• 1990 (Том 4)
  • 1989 (Том 3)
  • 1988 (Том 2)
  • 1987 (Том 1)

Том 38 №3

Содержание

  1. СЛУХОВАЯ СИСТЕМА КРОВОСОСУЩИХ КОМАРОВ (DIPTERA, CULICIDAE)
  2. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ ПРОГРАММНОЙ КОМПЕНСАЦИИ АНОМАЛИЙ РЕФРАКЦИИ ГЛАЗ НАБЛЮДАТЕЛЯ
  3. ОВОСПРИНИМАЕМЫЕ ТРАЕКТОРИИ ЦИКЛИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ ЗВУКОВЫХ ОБРАЗОВ
  4. О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФИКСАЦИОННЫХ МИКРОСАККАД ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВИДИМЫХ ОБРАЗОВ В ФОВЕАЛЬНОЙ ЗОНЕ
  5. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОЗДАНИЮ СЕНСОРНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ЧАСТОТЫ ДЫХАНИЯ НА ОСНОВЕ ОБРАБОТКИ ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФИКСАЦИОННЫХ МИКРОСАККАД ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВИДИМЫХ ОБРАЗОВ В ФОВЕАЛЬНОЙ ЗОНЕ

© 2024 г. Д. С. Лебедев, А. В. Белокопытов, Г. И. Рожкова, Н. Н. Васильева, М. А. Грачева

Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, 127051, Москва, Большой Каретный переулок, д. 19, стр. 1, Россия
gir@iitp.ru

Поступила в редакцию 01.03.2024 г.

Статья посвящена описанию и анализу компьютерной модели, которая была создана Д. С. Лебедевым для демонстрации возможности положительного влияния фиксационных микросаккадических движений глаза на восприятие мелких стимулов. Модель основана на предположении о том, что в процессе фиксации взора на рассматриваемом тестовом стимуле осуществляется суммация в мозгу нескольких “нейронных изображений” этого стимула, возникающих в результате микросаккад. Серии суммируемых “нейронных изображений” соответствуют последовательности смещенных позиций оптического изображения на сетчатке. Для точного наложения “нейронных изображений” друг на друга в модель введен механизм компенсации фиксационных саккадических микросдвигов, идентичный механизму, обеспечивающему константность пространственного восприятия в случае макросаккад, т.е. при поворотах глаз для осмотра больших объектов или сцен. Автор модели оценивал возможность улучшения качества видимых образов за счёт увеличения отношения сигнал/шум, которое может быть достигнуто при использовании реалистичных пространственно-временных параметров тестовых изображений, нейронного шума и микродвижений глаз, выбранных на основе анализа литературы. Результаты расчёта модели, полученные для использованных конкретных параметров сетчатки и движений глаз, показали, что рассмотренный механизм суммации с компенсацией саккадических сдвигов может прогрессивно улучшать качество видимых тестовых стимулов при увеличении числа суммируемых нейронных изображений примерно до семи- восьми, после чего позитивный эффект практически не увеличивается. В статье на материале записей движений глаз в соответствующих экспериментах обсуждается степень реалистичности данной модели.

Ключевые слова: зрительное восприятие, фовеальное зрение, фиксационная микросаккада, моделирование, процесс зрения, айтрекинг

DOI: 10.31857/S0235009224030044  EDN: BRYHFS

Цитирование для раздела "Список литературы": Лебедев Д. С., Белокопытов А. В., Рожкова Г. И., Васильева Н. Н., Грачева М. А. О возможности использования фиксационных микросаккад для повышения качества видимых образов в фовеальной зоне. Сенсорные системы. 2024. Т. 38. № 3. С. 63–81. doi: 10.31857/S0235009224030044
Цитирование для раздела "References": Lebedev D. S., Belokopytov A. V., Rozhkova G. I., Vasilyeva N. N., Gracheva M. A. O vozmozhnosti ispolzovaniya fiksatsionnykh mikrosakkad dlya povysheniya kachestva vidimykh obrazov v fovealnoi zone [About the possibility of using fixation microsaccades to improve a quality of visible images in the foveal zone]. Sensornye sistemy [Sensory systems]. 2024. V. 38(3). P. 63–81 (in Russian). doi: 10.31857/S0235009224030044

