空间频率

空间频率是指每度视角内图象或刺激图形的亮暗作正弦调制的栅条周数,单位是周/度。它是根据19世纪数学家J.-B.-J. 傅里叶提出的分析振动波形的理论而出现的描述视觉系统工作特性的概念。最初在物理光学中,空间频率指每毫米具有的光栅数,单位为线/毫米。60年代引入视觉的研究中。这一概念的广泛运用,为视觉特性、图形知觉以及视觉系统信号的传输、信息的加工等研究提供了一个新的途径。

1、空间频率是关于光波衍射中不可回避的问题,关于空间频率的定义是指平面波波矢的方向余弦与光波长倒数之积。
2、定义单位长度上正弦状定量变化的重复次数称为空间频率.可以认为纸页是由多个具有不同空间频率和不同幅度的周期性分量所构成 。
3、所谓空间频率是指在一定方向上的单位空间(距离)波动的周期数它不仅具有大小而且具有方向是一个矢量.
4、空间频率是指单位视角内明暗条纹重复出现的周期数或正弦状浓淡变化的重复次数4单位周/度(cycles per degree of visual angle cpd)
5、它的物理内涵是单位长度所含的波数,同样、一丕称为空间圆频率,它是Zr单位长度所含的波数。
6、空间频率是指细节特征在单位长度上的重复次数。
在用空间频率描述视觉系统的特性时,栅条空间频率的大小和栅条本身的对比度都是重要的因素。栅条图形的对比度是(最高亮度-最低亮度)/(最高亮度+最低亮度)。调整某一空间频率栅条的对比度,当观察者能有50%的正确分辨率时,这个对比度就是该空间频率的对比阈限。对比阈限值的倒数即观察者对这个空间频率的对比感受性。实验测定,人眼对比阈限是随空间频率的改变而改变的,即是空间频率的函数,称之为对比感受性函数(简称CSF)因它类似于光学系统的调制传递函数(简称MTF),故也称之为MTF。一般视力正常的观察者对每度视角3周或4周的栅条最敏感,高于或低于这个频率时感受性都降低。如果空间频率超过每度视角60周时,不论对比度怎样加大,都不能看清栅条。在不能看清栅条时的频率称为截止频率,它可作为视觉锐度的指标。
1968年F.W.坎贝尔和J.罗布森经过实验证明了在人的视觉系统中存在许多频道,每一频道所调制的空间频率的区域是不同的。他们还估计了每个频道的有效带宽,这就是视觉的多通道理论。这一理论后来又为许多实验所证实。视觉实验还证明,各频率通道对栅条的方向也敏感。L.马费伊等所作的电生理学的实验也证明,在视皮层上有对不同空间频率敏感的神经元,因而他认为视觉系统是一个傅里叶分析器。H.R.魏尔逊从视网膜细胞分布的不均匀性出发,提出了四通道理论。他认为视网膜的每一点上都存在4种频率的通道,而且这4种频率通道的感受性又各不相同。后来他又把4通道补充为6个频率通道。

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