автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Имитационная модель, методы и технические средства исследования стереоскопического зрения человека

На правах рукописи

Ляховецкий Всеволод Александрович

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ, МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Специальность: 05.11.17 - Приборы, системы и изделия

медицинского назначения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2004

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель -

заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Попечителев Е.П.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Быков P.E.

кандидат технических наук Сидоров A.C.

Ведущая организация - Северо-Западный политехнический

дании диссертационного сове Г1 38.06 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета им. В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

институт

Защита состоится «22»

2004 года в часов на засе-

т

г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Юлдашев З.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Бинокулярное зрение — это зрение с использованием информации, поступающей в мозг от обеих сетчаток глаз. Наибольший интерес представляет высшая функция бинокулярного зрения -стереоскопическое зрение (стереозрение), при котором сигналы от двух сетчаток обрабатываются совместно для получения информации о третьей координате объектов — глубине. Важными задачами являются изучение патологий стереозрения, утомления стереозрения человека-оператора. Ухудшение стереозрения приводит к трудностям в оценке удаленности объектов и их положения в окружающем пространстве. Наличие стереозрения необходимо для операторов сложных систем управления, в ряде профессий, связанных с особо точными и тонкими производственными операциями, при работе с бинокулярными и стереоскопическими приборами.

Основная проблема исследований стереозрения заключается в отсутствии надежной аргументационной базы для обоснования выбора набора тестовых изображений. В известных методиках используются специальные стимулы: стереограммы - изображения, одна часть которых предъявляется левому, а другая — правому глазу. Как правило, применяют случайно-точечные стереограммы (Юлеш, I960), стимулирующие только механизмы стереозрения. Однако не существует критериев оценки оптимальности тестового изображения для изучения некоторой характеристики стереозрения. Для разработки таких критериев необходима модель, позволяющая, во-первых, связать измеряемый параметр стереозрения с его физиологическими механизмами и, во-вторых, выявить параметры тестового изображения, значимые для стимуляции этих механизмов. К сожалению, известные модели (Марр, 1980; Qian, Zhu, 1997) не достигают требуемого для решения этих задач уровня обобщения.

В современных комплексах применяют разнообразные принципы разделения частей стереограммы при предъявлении наблюдателю: пространственный, цветовой, поляризационный и фазово-временной. Однако, вследствие вышеозначенной проблемы, выбор тестовых изображений и измеряемой характеристики стереозрения, как правило, жестко ограничен. Большинство комплексов исследования стереозрения дают возможность синтеза лишь черно-белых стереограмм для измерения остроты стереозрения и фу-зионных резервов. В то же время, несомненный интерес представляет измерение контрастной и спектральной чувствительности стереозрения, устойчивости стереозрения, верхнего предела циклопической диспаратности. При этом исследователю могут потребоваться не только черно-белые, но и полутоновые, и размытые стереограммы.

Дополнить существующий арсенал моделей, методов и технических средств исследования стереозрения и призвана настоящая работа.

I tec. Н А и I ж н АЛ ьм до) \ D №112 ОТЕКА х I

Цели и задачи работы

Делыо работы является разработка автоматизированного комплекса исследования стереозрения человека и модернизация методик изучения стереозрения, позволяющих существенно расширить набор методов изучения стереозрения в норме и при патологиях, на базе структурно-функциональной имитационной модели стереозрения человека.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Анализ известных подходов исследования стереозрения человека.

2. Создание имитационной модели стереозрения человека для оценки глубииных характеристик стереограмм.

3. Разработка алгоритмов синтеза стереограмм и методик исследования стереозрения человека с их помощью.

4. Постановка модельных экспериментов с целью выбора оптимальных стимулов для изучения различных аспектов стереозрения.

5. Разработка аппаратно-программного комплекса для исследования стереозрения человека.

6. Обоснование эффективности разработанных методик и технических средств при изучении стереозрения в норме и при патологиях.

Методы исследования основаны на использовании теории вероятностей и математической статистики, теории нечетких множеств, теории биотехнических систем, методов имитационного моделирования, методов постановки психофизиологических опытов.

Объектом исследования являются методики и технические средства исследования стереозрения человека.

В качестве предмета исследования выступают имитационные модели стереозрения, позволяющие предложить более совершенные методики изучения стереозрения, а также методы синтеза стереограмм, адекватных для выполнения различных исследований.

Научная новизна. В работе получен ряд результатов, которые сводятся к следующему:

1. Предложена новая структурно-функциональная имитационная модель стереозрения человека, позволяющая воспроизвести в модельных экспериментах психометрические кривые чувствительности стереозрения.

2. Предложены новые типы (многоградационные, с различным коэффициентом размывания частей) случайно-точечных стереограмм на основе модельных экспериментов, позволяющие повысить достоверность экспериментальных оценок порогов стереозрения человека.

3. Модернизированы методики исследования стереозрения человека за счет использования оригинальной схемы «пустых» проб и отказа от

кратковременного предъявления стимулов, что привело к повышению достоверности оценок порогов стереозрения.

4. Получены зависимости порогов стереозрения от методики исследования, степени утомления, состояния зрительной системы (норма/патология) с помощью предложенных типов стереограмм.

5. Разработан аппаратно-программный комплекс исследования стереозрения человека, позволяющий синтезировать случайно-точечные сте-реограммы с заданными яркостными, спектральными и пространственными характеристиками и существенно расширяющий возможности изучения стереозрения.

Практическую ценность составляют:

- аппаратно-программный комплекс, позволяющий определить время реакции испытуемого, остроту, устойчивость, контрастную и спектральную чувствительность стереозрения, верхний предел циклопической диспарат-ности;

- методы синтеза новых видов случайно-точечных стереограмм, адекватных для исследования стереозрения в норме и при патологиях;

- принципы оптимизации методик исследования, позволяющие уменьшить субъективность оценок порогов стереозрения;

- результаты экспериментальных исследований порогов стереозрения человека, содержащие ранее неизвестные данные о зрительном анализаторе человека.

Внедрение результатов работы.

Результаты, полученные в работе, были использованы: лабораторией нейроморфологии Института Физиологии им. И.П. Павлова РАН при разработке методов и алгоритмов морфофункционального анализа группирования бинокулярных нейронов зрительной коры головного мозга в рамках грантов РФФИ 00-04-49289, 03-04-48258; кафедрой Optometry and Visual Science Латвийского Университета (г. Рига) при разработке методов и технических средств изучения стереозрения; кафедрой Биомедицинской электроники и охраны среды СПбГЭТУ при разработке имитационной модели стереозрения в рамках проекта ИТТ/БЭС 67, финансируемого по программе Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники»; кафедрой Биомедицинской электроники и охраны среды СПбГЭТУ в учебном процессе в курсах «Технические методы диагностики и лечебных воздействий», «Тестовые системы в медико-биологических исследованиях».

