대비(비전)

Contrast (vision)
영상의 왼쪽 절반의 대비가 오른쪽 절반의 대비보다 낮습니다.
6가지 버전의 바위 해안 사진에서는 대조도가 시계 방향으로 증가합니다.

대비는 물체(또는 이미지 또는 디스플레이의 표현)를 구별하기 쉽게 만드는 휘도 또는 색상의 차이입니다.현실세계의 시각적 인식에서 대비는 동일한 시야 내의 물체 및 기타 물체의 색상밝기의 차이로 결정된다.인간의 시각 시스템은 절대 휘도보다 대비에 더 민감하다; 우리는 하루 동안 또는 장소마다 조명의 큰 변화에 상관없이 비슷하게 세상을 지각할 수 있다.영상의 최대 대비는 대비비 또는 동적 범위입니다.조영비가 매체의 최대 가능한 조영비에 가까운 영상에서는 조영제가 보존되며, 영상의 일부 부분에서 조영제가 증가하면 다른 부분에서도 조영제가 감소해야 합니다.이미지를 밝게 하면 어두운 영역에서는 대비가 증가하지만 밝은 영역에서는 대비가 감소하는 반면 이미지를 어둡게 하면 반대 효과가 있습니다.표백 바이패스는 이미지의 가장 어두운 부분과 가장 밝은 부분의 대비를 파괴하는 동시에 중간 밝기 영역의 휘도 대비를 향상시킵니다.

생물학적 대비 민감도

Campbell and Robson(1968)에 따르면 인간 콘트라스트 감도 함수는 [1]감도가 피크의 양쪽에서 떨어져 도당 약 4주기로 정점을 이루는 전형적인 밴드 패스 필터 형태를 보여준다.이러한 발견으로 인해 많은 사람들은 인간의 시각 시스템이 [2][3]도당 4주기로 발생하는 대조도 차이를 감지하는 데 가장 민감하다고 주장해 왔다.하지만, 주파수 감도의 주장 문제가 되는 예를 들어, 거리의 변화 이 저자들 특별히 편지에 언급하고 있는 것(예를 들, 수치가 자막에 솔로몬과 이후 펠리(1994년까지 기록하여)[4]관련 우리가 지각 패턴에 영향을 미치는 것 같지 않는 받았지만, 그들은 이러한 a형 사이에 객관적 구분 짓는다.알몬드다른 모양.거리(따라서 공간 주파수)에 대한 대비 효과의 상대적 불감도는 여기에서 관찰할 수 있는 것과 같이 패러다임 스위프 그레이팅의 일상적인 검사에서도 관찰될 수 있다.

고주파 차단은 시각적 시스템의 세부 사항 해결 능력의 광학적인 한계를 나타내며 일반적으로 도당 약 60 사이클입니다.고주파 컷오프는 망막 광수용체 셀의 패킹 밀도와 관련이 있습니다. 매트릭스가 미세할수록 미세한 격자를 해결할 수 있습니다.

저주파수 감소는 망막 신경절 세포 내의 측면 억제 때문이다.전형적인 망막신경절세포는 들뜸 또는 억제를 가진 중심영역과 반대부호를 가진 주변영역을 나타낸다.굵은 격자를 사용함으로써 밝은 띠는 신경절 세포의 자극 영역뿐만 아니라 억제 영역에도 떨어져 횡방향 억제를 일으키며 인간 조영 감도 기능의 저주파 드롭오프를 설명한다.

한 가지 실험적인 현상은 흰색에 대해 파란색 빛이 표시되면 주변부에서 파란색이 억제되어 노란색 주변이 형성되는 것입니다.노란색은 주변의 파란색이 중심에 의해 억제된 것에서 유래한다.흰색에서 파란색을 뺀 것이 빨간색과 녹색이기 때문에,[5] 이것은 노란색으로 섞인다.

예를 들어 그래픽 컴퓨터 디스플레이의 경우 대비는 사진 원본 또는 파일의 속성 및 컴퓨터 디스플레이 속성(변수 설정 포함)에 따라 달라집니다.일부 화면에서는 화면 표면과 관찰자의 시선 사이의 각도도 중요합니다.

공식

에펠탑에서 바라본 노트르담 성당 이미지
같은 영상에 글로벌 대비가 추가되어 선명하지 않은 마스킹을 통해 로컬 대비(도)가 증가했습니다.
A hand holding a multi-color leaf
The same image with greater contrast and saturation
여러 가지 색상의 잎 사진: 밑면의 이미지는 11%의 채도 상승과 약 10%의 대비 증가를 나타냅니다.