Список литературы:

  • Басова О. А. Модели дефектов матрицы фотоэмиссионных дисплеев и методы их камуфлирования. Дис. канд. технич. наук. М., 2022. 120 с.
  • Бонгард М. М., Голубцов К. В. О типах горизонтального взаимодействия, обеспечивающих нормальное видение перемещающихся по сетчатке изображений (моделирование некоторых функций зрения человека). Биофизика. 1970. Т. 15. № 2. С. 361–373.
  • Лебедев Д. С. Компьютерная модель сети карликовых нейронов в центральной сетчатке. Сенсорные системы. 2003. Т. 17. № 2 С. 91–106.
  • Лебедев Д. С. Модель механизма распознавания ориентации 3-полосных двухградационных оптотипов. Сенсорные cистемы. 2015. T. 29. № 4. C. 309–320.
  • Лебедев Д. С., Белозеров А. Е., Рожкова Г. И. Оптотипы для точной оценки остроты зрения. Пат. 2447826 РФ, МПК А61В 3/00. Заявитель и патентообладатель ИППИ РАН. № 2010146806 от 20.04.2012.
  • Лебедев Д. С., Бызов А. Л. Электрические связи между фоторецепторами способствуют выделению протяженных границ между разнояркими полями. (Модель сети фоторецепторов на гексагональной решетке). Сенсорные cистемы. 1998. T. 12. № 3. C. 329–342.
  • Лосев И. С., Шура-Бура Т. М. Модель восприятия движущихся и неподвижных объектов. Биофизика. 1981. Т. 26. № 5. С. 854–859.
  • Рожкова Г. И., Грачева М. А., Лебедев Д. С. Оптимизация тестовых знаков и таблиц для измерения остроты зрения. Невские горизонты-2014. Материалы научной конференции офтальмологов. СПб: Политехника-сервис. 2014. С. 563–567.
  • Рожкова Г. И., Николаев П. П., Щадрин В. Е. О факторах, определяющих особенности восприятия стабилизированных сетчаточных изображений. Физиология человека. 1982. Т.8. № 4. С. 564–571.
  • Терехин А. П., Грачева М. А., Рожкова Г. И., Лебедев Д. С. Интерактивная программа для оценки остроты зрения на основе точного измерения порогов с использованием трёх оптотипов “Тип-Топ”. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015616714 от 19.06.15.
  • Филин В. А. Автоматия саккад. М.: Изд-во МГУ, 2002. 240 с.
  • Харкевич А. А. Борьба с помехами. М.: Наука, 1965. 276 с.
  • Ярбус А. Л. Роль движений глаз в процессе зрения. М.: Наука, 1965. 166 c.
  • Arend L. E. Spatial differential and integral operations in human vision: implications of stabilized retinal image fading. Psychol. Rev. 1973. V. 80. Р. 374–395.
  • Bridgeman B., Palca J. The role of microsaccades in high acuity observational tasks. Vision Res. 1980. V. 20. Р. 813–817.
  • Cherici C., Kuang X., Poletti M., Rucci M. Precision of sustained fixation in trained and untrained observers. J. Vis. 2012. V. 12(6). Р. 1–16. https://doi.org/10.1167/12.6.31
  • Cornsweet T. N. Determination of the stimuli for involuntary drifts and saccadic eye movements. J. Opt. Soc. Am. 1956. V. 46. Р. 987–988.
  • Curcio C. A., Sloan K. R., Kalina R. E., Hendrickson A. E. Human photoreceptor topography. J. Comp. Neurol. 1990. V. 292(4). P. 497–523. https://doi.org/10.1002/cne.902920402
  • Ditchburn R. W. Eye-movements and visual perception. Oxford. Clarendon Press, 1973.
  • Ditchburn R. W. The function of small saccades. Vision Res. 1980. V. 20. Р. 271–272.
  • Ditchburn R. W., Fender D. H., Mayne S. Vision with controlled movements of the retinal image. J. Physiol. 1959. V. 145(1). Р. 98–107. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1959.sp006130.