Апробация результатов работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 5-й международной конференции «Распознавание образов и анализ изображений» (Самара, 2000), международной конференции «Оф-

тальмология на рубеже веков» (СПб., 2001), 3-й международной конференции «Логико-лингвистическое управление динамическими объектами» (СПб., 2001), 3-й международной конференция «Телевидение и обработка изображений» (СПб., 2003), 58-й и 59-й научно-технических конференциях, посвященных Дню радио (СПб., 2003,2004), 5-й международной конференции «Радиоэлектроника в медицине» (М., 2003), всероссийской конференции «Биотехнические системы в XXI веке» (СПб., 2004), 4-м международном семинаре «Биомеханика глаза» (М., 2004), 24-th, 25-th and 27-th European Conference on Visual Perception (24-я, 25-я и 27-я Европейская конференция по изучению зрительного восприятия) (Kusidasi, 2001; Glasgow, 2002; Budapest, 2004).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Структурно-функциональная имитационная модель стереозрения человека, построенная на основе физиологических и морфологических экспериментальных данных, более полно, чем другие модели, воспроизводит в модельных экспериментах психометрические кривые чувствительности стереозрения, поэтому она пригодна для оценки эффективности использования стереограмм для исследования различных аспектов стереозрения.

2. Модернизация методик исследования стереозрения человека за счет использования новых разновидностей случайно-точечных стереограмм, оригинальной схемы «пустых» проб и отказа от кратковременного предъявления стимулов позволяет существенно снизить субъективность исследований стереозрения человека.

3. Аппаратно-программный комплекс исследования стереозрения человека расширяет программу исследований, включая оценку остроты, устойчивости, контрастной и спектральной чувствительности стереозрения, верхнего предела циклопической диспаратности, времени реакции испытуемого на тестовое воздействие.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, из них - семь статей и тезисы к десяти докладам на международных научно-технических конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 139 наименований, и одного приложения. Основная часть работы изложена на 143 страницах машинописного текста. Работа содержит 55 рисунков и 9 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулирована цель диссертации, приведены основные результаты и научные положения, кратко раскрыто содержание диссертационной работы по главам.

В первой главе выполнен обзор литературных источников по современному состоянию проблемы исследования стереозрения, дана содержательная постановка задачи исследования.

Основными характеристиками стереозрения являются его наличие, фузионные резервы, верхний предел циклопической диспаратности, острота, устойчивость, спектральная и контрастная чувствительность. Для их измерения используют различные схемы - метод минимальных изменений (и его модификацию - лестничную методику), метод постоянных раздражителей, метод вынужденного выбора.

Большинство особенностей стереозрения обусловлено характеристиками нейронов и нейронных связей и, следовательно не связано напрямую с высшей нервной деятельностью. Первичные структуры стереозрения включают сетчатки, наружные коленчатые тела и первичную зрительную кору мозга.

При разработке методов исследования стереозрения нашли применение различные модели этого явления, которые позволяют связать разнородную информацию, полученную с помощью разнообразных методик. Как правило, модель представляет собой искусственную нейронную сеть. Недостаток существующих моделей в том, что основное внимание обычно уделяется подбору функций активности «нейронов», а не структуре «нейронных связей», которая чрезвычайно важна для исследования такого глобального феномена, как стереопсис.

Современные комплексы исследования стереозрения используют принципы цветового, поляризационного, пространственного или фазово-временного разделения для синтеза и предъявления силуэтных или случайно-точечных стереограмм. Основной недостаток существующих комплексов заключается в том, что они позволяют использовать весьма ограниченный набор методик исследования стереозрения, синтезировать лишь черно-белые стереограммы, содержащие стимул с диспаратностыо, лежащей в достаточно узком диапазоне. В результате исследователь зачастую не может подобрать адекватную методику измерения и тестовое воздействие, что ведет к значительным методическим погрешностям. Для совершенствования методик исследования необходимы иные модели, более глубоко описывающие феномены стереозрения.

На основании анализа известных подходов исследования стереозрения сформулированы цель и задачи работы.

Вторая глава посвящена описанию основных характеристик и подсистем предложенной структурно-функциональной имитационной модели стереозрения человека.

На основании морфологических и электрофизиологических экспериментальных данных разработана структурно-функциональная имитационная модель стереозрения человека, состоящая из трех подсистем: двух трех-

слойных сетчаток (фоторецепторы, биполяры, ганглиозные югетки), двух шестислойных наружных коленчатых тел (два крупноклеточных и четыре мелкоклеточных слоя) и двухслойной первичной зрительной коры (тормоз-но настроенные на диспаратность бинокулярные нейроны и интернейроны).

В разработанной модели значительное внимание уделено структуре «нейронных связей». Включение в модель структур, предшествующих бинокулярным нейронам, увеличило ее гибкость. Использование фоторецепторов различных типов дает возможность проводить эксперименты не только с черно-белыми, но и полутоновыми, и цветными стереограммами. Учет | зависимости размера рецептивного поля от эксцентриситета позволяет исследовать и центральное, и периферическое зрение.

На входы модели - слои фоторецепторов сетчаток - подается информация о стереограмме. Выходом модели является набор ответов интернейронов, которые интерпретированы как значения функции, потенциала вер-гентности:

и(г) = ^\Чхг,у)-Ь(Х1,у)\

где хг = хш + г,х1 = хт, Ь и Я - ответы монокулярно управляемых из левого и правого глаз нейронов наружных коленчатых тел, (х/, у) и (хп у) - положение их рецептивных полей на сетчатках, г - диспаратность (относительный сдвиг вдоль оси абсцисс области изображения в одной части стереограммы по отношению к другой части стереограммы), (х1п, у) - координаты пикселя входного изображения. Суммирование идет по соответственным областям сетчаток, одна из которых сдвинута по отношению к изображению на величину г.

Глубинные характеристики стереограммы определяются на основе анализа формы потенциала вергентности - поверхности с диспаратностыо го отвечает минимум функции. Для последующих этапов анализа использовано два типа потенциала вергентности - и и, и IIнг, которые связаны с активностью низко- и высокочастотного бинокулярного канала соответственно.

Пусть в стереограмме присутствуют две поверхности с диспаратно-стями го и /•/. Модель воспринимает глубину обеих поверхностей, если между минимумами ии.{г0) и расположен локальный максимум £4Дг,), т.е:

3 г,: (г, < < п),и, > иМиМ',^ < ипт,ии- (п) 0) ,

где 1/, - некоторая константа, итах - максимальное значение в области определения.