콘트라스트의 정의는 여러 가지가 있습니다.색을 포함한 것도 있고 그렇지 않은 것도 있습니다.Travnikova는 "이러한 다양한 대비 개념은 매우 불편합니다.그것은 걸리는 어려운 결과를 다른 작가들에 의해 출판을 비교하여 많은 응용 문제의 해결책을 복잡하게 만들었다."[6]

대조의 다양한 정의 다른 상황에서 사용되고 있다.여기, 휘도 대조를 예시로 들지만, 공식은 또한 다른 물리적 양에 적용할 사용할 수 있습니다.많은 경우에, 대조의 정의 형식의 비율을 나타낸다.

그 근거는 평균 휘도가 높을 경우 작은 차이는 무시할 수 있는 반면, 평균 휘도가 낮을 경우 동일한 작은 차이가 문제가 된다는 것이다(웨버-페히너의 법칙 참조).아래에는 몇 가지 일반적인 정의가 제시되어 있습니다.

웨버 대비

웨버 대비는 다음과 같이 정의됩니다.

{\ I및 Bmathrm { 기능의 휘도와 배경을 나타냅니다.측도는 베버의 법칙에서 일정하기 때문에 베버 분율이라고도 합니다.웨버 대비는 작은 특징이 큰 균일한 배경에 존재하는 경우, 즉 평균 휘도가 배경 휘도와 거의 동일한 경우에 일반적으로 사용된다.

미셸슨 대비

미셸슨[7] 대비(가시성이라고도 함)는 밝고 어두운 특징이 모두 동일하고 영역의 유사한 부분(예: 사인파 격자)을 차지하는 패턴에 일반적으로 사용된다.그 마이켈슨 대조로 정의된다.

으로 나는 사는 x{\displaystyle I_{\mathrm{맥스}}}과 나는 나는}}가 가장 높은 휘도를 나타내는{\displaystyle I_{\mathrm{분}에 담아라.분모 최대와 최소 광채의 두배 평균을 나타냅니다.[8]

대조의 이 형태는 효과적인 방법 주기적인 기능을 위해 대비를 정량화하 f())고 또한 주기적 신호의 변조 mf으로 알려져 있fModulation가 f의 진폭(또는 차이)(fmax − fmin)/2 평균값(또는 배경이라고도 한다)(fmax+fmin)/2으로부터 두드러집니다의 상대적인 양과 관련을 잰다.일반적으로, mf 주기적인 신호 f은 평균 값으로 상대의 대조를을 말한다.만약 mf=0, f도 대조를 가지고 있다.만약에 두 주기적인 기능 f, g는 같은 평균 가치를 가지고 있다면 mf입니다., f;mgg보다 더 대비하고 있다.[9]

RMS 대비

RMS(Root Mean Square) 대비는 영상의 각 주파수 내용 또는 대비 공간 분포에 따라 달라지지 않습니다.RMS 대비는 픽셀 [10]명암비의 표준 편차로 정의됩니다.

서 Intensity N NM 크기({ M 2차원 이미지의 i i j}) 요소입니다 이미지에서 픽셀 값의 평균 강도입니다. I I 픽셀 강도는 [ 범위 내에서 정규화된 것으로 간주됩니다.

콘트라스트 감도

대비 감도정적 영상에서 다양한 수준의 밝기를 구별할 수 있는 능력의 척도입니다.대조도 민감도는 개인마다 다르며, 약 20세에 최대치에 도달하며, 도당 약 2-5 사이클의 각 주파수에서 최대치에 도달한다.게다가 그것은 나이가 들면서 감소할 수 있고 백내장이나 당뇨망막증 [11]같은 다른 요인들 때문에도 감소할 수 있다.

이 영상에서 대비 진폭은 수직 좌표에만 의존하며 공간 주파수는 수평 좌표에만 의존합니다.중간 주파수의 경우 사인파 변동을 검출하기 위해 고주파 또는 저주파보다 적은 대비가 필요합니다.

콘트라스트 감도 및 시력

휘도 및 색대비를 위한 공간 대비 민감도 함수의 로그 로그 그림

시력은 전체 시력을 평가하는 데 자주 사용되는 매개 변수입니다.그러나 조영 민감도가 감소하면 정상적인 [12]시력에도 불구하고 시각 기능이 저하될 수 있습니다.예를 들어, 녹내장이 있는 일부 사람들은 시력 검사에서 20/20의 시력을 얻을 수 있지만, 야간 운전과 같은 일상 생활 활동에 어려움을 겪을 수 있습니다.