  • Donner K., Hemilä S. Modelling the effect of microsaccades on retinal responses to stationary contrast patterns. Vision Research. 2007. V. 47. P. 1166–1177. https://doi.org/10.1016/j.visres.2006.11.024
  • Engbert R. Microsaccades: A microcosm for research on oculomotor control, attention, and visual perception. In S. Martinez-Conde S. L. Macknik J.-M. Alonso P. U. Tse. Progress in Brain Research. 2006. V. 154. P. 172–192. https://doi.org/10.1016/S0079-6123(06)54009-9
  • Engbert R., Kliegel R. Microsaccades uncover the orientation of covert attention. Vision Research. 2003. V. 43. P. 1035–1045. https://doi.org/10.1016/S0042-6989(03)00084-1
  • Gerrits H. J., Vendrik A. J. Artificial movements of a stabilized image. Vision Research. 1970. V. 10. P. 1443–1456. https://doi.org/10.1016/0042-6989(70)90094-5
  • Hafed Z. M., Clark J. J. Microsaccades as an overt measure of covert attention shifts. Vision Research. 2002. V. 42. P. 2533–2545. https://doi.org/10.1016/S0042-6989(02)00263-8
  • Holmqvist K., Blignaut P. Small eye movements cannot be reliably measured by video-based P-CR eye-trackers. Behav. Res. 2020. V. 52. Р. 2098–2121. https://doi.org/10.3758/s13428-020-01363-x
  • Intoy J., Rucci M. Finely tuned eye movements enhance visual acuity. Nat Commun. 2020. 11. 795. https://doi.org/10.1038/s41467-020-14616-2
  • Kelly D. H. Motion and vision. I. Stabilized images of stationary gratings. J. Opt. Soc. Am. 1979. V. 69(9). Р. 1266–1274. https://doi.org/10.1364/JOSA.69.001266
  • Kowler E. Eye movements: the past 25 years. Vision Res. 2011. V. 51. Р. 1457–1483. https://doi.org/10.1016/j. visres.2010.12.014
  • Kowler E., Steinman R. M. Miniature saccades: eye movements that do not count. Vision Res. 1979. V. 19. Р. 105–108.
  • Kowler E., Steinman R. M. The role of small saccades in counting. Vision Res. 1977. V. 17. Р. 141–146. https://doi.org/10.1016/0042-6989(77)90212-7
  • Lebedev D. S., Byzov A. L., Govardovskii V. I. Photoreceptor coupling and boundary detection. Vision Research. 1998. V. 38. P. 3161–3169.
  • Lebedev D. S., Marshak D. W. Amacrine cell contributions to red-green color opponency in central primate retina: A model study. Visual Neuroscience. 2007. V. 24(40). Р. 1–13. https://doi.org/10.1017/S0952523807070502
  • Lebedev D. S., Rozhkova G. I., Bastakov V. A., Kim C.-Y., Lee S.-D. Local contrast enhancement for improving screen images exposed to intensive external light. GraphiCon’2009. Conference Proceedings. 19 th International Conference on Computer Graphics and Vision. Moscow State University. 2009. P. 112–116.
  • Martinez-Conde S., Macknik S. L., Hubel D. H. The role of fixational eye movements in visual perception. Nature Reviews Neuroscience. 2004. V. 5. 229–240. https://doi.org/10.1038/nrn1348
  • Otero-Millan J., Troncoso X. G., Macknik S. L., Serrano-Pedraza I., Martinez Conde S. Saccades and microsaccades during visual fixation, exploration and search: Foundations for a common saccadic generator. Journal of Vision. 2008. V. 8(14). Р. 1–18. https://doi.org/10.1167/8.14.21
  • Poletti M., Rucci M. A compact field guide to the study of microsaccades: challenges and functions. Vis. Res. 2016. V. 118. Р. 83–97. https://doi.org/10.1016/j. visres.2015.01.018
  • Ratnam K., Domdei N., Harmening W. M., Roorda A. Benefits of retinal image motion at the limits of spatial vision. J. Vis. 2017. 17(1): 30. Р. 1–11. https://doi.org/10.1167/17.1.30