Качество модельной фузии (т.е. процесса слияния частей стереограммы в единый объемный зрительный образ) характеризуется глубиной минимума потенциала вергентности, выражающей уменьшение значения функции в точке Гц, соответствующей диспаратности некоторой поверхно-

сти, содержащейся в стереограмме, по отношению к близлежащим (в точках Гц-1 и го+1) значениям функции:

ЩГо)=Щг0~1) + Щг0+1)_Щго) (2)

Чем больше Н(г0), тем устойчивее модельная фузия.

Для оценки степени различимости поверхностей использован математический аппарат теории нечетких множеств. Значения U(r) принадлежат одному из двух классов нечеткого множества - классу «существует поверхность с диспаратностью г» принадлежит минимум U, а классу «не существует поверхности с диспаратностью г» - иные значения U. Мера размытости множества значений потенциала вергентности определяется как:

d(Umm) = N-2±]Umm(r)-0.5] (?)

где XJmJf) - ~ , Uт1п - минимальное значение потенциала вергентно-

сти в области определения, N— количество значений потенциала вергентности.

Чем меньше размытость множества значений потенциала вергентности, тем проще разделить классы нечеткого множества и, следовательно, тем выше различимость диспаратных поверхностей, содержащихся в стереограмме.

Программная реализация модели создана в среде программирования Borland Delphi 4.0. Слои модельных нейронов представлены в виде числовых матриц. За передачу сигналов со слоя на слой отвечают отдельные блоки программного кода. Информация о частях стереограммы выбирается из файлов в формате Windows Bitmap, содержащих сведения об относительных яркостях элементов изображения в формате RGB.

В третьей главе рассмотрены алгоритмы синтеза случайно-точечных стереограмм (СТС) и методики исследования стереозрения человека с их помощью.

СТС - шумоподобное изображение, не содержащее иных признаков глубины кроме диспаратности. На рис. 1, а изображена левая (т.е. предъявляемая левому глазу) часть СТС, формируемая путем равномерного разбрасывания окрашенных точек по фону другого цвета.

В этом изображении задается план глубины фона В и специально сформированная область - план глубины стимула Б. Для создания правой части СТС (рис. 1, б) сначала воспроизводится левая часть, а затем область Б в ней сдвигается вдоль оси абсцисс на величину с!. При бинокулярном наблюдении сдвиг, создающий диспаратность с! между областями Б изображений для сетчаток левого и правого глаза, предопределяет восприятие плоской СТС как объемного изображения с двумя планами глубины - фона с нулевой диспаратностью и стимула с диспаратностыо с1.

Как правило, алгоритмы синтеза СТС используют следующие характеристики: размер элемента СТС; плотность СТС; диспаратность, размер и форму закодированного (т.е. не воспринимаемого монокулярно) стимула; размер СТС; интенсивности излучения пикселей СТС. Предложено дополнить этот набор характеристик следующими: способом заполнения области зазора (область ё на рис. 1), коэффициентом размывания частей СТС, количеством градаций (цветов, в которые окрашены разбрасываемые точки), типом диспаратности (область Б сдвинута на величину с! в одной или в обеих частях стереограммы).

При измерении порогов стереозрения перед исследователем встает проблема выбора «руководящего» принципа, т.е. подхода, руководствуясь которым испытуемый выполняет тестовое задание. Обычно испытуемому предлагается определить знак диспаратности стимула, форму стимула или факт присутствия стимула в СТС. Для уменьшения субъективности экспериментальных оценок порога в опыт включают «пустые» пробы, не содержащие объемного изображения. В качестве пустых проб используют СТС, содержащие только план глубины фона. Однако предварительные психофизиологические эксперименты показали, что предпочтительно применять более сложное изображение - СТС, в одной из частей которой область Б вновь заполнена случайно-точечными элементами.

Часто стремятся уменьшить время предъявления СТС, чтобы исключить возможность движения глаз. Предложены «специальные» СТС, в которых область Б сдвинута на величину (1 в противоположные стороны в обеих частях изображения, для изучения влияния движений глаз испытуемого на пороги стереозрения. Фузия такой СТС может произойти либо за счет бинокулярных нейронов, настроенных на диспаратность 2с1, либо за счет поворота обоих глаз на угол & Пороговые диспаратности для обычных и «специальных» СТС одинаковы, если движения глаз значительно влияют на пороги стереозрения. В противном случае пороговые диспаратности для обычных и «специальных» СТС различаются в два раза. Показано (см. гл.6), что для большинства испытуемых движения глаз не влияют на чувствительность стереозрения. Этот факт позволяет исключить время предъявления стимула из значимых характеристик методики исследования.

Измерения порогов стереозрения человека направлены на нахождение экстремального значения некоторого параметра СТС, обеспечивающего заданную вероятность правильного суждения испытуемого о глубине стимула. Следовательно, разработанная структурно-функциональная имитационная модель позволяет исследовать все характеристики стереозрения (остроту, верхний предел циклопической диспаратности, устойчивость и т.д.). Методика исследования состоит из нескольких этапов. Во-первых, следует найти параметры СТС, при которых модель будет реагировать на диспарат-ность го закодированного стимула. Для этого достаточно убедиться в том, что ицг и ицу имеют локальные минимумы в точке го- Во-вторых, следует оценить пороги стереозрения. Для этого необходимо, задавшись константой 1/„ определить по формуле (1) пороговое значение г о, при этом г1 (диспа-ратность фона) следует принять равной 0. В-третьих, следует оценить качество «фузии» путем сравнения глубин минимумов #(/-) или же значений ¿(Утт) (по формулам (2) и (3)) для СТС, синтезированных при различных значениях некоторого параметра.

В четвертой главе рассмотрены исследования возможностей предложенной структурно-функциональной имитационной модели по описанию характеристик стереозрения человека. Стимулами служили СТС. Качество модельной фузии определялось на основе анализа значений потенциала вергентиости. Программа исследований включала построение модельных психометрических кривых (1) и обоснование оптимальности использования определенного типа СТС для двух вариантов исследований (2а, 26).

1. Известно, что острота стереозрения человека падает по мере увеличения степени размывания одной из частей СТС. В модельных экспериментах использовали СТС, размытые с помощью гауссовского фильтра. Для каждой степени размывания о находили минимальную гст"му,,а, при которой выполнялись требования формулы (1).

На основе полученных пар значений (г™ ,о) построена «психометрическая» кривая | (рис. 2, квадраты), подобная по с форме психометрической кривой, определенной в психофи- -32 -24 -16 -8 0 8 16 24 32 зиологических опытах (рис. 2., угл.свк.

треугольники). ^

Отметим, что данная психофизиологическая зависимость не использовалась при разработке структурно-функциональной имитационной модели.

