段和高频段相对敏感度均有所下降。第27页,共34页，2024年2月25日，星期天三、闪烁融合频率通常用的闪烁融合频率指在一定的时间调制对比度下，随着闪烁频率的增加，一个闪烁光给人的主观感觉从闪烁变为稳定的临界的临界频率。正常人眼的闪烁融合刺激为60Hz或更高。第28页,共34页，2024年2月25日，星期天（一）影响闪烁融合频率的主要因素1.背景光强度随着背景光强度的增加，在低频段，相对敏感度略有升高但并不明显；而在高频段，相对敏感度的升高非常显著。有些患者的闪烁融合频率较高，对闪烁光比较敏感，正常人看起来是“稳定”的闪烁光，他们可以发现在闪烁，因此在特定的环境下会出现视疲劳和不适。第29页,共34页，2024年2月25日，星期天2.受检的视网膜部位如果刺激光局限于中心凹，仅刺激视锥细胞，那么被检者的闪烁融合频率随亮度而逐渐增高。在很大的照度范围内（0.5-1000托兰），闪烁融合频率与亮度的关系遵循费瑞-帕特法则：CFF=aLgI+ba和b为常数，I为亮度，即闪烁融合频率和亮度的对数成正比，当亮度很高时，该法则不再适用。第30页,共34页，2024年2月25日，星期天3.刺激光斑的大小刺激光斑的大小与闪烁融合频率的关系遵循Granit-Harper法则：闪烁融合频率与刺激面积的对数成正比。在适当的光强度范围内，中心在中心凹的刺激光斑，当其直径在50°