  • Riggs L. A., Ratliff F., Cornsweet J. C., Cornsweet T. N. The disappearance of steadily fixated visual test objects. J. Opt. Soc. Am. 1953. V. 43. Р. 495–501.
  • Rolfs M. Microsaccades: small steps on a long way. Vision Res. 2009. V. 49. Р. 2415–2441. https://doi.org/10.1016/j. visres.2009.08.010
  • Roorda A., Metha A. B., Lennie P., Williams D. R. Packing arrangement of the three cone classes in primate retina. Vis. Res. 2001. V. 41. Р. 1291–1306. https://doi.org/10.1016/S0042-6989(01)00043-8.
  • Rozhkova G., Lebedev D., Gracheva M., Rychkova S. Optimal optotype structure for monitoring visual acuity. Рroceedings of the Latvian Academy of Sciences. 2017. V. 71. No. 5(710). Р. 327–338. https://doi.org/10.1515/prolas-2017-0057
  • Rozhkova G. I., Nikolaev P. P. Visual percepts in the cases of binocular and monocular viewing stabilized test objects, Ganzfeld stimuli, and prolonged afterimages. Perception. 2015. V. 44(8-9). Р. 952–972. https://doi.org/10.1177/0301006615594957
  • Rozhkova G. I., Nickolayev P. P., Shchadrin V. E. On the factors that determine the peculiarities of stabilized retinal image perception. Human Physiology. 1982а. No. 8. Р. 564–571.
  • Rozhkova G. I., Nickolaev P. P., Shchadrin V. E. Perception of stabilized retinal stimuli in dichoptic viewing conditions. Vision Res. 1982 b. V. 22. N 2. P. 293–302.
  • Rucci M. Fixational eye movements, natural image statistics, and fine spatial vision. Network: Computation in Neural Systems. 2008. V. 19(4). 253–285. https://doi.org/10.1080/09548980802520992
  • Rucci M. Visual encoding with jittering eyes. In Y. Weiss, B. Scholkopf, J. Platt (Eds.). Advances in neural information processing system. 2006. V. 18. Р. 1137–1144.
  • Rucci M., Poletti M. Control and function of fixational eye movements. Annu. Rev. Vis. Sci. 2015. V. 1. Р. 499–518. https://doi.org/10.1146/annurev-vision-082114-035742
  • Tulunay-Keesey U. Effects of involuntary eye movements on visual acuity. J. Opt. Soc. Am. 1960. V. 50. Р. 769–774. https://doi.org/10.1364/JOSA.50.000769
  • Tulunay-Keesey U. Fading of stabilized retinal images. J. Opt. Soc. Am. 1982. V. 72. Р. 440–447. https://doi.org/10.1364/JOSA.72.000440
  • Wade N. How Were Eye Movements Recorded Before Yarbus? Perception. 2015. V. 44(8-9). Р. 851–883. https://doi.org/10.1177/0301006615594947
  • Wade N. J. Why do patterned afterimages fluctuate in visibility? Psychological Bulletin. 1978. V. 85(2). Р. 338–352. https://doi.org/10.1037/0033-2909.85.2.338
  • Westheimer G. The spatial sense of the eye. Proctor lecture. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1979. V. 18. Р. 893–912.
  • Whitham E. M, Fitzgibbon S. P, Lewis T. W, Pope K. J, Delosangeles D. et al. Visual experiences during paralysis. Front. Hum. Neurosci. 2011. V. 5. № 160. Р. 1–7. https://doi.org/10.3389/fnhum.2011.00160
  • Winterson B. J., Collewijn H. Microsaccades during finely guided visuomotor tasks. Vision Res. 1976. V. 16. Р. 1387–1390. https://doi.org/10.1016/0042-6989(76)90156-5
  • World Medical Association. Declaration of Helsinki ethical principles for medical research involving human subjects. JAMA. 2013. V. 310(20). P. 2191–2194. https://doi.org/10.1001/jama.2013.281053
  • Yarbus A. L. Eye movements and vision. New York: Plenum Press. 1967.