2а. В эксперименте определяли зависимость размытости значений от количества градаций и степени размывания СТС (по формуле (3)). Пока-

зано, что по мере увеличения количества градаций размытость значений 1]ир уменьшается (с 5.4 для черно-белых СТС до 4.1 для СТС, содержащих 8 градаций серого), а по мере увеличения степени размывания а - увеличивается (до 7.9 при сг = 1пикс). На основе анализа результатов модельного эксперимента выдвинута гипотеза об увеличении достоверности оценок порогов стереозрения при использовании многоградационных СТС в психофизиологических экспериментах.

26. При амблиопии снижается чувствительность поврежденного глаза к высоким пространственным частотам. В силу этого для исследования стереозрения амблиопов предложено использовать СТС, одна часть которой размыта. Если не размытую часть СТС подать в поврежденный глаз, то она как бы пройдет через низкочастотный фильтр. Больной фактически фузиру-ет два низкочастотных изображения. Минимум Ицр при «фузии» двух размытых частей СТС на 470 относительных единиц глубже, чем при «фузии» размытой и не отфильтрованной частей СТС (по формуле (2)). Это позволяет предположить, что амблиопу проще фузировать именно «полуразмытую», а не обычную СТС.

В пятой главе рассмотрена структура и основные характеристики аппаратно-программного комплекса (АПК), являющегося составной частью биотехнической системы исследования стереозрения человека (рис. 3).

Исследователь (Исс.) управляет устройством формирования тестового задания (УФТЗ). УФТЗ позволяет изменять яркостные, пространственные (в том числе глубинные) и спектральные характеристики частей СТС, вид и процент пустых проб, руководящий принцип (определить знак диспаратно-рти стимула, форму стимула или факт присутствия стимула в СТС) и

методику исследования (лестничная или метод постоянных раздражителей). СТС синтезируются с помощью устройства формирования тестовых стимулов (УФТС) и предъявляются испытуемому (Исп.) посредством устройства предъявления тестовых стимулов

(УПТС). УПТС содержит монитор (ЭЛТ), жидкокристаллические (ЖК) очки и видеоадаптер, синхронизирующий работу ЭЛТ и ЖК очков.

УФТС поддерживает различные режимы визуализации СТС на экране

ЭЛТ:

АПК

(^ИссГ^-г* УФТЗ -► УФТС

_ 1 1 > г

СОИ УПТС

к - -

УХ УО УФОР 4-!<^ИспГ)

Рис.3

а) с использованием аппаратных возможностей видеоадаптеров (УПТС включает видеоадаптер с интегрированным контроллером ЖК очков);

б) с использованием программных возможностей пользовательских библиотек функций Windows (УПТС содержит стандартный видеоадаптер и специальный внешний контроллер ЖК очков);

в) с использованием автостереоскопических методов (УПТС содержит стандартный видеоадаптер, наблюдатель фузирует СТС без использования вспомогательных устройств).

В каждой пробе испытуемый должен вынести одно из двух суждений о структуре предъявляемого стимула. Ответы и время реакции испытуемого регистрируются устройством фиксации ответных реакций (УФОР), содержащим стандартную клавиатуру, и после окончания опыта поступают в устройство обработки информации (УО) для управления УФТЗ и запоминаются с помощью устройства хранения (УХ) для последующего предъявления исследователю через средства отображения информации (СОИ).

С помощью АПК определены время реакции испытуемого на некоторый тип стимула, острота стереозрения, устойчивость стереозрения, контрастная и спектральная чувствительность стереозрения, верхний предел циклопической диспаратности и ряд других параметров.

В шестой главе рассмотрены возможности практического использования разработанного АПК. Программа установочных экспериментов изучения стереозрения с помощью АПК включала: исследование влияния движений глаз на значения порогов (1) и выявление преимуществ СТС, предложенных на основе анализа модельных экспериментов, перед обычными черно-белыми СТС (2а, 26).

1. У одних и тех же испытуемых измеряли верхний предел циклопической диспаратности с помощью обычных и «специальных» СТС. У 6 из 7 испытуемых верхний предел циклопической диспаратности для обычных СТС примерно в два раза больше, чем для «специальных» СТС (2.06±0.31), т.е. для большинства испытуемых движения глаз не влияют на пороги стереозрения.

2а. В эксперименте по изучению утомления стереозрения при работе с монитором (ЭЛТ) принимали участие 22 испытуемых, которые разбившись на пары, играли между собой в шахматы в течении 1 часа. Часть испытуемых играли в шахматы на обычной доске (группа 1), а часть - на доске, изображенной на экране монитора (группа 2). До и после игры проводились измерения верхнего предела циклопической диспаратности с помощью черно-белых и многоградационных СТС. Результаты эксперимента приведены в таблице. АВПЦД,, ДВПДДг - изменения верхнего предела циклопической диспаратности в результате утомления для первой и второй группы испытуемых соответственно. Ttcsl - вероятность принадлежности значений

ДВПЦД для двух групп испытуемых к генеральным совокупностям с оди-

Стимул АВПЦД, АВПТТДд

Черно-белая СТС 0.14° -0.04° 0.15

Многоградационная СТС 0.2° -0.12° 0.01

Из таблицы видно, что использование многоградационных СТС позволяет повысить достоверность экспериментальных оценок порогов сте-реозрения и, как следствие, выявить утомление стереозрение вследствие работы с плоским изображением.

26. В экспериментах по изучению влияния степени размывания частей стереограммы на фузию принимали участие трое больных, страдающих амблиопией высокой степени. До начала опытов стереозрение с помощью клинических тестов не обнаруживалось.

Испытуемым предъявлялись СТС с различной диспаратностыо и степенью размывания. Показано, что амблиопы способны фузировать размытые (сг= 1) СТС с диспаратностыо закодированного стимула 1000"- 2000" при значительном времени экспозиции. После того, как ^испытуемые при специальных условиях стимуляции получили опыт восприятия глубины, их вновь подвергли исследованию с помощью клинических тестов. После серии проб испытуемым удалось успешно пройти их. Таким образом, использование СТС, одна часть которых пропущена через фильтр низких частот, позволяет выявить наличие стереозрение у больных, страдающих амблиопией, и способствовать формированию стереопсиса.

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Разработана имитационная модель стереозрения человека, структурно и функционально подобная первичным структурам зрительного анализатора, позволяющая воспроизвести форму психометрических кривых зависимости чувствительности стереозрения от степени размывания и контраста частей стереограммы.

2. Предложены новые типы СТС на основе модельных экспериментов для исследования и стимуляции стереозрения в норме и при патологиях (многоградационные, с различным коэффициентом размывания частей стимула).

3. Модернизированы методики исследования стереозрения человека за счет использования оригинальной схемы «пустых» проб и отказа от кратковременного предъявления стимулов, что привело к повышению достоверности экспериментальных оценок порогов стереозрения.

