Полосовые характеристики зрительных фильтров, пропускающих модуляцию пространственной частоты
PDF

Ключевые слова

зрение
текстура
пространственная частота
модуляция
психофизика
маскировка
пороги обнаружения
фильтры
полоса пропускания
рецептивное поле

Аннотация

Работа выполнена при финансовой поддержке Южного федерального университета в рамках темы № 213.01–07-2014/15ПЧВГ (проектная часть внутреннего гранта ЮФУ) «Угрозы национальной безопасности в условиях геополитической конкуренции и модели агрессивного и враждебного поведения молодежи».

Известно, что на начальных этапах зрительной обработки сцена разделяется на множество локальных фрагментов, каждый из которых описывается параллельно и независимо. На следующем этапе локальные зрительные сигналы определенным образом группируются. Эта операция осуществляется так называемыми фильтрами второго порядка. Одна из важнейших характеристик фильтра – полоса пропускания. Цель настоящего исследования – определение полос пропускания зрительных фильтров второго порядка, чувствительных к модуляции пространственной частоты, по трем параметрам: ориентация оси модуляции, частота модуляции и фаза модуляции.

Исследование выполнено в психофизической парадигме обратной маскировки. Тестовым стимулом служила габоровская текстура с синусоидальной модуляцией пространственной частоты ее элементов. В качестве масок также использовались частотно-модулированные текстуры, в которых ориентация оси модуляции, частота модуляции или фаза модуляции меня- лись с определенным шагом относительно тестового стимула. Пороговая амплитуда обнаружения модуляции в тестовом стимуле определялась в условиях двухальтернативного вынужденного выбора. В результате была определена полоса пропускания исследуемых фильтров второго порядка по частоте модуляции (около 3 октав). В то же время было обнаружено от- сутствие избирательности этих фильтров к ориентации оси модуляции и фазе модуляции. На основании полученных результатов высказывается предположение о возможной организации рецептивных полей зрительных фильтров второго порядка, чувствительных к модуляции пространственной частоты. Наличие избирательности к частоте модуляции указывает на оппонентную организацию рецептивного поля, в котором возбудительный центр ограничен тормозными флангами. Отсутствие избирательности к ориентации модуляции может свидетельствовать о концентрической организации поля. А отсутствие избирательности к фазе модуляции указывает на существенную нелинейность рецептивного поля.

https://doi.org/10.21702/rpj.2015.2.10
PDF

Библиографические ссылки

Arsenault A., Wilkinson F., Kingdom F. Modulation frequency and orientation tuning of second-order texture mechanisms // Journ. of the Optical Society of America. – 1999. – V. 16. – pp. 427–435.

Babenko V., Yavna D., Solov’ev A., Miftakhova M. Spatial selectivity of visual mechanisms sensitive to contrast modulations // J. Optical Technology. – 2011. – V. 78. – no. 12. – pp. 771–776.

Blakemore C., Campbell F. W. On the existence of neurones in the human visual system selectively sensitive to the orientation and size of retinal images // J. Physiol. – 1969. – V. 203. – no 1. – pp. 237–260.

Campbell F. W., Robson J. G. Application of Fourier analysis to the visibility of gratings // J. Physiol. – 1968. – V. 197. – no. 3. – pp. 551–566.

Ellemberg D., Allen H. A., Hess R. F. Second-order spatial frequency and orientation channels in human vision // Vision Res. – 2006. – V. 46. – pp. 2798–2803.

Graham N. Beyond multiple pattern analyzers modeled as linear filters (as classical V1 simple cells): Useful additions of the last 25 years // Vision Research. – 2011. – V. 51. – pp. 1397–1430.

Graham N., Wolfson S. S. Is there opponent-orientation coding in the second-order channels of pattern vision? // Vision Res. – 2004. – V. 44. – no 27. – pp. 3145–3175.

Gray R., Regan D. Spatial frequency discrimination and detection characteristics for gratings defined by orientation texture // Vision Res. – 1998. – V. 38. – pp. 2601–2617.

Grigorescu C., Petkov N., Westenberg M. A. Contour detection based on Nonclassical receptive field inhibition // IEEE Transactions on Image Processing. – 2003. – V. 12. – no. 7. – pp. 729–739.

Huang P., Kingdom F., Hess R. Only two phase mechanisms, +/-cosine, in human vision // Vision Research. – 2006. – V. 46. – no. 13. – pp. 2069– 2081.

Kingdom F., Keeble D. A linear systems approach to the detection of both abrupt and smooth spatial variations in orientation-defined textures // Vision Res. – 1996. – V. 36. – no 3. – pp. 409–420.

Kingdom F., Keeble D., Moulden B. Sensitivity to orientation modulation in micropattern-based textures // Vision Res. – 1995. – V. 35. – Issue 1. – pp. 79–91.

Kwan L., Regan D. Orientation-tuned spatial filters for texture-defined form // Vision Res. – 1998. – V. 38. – pp. 3849–3855.

Landy M. S., Oruc I. Properties of second-order spatial frequency channels // Vision Res. – 2002. – V. 42. – pp. 2311–2329.

Mostafavi H., Sakrison D. Structure and properties of a single channel in the human visual system // Vision Research. – 1976. – V. 16. – no. 9. – pp. 957–968.

Olzak L., Thomas J. Seeing spatial patterns // Handbook of Perception and Human Performance, Volume I: Sensory Processes and Perception / Ed. by K. Boff, L. Kaufman, J. Thomas. – Wiley–Interscience: New York, 1986.

Reynaud A., Hess R. F. Properties of spatial channels underlying the detection of orientation-modulations // Exp. Brain Res. – 2012. – V. 220. – pp. 135–145.

Stromeyer C., Julesz B. Spatial-Frequency Masking in Vision: Critical Bands and Spread of Masking // Journ. of the Optical Society of America. – 1972. – V. 62. – no. 10. – P. 1221.

Sutter A., Sperling G., Chubb C. Measuring the spatial frequency selectivity of second-order texture mechanisms // Vision Res. – 1995. – V. 35. – pp. 915–924.

Thomas J. P., Gille J. Bandwidths of orientation channels in human vision // Journ. of the Optical Society of America. – 1979. – V. 69. – no. 5. – pp. 652–660.

Westrick Z. M., Henry C. A., Landy M. S. Inconsistent channel bandwidth estimates suggest winner-take-all nonlinearity in second-order vision // Vision Res. – 2013. – V. 81. – pp. 58–68.

Wilson H. R., Gelb D. J. Modified line-element theory for spatial-frequency and width discrimination // Journ. of the Optical Society of America. – 1984. – V. 1. – no. 1. – P. 124.

Wilson H. R., McFarlane D. K., Phillips G. C. Spatial frequency tuning of orientation selective units estimated by oblique masking // Vision Res. – 1983. – V. 23. – no. 9. – pp. 873–882.