위에서 설명한 바와 같이 대비 감도는 정적 이미지의 밝은 구성 요소와 어두운 구성 요소를 구별하는 시각 시스템의 기능을 나타냅니다.시력은 영상이 100% 대비로 나타나 [13]망막의 구면에 투영되기 때문에 두 점을 분리할 수 있는 각도라고 정의할 수 있다.따라서 검안사 또는 안과 의사가 Snellen 차트 또는 다른 예민도 차트를 사용하여 환자의 시력을 평가할 때 대상 이미지는 흰색 배경에 크기가 줄어드는 검은색 글씨 등 높은 대비로 표시됩니다.후속 조영 민감도 검사에서 조영제가 감소하면 어려움이 나타날 수 있습니다(예: 흰색 배경에 균일한 크기이지만 점점 더 창백해지는 회색 문자로 구성된 Pelli-Robson 차트 사용).

환자의 조영 민감도를 평가하기 위해 여러 진단 검사 중 하나를 사용할 수 있습니다.안과 의사나 검안사의 사무실에 있는 대부분의 차트에는 다양한 대비와 각진 주파수의 이미지가 표시됩니다.사인파 격자로 알려진 다양한 폭과 대비의 평행 막대는 환자가 순차적으로 볼 수 있습니다.막대의 폭과 거리 간격은 각도 주파수를 나타내며, 도당 사이클(cpd 또는 cyc/deg)로 측정됩니다.

연구에 따르면 낮은 수준 또는 높은 수준의 [14]각 주파수와 비교하여 중간 수준의 각 주파수는 도당 약 5-7 사이클로 대부분의 개인에 의해 최적으로 검출된다.조영 임계값은 환자가 해결할 수 있는 최소 조영으로 정의할 수 있습니다.콘트라스트 감도는 1/콘트라스트 임계값과 같습니다.

조영 민감도 검사 결과를 사용하여 조영 민감도 곡선을 플롯할 수 있으며, 각 주파수는 수평, 조영 임계값은 수직 축에 설정할 수 있습니다.CSF(콘트라스트 감도 함수)라고도 하는 이 그림은 콘트라스트 감도의 정상 범위를 나타내며, 정상 곡선 아래로 떨어지는 환자의 콘트라스트 감도가 감소했음을 나타냅니다.일부 그래프에는 "콘트라스트 민감도 등가물"이 포함되어 있으며, 낮은 민감도 값은 곡선 아래 영역에 있습니다.정상적인 시력과 그에 수반하는 조영 감도가 저하된 환자의 경우, 곡선 아래 영역은 시각 결손을 그래픽으로 표현합니다.환자가 야간 운전, 계단 오르기 및 대조도가 [15]떨어지는 다른 일상생활 활동에 어려움을 겪는 것은 이러한 대비 민감도 장애 때문일 수 있다.

그래프는 조영 감도와 공간 주파수 사이의 관계를 보여줍니다.표적과 같은 이미지는 낮은, 중간 및 높은 공간 주파수에서 말초 억제와 함께 뉴런의 중심 주변 구성을 대표한다.Brian Wandell 박사님의 허락을 받고 사용하였습니다.

최근의 연구는 중간 주파수 사인파 패턴이 신경 수용장의 [16]중심-주변 배열로 인해 망막에 의해 최적으로 검출된다는 것을 보여주었다.중간 각주파수에서는 패턴의 피크(더 밝은 막대)를 수용 필드의 중심에서 검출하고, 트로프(더 어두운 막대)를 수용 필드의 억제 둘레에서 검출한다.이러한 이유로, 낮은 각도와 높은 각도의 주파수는 신경수용영역[17]중심과 주변부의 주파수 피크와 기압골과 겹침으로써 흥분성 및 억제성 자극을 유도한다.적응을 [19]포함한 사인파 패턴의 신경 전달에는 다른 환경적,[18] 생리학적, 해부학적 요인이 영향을 미친다.