4. Получены зависимости порогов стереозрения от руководящего принципа и набора тестовых изображений, степени утомления человека-оператора, состояния зрительной системы (норма/патология) с помощью предложенных типов стереограмм.

5. Разработан аппаратно-программный комплекс исследования сте-реозрения, позволяющий синтезировать СТС с заданными яркостными, спектральными и пространственными характеристиками, который дает возможность определить время реакции испытуемого, остроту, устойчивость, контрастную и спектральную чувствительность стереозрения, верхний предел циклопической диспаратности.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Lyakhovetskii V.A., Ilyushov G.S., Bolvashenkova O.S. A model of human visual data transmission channel (Модель канала передачи зрительной информации человека) // Pattern Recognition and Image Analysis.-2001 .-Vol. 11, №2,-P.338-342.

2. Lyakhovetskii V.A., Ilyushov G.S., Alexeenko S.V. A role of tuned-inhibitory cells in depth selection (Роль тормозно настроенных на диспаратность ней-рнов в выделении глубины) // Perception Supplement.-2001 .-Vol.30.- Р.77-78.

3. Lyakhovetskii V.A., Alexeenko S.V., Ilyushov G.S. A multichannel model of depth selection (Многоканальная модель выделения глубины) // Perception Supplement.-2002.-Vol.31 .-P. 139-140.

4. Ляховецкий B.A., Илюшов Г.С. Моделирование функций зрительного анализатора человека с помощью простых логических функций / Управление в условиях неопределенности.- СПб.: изд-во СПбГТУ, 2002.-Гл.4.1,-С.294-315.

5. Ляховецкий В.А, Попечителев Е.П. Модель стереозрения и методики исследования стереовосприятия на ее основе // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Серия "Биотехнические системы в медицине и экологии",- 2003- №1-С.29-31.

6. Ляховецкий В.А., Папелба Г. Зависимость характеристик восприятия глубины объектов от спектрального состава изображений // Доклады 3-й международной конференции «Телевидение и обработка изображений», СПб., 5-6 июня 2003г.- СПб.,2003- С.66-67.

7. Ляховецкий В.А. О сжатии стереоскопических изображений // 58-я научно-техническая конференция, посвященная Дню радио и 300-летию Петербурга, СПб.,11-12 апр.2003г - СПб., 2003,- С.192-193.

8. Ляховецкий В.А., Попечителев Е.П. Программно-аппаратный ком-плекс исследования стереоскопического зрения человека // Доклады 5-й международной конференции "Радиоэлектроника в медицине", М., 1-2 окт.2003г. -М., 2003.- С.83-86.

9. Ляховецкий В.А., Попечителев Е.П., Иванов C.B. Методика оценки утомления стереоскопического зрения оператора // Тезисы конференции

"Биотехнические системы в XXI веке", СПб., 22-26 марта 2004г- СПб., 2004.-С.91-93.

lO.Krumina G., Ozolinsh M., Lyakhovetskii V.A. Stereovision by visual stimulus of different quality (Изучение стереоскопического зрения с помощью стимулов с различной степенью размывания) II Proceedings of the IV seminar "Ocularbiomechanics" Moscow, 12mar.2004- Moscow, 2004.-P.S2-S9.

П.Ляховедкий В.А, Попечителев Е.П., Крумина Г. Методические особенности исследования стереоскопического зрения человека с помощью ЭЛТ // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Серия "Биотехнические системы в медицине и экологии" ,-2004.-№1 -С.25-29.

12.Lyakhovetskii V.A., Popechitelev Е.Р. The influence of eye movements on stereopsis (Влияние движений глаз на стереопсис) // Perception Supplement.-2004.-Vol.33-P.98.

13.Ляховецкий В.А. Технические средства предъявления стереоизображений // Труды 59-й научно-технической конференции, посвященной Дню радио, СПб., 25-26 апр. 2004г.- СПб., 2004.- С. 197-199.

Подписано в печать 15.11.04. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 124.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

РНБ Русский фонд

2007-4 18143

! 3 аОЯ Ш

Введение.

1. Проблемы исследования бинокулярного зрения.

1.1. Бинокулярное зрение. Основные понятия.

1.2. Анатомия и физиология бинокулярного зрения в норме и при патологиях.

1.3. Характеристики бинокулярного зрения и принципы их измерения.

1.4. Модели бинокулярного зрения.

1.5. Технические средства исследования стереоскопического зрения.

1.6. Постановка задачи.

2. Структурно-функциональная имитационная модель стереоскопического зрения человека.

2.1 Требования к структурно-функциональной модели.

2.2 Общие характеристики структурно-функциональной модели.

2.3. Подсистемы структурно-функциональной модели.

2.4 Оценка глубинных характеристик стереограмм с помощью модели.

2.5 Выводы.

3. Синтез случайно-точечных стереограмм и методики исследования стереоскопического зрения с их помощью.

3.1. Алгоритмы синтеза случайно-точечных стереограмм.

3.2. Методики исследования стереоскопического зрения человека с помощью случайно-точечных стереограмм.

3.2.1. Методики психофизиологических исследований стереоскопического зрения и их модернизация.

3.2.2. Методики исследования стереоскопического зрения с помощью структурно-функциональной модели.

3.3. Выводы.

4. Исследования стереозрения человека с помощью структурно-функциональной модели.

4.1. Тестирование модели с помощью случайно-точечных стереограмм.

4.2. Построение модельных психометрических кривых.

4.3. Выбор оптимальных типов изображений для исследования различных аспектов стереозрения.

4.4. Выводы.

5. Аппаратно-программный комплекс исследования стереоскопического зрения человека.

5.1. Общие характеристики аппаратно-программного комплекса.

5.2. Структура аппаратной части комплекса.

5.3. Структура программной части комплекса.

5.4. Интерфейсная часть аппаратно-программного комплекса.

5.5. Выводы.

6. Исследование стереоскопического зрения человека с помощью аппаратно-программного комплекса.

6.1 Влияние характеристик методики исследования на оценки чувствительности стереозрения.

6.2 Использование оптимальных типов стереограмм для расширения методических возможностей исследования стереозрения.

6.2.1. Выявление утомления стереоскопического зрения.

6.2.2. Стимуляция стереозрения субъектов, страдающих амблиопией.

6.3 Рекомендации по использованию аппаратно-программного комплекса.

6.4 Выводы.

Бинокулярное зрение - это зрение с использованием информации, поступающей в мозг от обеих сетчаток глаз. Наибольший интерес представляет высшая функция бинокулярного зрения - стереоскопическое зрение, при котором сигналы от двух сетчаток обрабатываются совместно для получения информации о третьей координате объектов - глубине. Важными задачами являются изучение патологий стереозрения, утомления стереозрения человека-оператора. Ухудшение стереозрения приводит к трудностям в оценке удаленности объектов и их положения в окружающем пространстве. Наличие стереозрения необходимо для операторов сложных систем управления, в ряде профессий, связанных с особо точными и тонкими производственными операциями, при работе с бинокулярными и стереоскопическими приборами.

