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1、第2期兵工学报凡21982年5月ACTAAR入IAMENTARlMay1982人“眼调制传递函数邓述移徐智敏杜连芳杨俭华,、,〔摘要〕用自制的象场亮度颜色和对比度均独立可调的三变仪在八种不同亮,度的白光下量测了六名中国男性青年的人眼对比察觉阂与矩形波空间频率,。之问的关系曲线并计算出人眼调制传递函数由于这种方法综合描述了人眼对空问信,,息的传输特性并且把人机关系联系起来用统一的语言进行评价因而可。望在光学实践和眼科临床中得到应用一、引言,。人眼是图象的最终接收器各种光学观瞄仪器都是人眼的辅助工具光学仪器所成的,,。,象必须与人眼的视觉特性相匹配才能得到好的观察效果因此在设计和评定视见
2、系,〔“,“,‘“,。统时都需要深入了解人眼的特性,,近年来以系统理论和傅里叶分析为基础用光学传递函数(OTF)作为描述图象信,。息在成象系统中加工和传递的工具取得了较好的效果这种方法比传统上用来评价象质的,、、、、、其它手段如几何象差星点形状鉴别率出瞳波面形状中心点强度等都更为全面、客观,而。,完善且是这些指标定量的统一描述尤其方便的是整个系统总的OTF就等于组成系统的各单元的,,OTF的乘积因此测定人眼传递函数不但可以综合描述人眼特,、,〔“,“。,“‘,。性而且可以把人机联系起来用统一的语言进行评价显然具有实用意义,设光学系统具有线性空间不变性则其对各种信号的响应可以用线性滤波
3、理论来表。。述〔‘“〕这个理论用卷积运算来描述系统把物面光强分布变换为象面光强分布的过程把,用加权,,物分解为加权乙函数乙函数响应即加权点扩散函数代替每个各函数再求和即。,。可求出象分布利用傅里叶卷积定理把卷积运算变换到比较容易处理的频率域定义扩,,散函数的傅里叶变换为OTF把成象过程看作是系统对物空间频谱的选择加权过程OTF。则是系统对物空间频率含量复现本领的量度OTF是一个复函数,它的,,模是余弦响应函数表示系统对余弦基元调制度的衰减叫TF),记为v;,做调制传递函数(MT()它的幅角表示系统引起的空间频率相位移叫做,”。相位传递函数(PTF)记为尸()则OTF表示为。牢1981
4、年5月27日收到第2期人眼调制传递函数25vve一D()=T()‘p‘”(i)一般说来,工程界认为,TPTF对象质影响不大实际上主要用的是MFo,利用传递函数说明系统的性能,在电学和光学领域里在理论上和实践上都已比较成,。、、、。〔与.‘幻,‘“““。2‘,,熟如何借用这一工具来研究视觉系统自然极其引人注意应当指出,,,视觉系统具有闹限视网膜的结构和功能也不均匀通常只是在中央凹这样一个小范r1,“。,。,,并且当它在闭限附近工作时才能近似为一个线性空间不变系统晌其次按照定义。v,本应先测定不同频率的目标光栅的调制度M()再测定系统输出的象面光栅的调制度,、,而后算出M()系统的MTF
5、v;v。v2T()=M()/对()(),,v。但对于人视觉系统来说困难在于M()无法直接测定为此采用了心理物理学中测定〔”“3,。,闽值的方法闽是门槛的意思感觉阂用跨过门槛刚能引起感觉的那个刺激强度来表。,,示在这里测定闭值则指的是测定目标刚能为人察觉时所需要的最低调制度即人眼的。。,察觉闽值对比度人察觉目标的过程可以示意如图1系统的反应是一个二值信号0表示“”,“”。,看不见1表示刚能看见这里需要作一个假定即脑由视觉系统所接受到的信号必,“”。,,须达到某个给定值人才能作出刚能看见的判断换句话说测定察觉阂时实际上,、。v。测定的是为使视觉系统的输出M()达到某个定值K所需要的址低目
6、标调制度M()这时视觉系统的MTF为T(v,v。v。v3)=M()/对()=K/M()()丝亡川视觉系统一卜丛丝1福图1人眼察觉目标模式图,1。vTF,归一后取人眼对比察觉闭值的倒数/M()表示视觉系统在闭限附近工作时的Monrassensvuneon〔”’2。’2‘〕。或者叫做人眼对比敏感度函数(ettitiit,fti)我,们在实验中实际测定的就是人眼察觉阑值对比度与矩形波光栅空间频率的函数关系曲线。二、方法〔。,测定人眼对比察觉闽用心理物理学中的极限调整法哟被试者暗适应30分钟后在,。300毫米处通过直径2毫米的人工瞳孔观察直径为57毫米的毛玻璃屏目标光栅经自制,。、的三变仪投
7、影取子午方向成象在毛玻璃屏上象场的平均亮度颜色和目标的对比度分。,,别独立可调实验时被试者自行调节目标的对比度以察觉目标一次逐渐增加对比至刚,,。好能看见条纹一次逐渐降低对比至条纹刚好不再能被看见分别记下读数所得到的数,。据相当于一次闭上值和一次闽下值察觉阂应当位于这两个读数之间取这两个数的平均。〔“‘〕值作为人眼的对比察觉闽值。,,,三变仪的原理如图2目标板在光源I(白炽碘钨灯24V25ow色温337oK)的.。均匀照明下通过投影物镜放大15倍,成象在毛