조영 민감도 감소는 노화 관련 황반변성(ARMD)과 같은 망막 장애, 약시, 백내장 같은 수정체 이상, 뇌졸중과 알츠하이머병[20]포함한 고차 신경 기능 장애를 포함한 여러 병인에서 발생한다.콘트라스트 감도의 저하로 이어지는 다수의 병인들에 비추어 볼 때, 콘트라스트 감도 테스트는 기능 장애의 특성화 및 모니터링에 유용하며, 질병의 검출에는 덜 도움이 된다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Campbell, F. W. & Robson, J. G. (1968). "Application of Fourier analysis to the visibility of gratings". Journal of Physiology. 197 (3): 551–566. doi:10.1113/jphysiol.1968.sp008574. PMC 1351748. PMID 5666169. Archived from the original on 2011-05-28. Retrieved 2011-02-12.
  2. ^ 클라인, S.A., 카니, T., 바구트-스타인, L. 및 타일러, C.W.(1997년, 6월).마스킹 7가지 모델'전자 이미징'97 (13-24페이지).국제광학 및 공기역학 학회
  3. ^ 바그아웃-스타인, 로렌페리페럴 패턴 마스킹과 포빌 패턴 마스킹의 차이점.디스 캘리포니아 대학교 버클리 1999년
  4. ^ Solomon, J. A.; Pelli, D. G. (1994). "The visual filter mediating letter identification". Nature. 369 (6479): 395–397. doi:10.1038/369395a0.
  5. ^ "눈, 인간."브리태니커 백과사전"2008. 브리태니커 백과사전 2006 Ultimate Reference Suite DVD
  6. ^ 노스캐롤라이나 주 트라브니코바(1985년)비주얼 서치의 효율성 p.4. 마시노스트로예니예.
  7. ^ 마이클슨, A. (1927년)광학 연구.U. of Chicago Press
  8. ^ Ph.D., Lawrence Arend. "Luminance Contrast". colorusage.arc.nasa.gov. Retrieved 5 April 2018.
  9. ^ 프린스, 제리 L., 링크스, 조나단 M.의료 영상 신호시스템, (2006).페이지 65 Ch 3 이미지 품질, 3.2 대비, 3.2.1 변조.
  10. ^ E. Peli (Oct 1990). "Contrast in Complex Images" (PDF). Journal of the Optical Society of America A. 7 (10): 2032–2040. doi:10.1364/JOSAA.7.002032. Archived from the original (PDF) on 2016-05-21. Retrieved 2009-02-16.
  11. ^ Peter Wenderoth. "The Contrast Sensitivity Function". Archived from the original on 2008-07-20. Retrieved 2008-10-06.
  12. ^ Hashemi, H; Khabazkhoob, M; Jafarzadehpur, E; Emamian, MH; Shariati, M; Fotouhi, A (Mar 2012). "Contrast sensitivity evaluation in a population-based study in Shahroud, Iran". Ophthalmology. 119 (3): 541–6. doi:10.1016/j.ophtha.2011.08.030.
  13. ^ 2013년 03월 06일 A. A. 광학 강의.서던 캘리포니아 대학교
  14. ^ 르과이어 LE, 알가제 A, 카슈 NH, 루이스 J, 로저스 GL, 로버츠 C."fMRI, 콘트라스트 감도 및 시력 사이의 관계"Brain Resence 2011년 1월 7일;1367:162-9.
  15. ^ Sia DI, Martin S, Wittert G, Casson RJ. "호주 남성 성인의 대비 민감도 연령 관련 변화:성인 남성 노화 연구"를 참조하십시오.액타 안과.2012년 3월 16일
  16. ^ 원델, B.A. 비전 재단입니다5장: 망막 표현1995년 시나우어 어소시에이츠 주식회사https://foundationsofvision.stanford.edu/chapter-5-the-retinal-representation/ #2019년 03월 05일에 접속.
  17. ^ 추이 JM, 팩 CC"MT 수용성 필드 센터 및 서라운드 대비 민감도"J 신경피시올2011년 10월 6일(4): 1888-900.
  18. ^ Jarvis, JR; Wathes, CM (May 2012). "Mechanistic modeling of vertebrate spatial contrast sensitivity and acuity at low luminance". Vis Neurosci. 29 (3): 169–81. doi:10.1017/s0952523812000120.
  19. ^ Cravo AM, Roenkohl G, Wyart V, Nobre AC."일시적 기대는 시각 피질에서 저주파 진동을 위상 교란함으로써 대비 민감도를 향상시킵니다."J Neurosci.2013년 2월 27일;33(9):4002-10.
  20. ^ Risacher SL, Wudunn D, Pepin SM, MaGee TR, 맥도날드 BC, Flashman LA, Wishart HA, Pixley HS, Rabin LA, Paré N, Englert JJ, Schwartz E, Curt JR, West JDill, DP'알츠하이머병, 경도의 인지장애, 인지장애가 있는 노인의 시각적 대비 민감성.Neurobiol Aging. 2013년 4월; 34(4): 1133-44.

외부 링크