Основная проблема исследований стереозрения заключается в отсутствии надежной аргументационной базы для обоснования выбора набора тестовых изображений. В известных методиках используются специальные стимулы: стереограммы -изображения, одна часть которых предъявляется левому, а другая - правому глазу. Как правило, применяют случайно-точечные стереограммы [80], стимулирующие только механизмы стереозрения. Однако не существует критериев оценки оптимальности тестового изображения для изучения некоторой характеристики стереозрения. Для разработки таких критериев необходима модель, позволяющая, во-первых, связать измеряемый параметр стереозрения с его физиологическими механизмами и, во-вторых, выявить параметры тестового изображения, значимые для стимуляции этих механизмов. К сожалению, известные модели [99, 120] не достигают требуемого для решения этих задач уровня обобщения.

В современных комплексах применяют разнообразные принципы разделения частей стереограммы при предъявлении наблюдателю: пространственный, цветовой, поляризационный и фазово-временной. Однако, вследствие вышеозначенной проблемы, выбор тестовых изображений и измеряемой характеристики стереозрения, как правило, жестко ограничен. Большинство комплексов исследования стереозрения дают возможность синтеза лишь черно-белых стереограмм для измерения остроты стереозрения и фузионных резервов. В то же время, несомненный интерес представляет измерение контрастной и спектральной чувствительности стереозрения, устойчивости стереозрения, верхнего предела циклопической диспаратности. При этом исследователю могут потребоваться не только черно-белые, но и полутоновые, и размытые сте-реограммы.

Дополнить существующий арсенал моделей, методов и технических средств исследования стереозрения и призвана настоящая работа.

Целью работы является разработка автоматизированного комплекса исследования стереозрения человека и модернизация методик изучения стереозрения, позволяющих существенно расширить набор методов изучения стереозрения в норме и при патологиях, на базе структурно-функциональной имитационной модели стереозрения человека.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

1. Анализ известных подходов исследования стереозрения человека.

2. Создание имитационной модели стереозрения человека для оценки глубинных характеристик стереограмм.

3. Разработка алгоритмов синтеза стереограмм и методик исследования стереозрения человека с их помощью.

4. Постановка модельных экспериментов с целью выбора оптимальных стимулов для изучения различных аспектов стереозрения.

5. Разработка аппаратно-программного комплекса для исследования стереозрения человека.

6. Обоснование эффективности разработанных методик и технических средств при изучении стереозрения в норме и при патологиях.

Объектом исследования являются методики и технические средства исследования стереозрения человека.

В качестве предмета исследования выступают имитационные модели стереозрения, позволяющие предложить более совершенные методики изучения стереозрения, а также методы синтеза стереограмм, адекватных для выполнения различных исследований.

Методы исследования основаны на использовании теории вероятностей и математической статистики, теории нечетких множеств, теории биотехнических систем, методов имитационного моделирования, методов постановки психофизиологических опытов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Структурно-функциональная имитационная модель стереозрения человека, построенная на основе физиологических и морфологических экспериментальных данных, более полно, чем другие модели, воспроизводит в модельных экспериментах психометрические кривые чувствительности стереозрения, поэтому она пригодна для оценки эффективности использования стереограмм для исследования различных аспектов стереозрения.

2. Модернизация методик исследования стереозрения человека за счет использования новых разновидностей случайно-точечных стереограмм, оригинальной схемы «пустых» проб и отказа от кратковременного предъявления стимулов позволяет существенно снизить субъективность исследований стереозрения человека.

3. Аппаратно-программный комплекс исследования стереозрения человека расширяет программу исследований, включая оценку остроты, устойчивости, контрастной и спектральной чувствительности стереозрения, верхнего предела циклопической диспаратности, времени реакции испытуемого на тестовое воздействие.

Научная новизна. В работе получен ряд результатов, которые сводятся к следующему:

1. Предложена новая структурно-функциональная имитационная модель стереозрения человека, позволяющая воспроизвести в модельных экспериментах психометрические кривые чувствительности стереозрения.

2. Предложены новые типы (многоградационные, с различным коэффициентом размывания частей) случайно-точечных стереограмм на основе модельных экспериментов, позволяющие повысить достоверность экспериментальных оценок порогов стереозрения человека.

3. Модернизированы методики исследования стереозрения человека за счет использования оригинальной схемы «пустых» проб и отказа от кратковременного предъявления стимулов, что привело к повышению достоверности оценок порогов стереозрения.

4. Получены зависимости порогов стереозрения от методики исследования, степени утомления, состояния зрительной системы (норма/патология) с помощью предложенных типов стереограмм.

5. Разработан аппаратно-программный комплекс исследования стереозрения человека, позволяющий синтезировать случайно-точечные стереограммы с заданными яркостными, спектральными и пространственными характеристиками и существенно расширяющий возможности изучения стереозрения.

Практическую ценность составляют:

- аппаратно-программный комплекс, позволяющий определить время реакции испытуемого, остроту, устойчивость, контрастную и спектральную чувствительность стереозрения, верхний предел циклопической диспаратности;

- методы синтеза новых видов случайно-точечных стереограмм, адекватных для исследования стереозрения в норме и при патологиях;

- принципы оптимизации методик исследования, позволяющие уменьшить субъективность оценок порогов стереозрения;

- результаты экспериментальных исследований порогов стереозрения человека, содержащие ранее неизвестные данные о зрительном анализаторе человека.

Внедрение результатов работы. Результаты, полученные в работе, были использованы: лабораториями физиологии зрения и нейроморфологии Института Физиологии им. И.П. Павлова РАН при разработке методов и алгоритмов морфофунк-ционального анализа группирования бинокулярных нейронов зрительной коры головного мозга в рамках грантов РФФИ 00-04-49289, 03-04-48258; кафедрой Optometry and Visual Science Латвийского Университета (г. Рига) при разработке методов и технических средств изучения стереозрения; кафедрой Биомедицинской электроники и охраны среды СПбГЭТУ при разработке имитационной модели стереозрения в рамках проекта ИТТ/БЭС 67, финансируемого по программе Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники»; кафедрой Биомедицинской электроники и охраны среды СПбГЭТУ в учебном процессе в курсах «Технические методы диагностики и лечебных воздействий», «Тестовые системы в медико-биологических исследованиях».

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 5-й международной конференции «Распознавание образов и анализ изображений» (Самара, 2000), международной конференции «Офтальмология на рубеже веков» (СПб., 2001), 3-й международной конференции «Логико-лингвистическое управление динамическими объектами» (СПб., 2001), 3-й международной конференция «Телевидение и обработка изображений» (СПб., 2003), 58-й и 59-й научно-технических конференциях, посвященных Дню радио (СПб., 2003, 2004), 5-й международной конференции «Радиоэлектроника в медицине» (М., 2003), всероссийской конференции «Биотехнические системы в XXI веке» (СПб., 2004), 4-м международном семинаре «Биомеханика глаза» (М., 2004), 24-th, 25-th and 27-th European Conference on Visual Perception (24-я, 25-я и 27-я Европейская конференция по изучению зрительного восприятия) (Kusidasi, 2001; Glasgow, 2002; Budapest, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, из них -семь статей и тезисы к десяти докладам на международных научно-технических конференциях.

Работа состоит из шести глав. В первой рассмотрены проблемы исследования бинокулярного зрения и его высшей функции, стереозрения. Во второй - предложена структурно-функциональная имитационная модель стереоскопического зрения человека. В третьей - рассмотрены алгоритмы синтеза случайно-точечных стереограмм и методики исследования стереозрения с их помощью. В четвертой рассматриваются эксперименты по исследованию стереозрения человека с помощью разработанной имитационной модели. В пятой - аппаратно-программный комплекс исследования стереозрения человека. И, наконец, в шестой главе обсуждаются результаты исследования стереозрения с помощью разработанного аппаратно-программного комплекса.

Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Разработана имитационная модель стереозрения человека, структурно и функционально подобная первичным структурам зрительного анализатора, позволяющая воспроизвести форму психометрических кривых зависимости чувствительности стереозрения от степени размывания и контраста частей стереограммы.

2. Предложены новые типы случайно-точечных стереограмм на основе модельных экспериментов для исследования и стимуляции стереозрения в норме и при патологиях (многоградационные, с различным коэффициентом размывания частей стимула).

3. Модернизированы методики исследования стереозрения человека за счет использования оригинальной схемы «пустых» проб и отказа от кратковременного предъявления стимулов, что привело к повышению достоверности экспериментальных оценок порогов стереозрения.

4. Получены зависимости порогов стереозрения от руководящего принципа и набора тестовых изображений, степени утомления человека-оператора, состояния зрительной системы (норма/патология) с помощью предложенных типов стереограмм.

5. Разработан АПК исследования стереозрения, позволяющий синтезировать СТС с заданными яркостными, спектральными и пространственными характеристиками, который дает возможность определить время реакции испытуемого, остроту, устойчивость, контрастную и спектральную чувствительность стереозрения, верхний предел циклопической диспаратности.

Заключение.

Стереоскопическое зрение - это зрение, при котором сигналы, поступающие в мозг от двух сетчаток глаз наблюдателя, обрабатываются совместно для получения информации о третьей координате объектов окружающего мира - глубине. Ухудшение стереозрения приводит к трудностям в оценке удаленности объектов и их положения в окружающем пространстве. Наличие стереозрения необходимо для операторов сложных систем управления, в ряде профессий, связанных с особо точными и тонкими производственными операциями, при работе с бинокулярными и стереоскопическими приборами.

Способность человека к стереопсису основана на свойствах бинокулярных нейронов зрительной коры головного мозга, получающих сигналы от монокулярных нейронов сетчаток обоих глаз. На основе обработки срезов коры головного мозга кошки методами кластерного и спектрального анализа выдвинута гипотеза о существовании особой системы связей между бинокулярными нейронами различных зрительных полей. Эта гипотеза использована при разработке структурно-функциональной имитационной модели стереозрения человека.

На основании морфологических и электрофизиологических экспериментальных данных разработана модель стереозрения человека, состоящая из трех подсистем: двух трехслойных сетчаток (фоторецепторы, биполяры, ганглиозные клетки), двух шестислойных НКТ (два крупноклеточных и четыре мелкоклеточных слоя) и двухслойной первичной зрительной коры (тормозно настроенные на диспаратность бинокулярные нейроны и интернейроны).

Стереопсис - кооперативный процесс, требующий одновременного глобального установления множества локальных соответствий между частями стереограммы. Поэтому, в отличие от известных моделей, в которых основной акцент делается на подбор функций активности «нейронов», в разработанной модели основное внимание уделено структуре «нейронных связей». Включение в модель подкорковых структур зрительного анализатора, осуществляющих предварительную обработку изображения, увеличило ее гибкость. Использование «фоторецепторов» различных типов дает возможность проводить модельные эксперименты не только с черно-белыми, но и полутоновыми, и цветными стереограммами. Учет увеличения размера рецептивного поля (РП) с ростом эксцентриситета позволяет исследовать и центральное, и периферическое зрение.

На входы модели - слои «фоторецепторов» сетчаток - подается информация о стереограмме. Выходом модели является набор ответов «интернейронов», которые интерпретированы как значения функции, ПВ. Для последующих этапов анализа использовано два типа ПВ, связанные с активностью низкочастотного и высокочастотного бинокулярного канала соответственно. Предложены критерии оценки различимости поверхностей, содержащихся в стереограмме, на основе анализа формы ПВ.

Программная реализация модели создана в среде программирования Borland Delphi 4.0. Слои модельных нейронов представлены в виде числовых матриц. За передачу сигналов со слоя на слой отвечают отдельные блоки программного кода. Информация о частях стереограммы выбирается из файлов в формате BMP (Windows Bitmap), содержащих сведения о яркостях элементов изображения в формате RGB. Обработка одного изображения при одном положении «сетчаток» занимает менее 1 сек, что дает возможность быстро провести большое количество модельных экспериментов.

Для проведения дальнейших исследований разработаны алгоритмы синтеза случайно-точечных стереограмм и автостереограмм с заданными параметрами. Как правило, в психофизиологических экспериментах используется СТС, содержащая два плана глубины (фона и закодированного стимула). Показано, что для описания таких изображений достаточно следующих характеристик: размер элемента СТС; плотность СТС; диспаратность, размер и форма закодированного стимула; размер СТС; интенсивность излучения пикселей СТС; способ заполнения области зазора; коэффициент размывания частей СТС; количество градаций; тип диспаратности. Рассмотрены зависимости чувствительности стереозрения от типа диспаратности, количества градаций, способа заполнения области зазора и коэффициента размывания СТС.

Для измерения порогов в психофизиологии применяется лестничная методика или же метод постоянных раздражителей. Рассмотрены основные особенности этих методик, возникающие при исследовании стереозрения. Выделены достоинства и недостатки различных руководящих принципов, используемых при постановке экспериментов. Предложена модернизация существующих методик за счет: а) использования оригинальной схемы синтеза «пустых» проб, позволяющей повысить воспроизводимость и достоверность получаемого результата при использовании некоторых руководящих принципов; б) отказа от кратковременного предъявления СТС, что позволяет задавать время предъявления тестового изображения равным времени принятия решения, что, в свою очередь, дает возможность исключить из исследования мнемоническую составляющую процесса восприятия.

Стереозрение может быть исследовано не только с помощью непосредственных экспериментов, но и путем анализа экспериментов со структурно-функциональной имитационной моделью стереозрения человека. Разработанная модель позволяет изучать такие характеристики стереозрения, как острота, ВПЦД, устойчивость, спектральная и контрастная чувствительность. Приведена блок-схема модельного эксперимента. Предложена методика исследования стереозрения человека с помощью разработанной модели, основанная на наборе критериев, позволяющих судить о том, «воспринимает» ли модель глубину закодированного в СТС стимула, о качестве модельной фузии и о порогах «стереозрения».

Анализ экспериментов с моделью показал, что она способна выделять глубину поверхностей, содержащихся в стереограммах. С помощью модели возможно изучать такие характеристики стереозрения человека, как острота, ВПЦД, устойчивость, спектральная и контрастная чувствительность. На основе анализа результатов модельных экспериментов построены психометрические кривые, подобные по форме психометрическим кривым чувствительности стереозрения человека. Модельные эксперименты позволили обосновать оптимальность использования многоградационных СТС для увеличения достоверности экспериментальных оценок порогов стереозрения человека и СТС, одна часть которых пропущена через фильтр низких частот, для исследования стереозрения больных, страдающих глаукомой и амблиопией.

Для проведения исследований стереозрения человека разработан аппаратно-программный комплекс. В качестве тестовых изображений в АПК используются СТС. Исследователь может варьировать яркостные, пространственные (в том числе глубинные) и спектральные характеристики частей синтезируемых стереограмм, вид и процент пустых проб, руководящий принцип и методику исследования.

АПК позволяет применять различные режимы визуализации СТС на экране

ЭЛТ: а) с использованием аппаратных возможностей видеоадаптеров; б) с использованием программных возможностей пользовательских библиотек функций Windows; в) с использованием автостереоскопических методов.

АПК поддерживает такие способы предъявления стереокадра, как режим чередования строк с чересстрочной разверткой и режим чередования страниц.

Поддержка базы данных, содержащей информацию об испытуемых, условиях и результатах экспериментов, облегчает последующий анализ полученных данных.

С помощью АПК определены время реакции на различные типы тестовых изображений, острота стереозрения, устойчивость стереозрения, контрастная и спектральная чувствительность стереозрения, верхний предел циклопической диспаратности и ряд других параметров. Рассмотрены возможности практического использования разработанного АПК. Выполнены установочные эксперименты по определению времени реакции, контрастной чувствительности стереозрения и верхнего предела циклопической диспаратности с помощью различных методов измерения, типов СТС и руководящих принципов.

Психофизиологические исследования, проведенные с помощью АПК, показали преимущества СТС, предложенных на основе анализа модельных экспериментов, перед обычными черно-белыми СТС. Так, использование многоградационных СТС позволяет повысить достоверность экспериментальных оценок порогов стереозрения и, как следствие, выявить утомление стереозрения. Использование СТС, одна часть которых пропущена через фильтр низких частот, позволяет выявить наличие стереозрения у больных, страдающих амблиопией, и способствовать формированию стерео-псиса.

Накопленный экспериментальный материал позволил предложить ряд практических и методических рекомендаций по выбору компонентов аппаратной части комплекса и подходящей для конкретного эксперимента схемы исследования. В частности предложены оригинальные методики определения зависимости времени реакции от типа тестового изображения, влияния движений глаз на пороги стереозрения, выявления утомления стереозрения, стимуляции стереопсиса при патологиях системы бинокулярного зрения.

Результаты исследований планируется использовать в офтальмоэргономике (разработка требований к рабочему месту оператора, обеспечивающих наименьшее утомление стереозрения), офтальмологии и психофизиологии (синтез тестовых изображений с заданными свойствами и проведение экспериментов с их помощью, стимуляция стереозрения при патологиях).

1. Алексеенко С.В. Морфо-функциональные основы формирования в коре головного мозга отображения зрительного пространства. Автореф. дисс. на соиск. уч. степени д.б.н. / С.В. Алексеенко. — СПб.: Ин-т Физиологии им. И.П. Павлова РАН, 2003. -42с.

2. Алексеенко С.В. Структура внутренних межнейронных связей поля 17 коры большого мозга кошки / С.В. Алексеенко, С.Н. Топорова, Ф.Н. Макаров, В.А. Ляховецкий // Морфология,- 2003. Т. 123, №2.-С.20-23.

3. Бардин К.В. Проблема порогов чувствительности и психофизические методы / К.В. Бардин. М.: Наука, 1976. - 395с.

4. Батуев А.С. Нейрофизиология коры головного мозга / А.С. Батуев. Л.: Изд-во ЛГУ, 1984. - 216с.

5. Валюс Н.А. Стерео: фотография, кино, телевидение / Н.А. Валюс. М.: Искусство, 1986.-262с.

6. Вудвортс Р.С. Зрительное восприятие глубины / Р.С. Вудвортс // Психология ощущений и восприятия. М.: ЧеРо, 1999. - С.343-382.

7. Гиппенрейтер Ю.Б. Движения человеческого глаза / Ю.Б. Гиппенрейтер. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. - 256с.

8. Глезер В.Д. Зрение и мышление / В.Д. Глезер. Л.: Наука, 1985. - 246с.

9. Ю.Гончаров Д. DirectX 7.0 для программистов. Учебный курс / Д. Гончаров, Т. Салихов. СПб.: Питер, 2001. - 520с.

10. Дубовская Л.А. Плеоптические и ортоптические методы лечения содружественного косоглазия / Л.А. Дубовская // http://e-oculist.narod.ru/strab.html

11. Егорова И.В. Нарушения цветовой и контрастной чувствительности как симптомы прогрессирования глаукомной оптической нейропатии / И.В. Егорова // Труды конференции «Офтальмология на рубеже веков», СПб., 25-26 июня 2001г. СПб., 2001. - С.154-155.

12. Елхов В.А. Стереокомпьютерные методы формирования изображения и их применение / В.А. Елхов, Н.В. Кондратьев, Ю.Н. Овечкис и др. // Техника кино и телевидения. 2001 .-№ 8.- С. 11-16.

13. Илюшов Г.С. Модель функций зрительного анализатора человека / Г.С. Илюшов,

14. B.А. Ляховецкий // Труды конференции «Офтальмология на рубеже веков», СПб., 25-26 июня 2001г. СПб., 2001. - С.35.

15. Илюшов Г.С. Кластерный анализ распределения нейронных связей в зрительной коре кошки / Г.С. Илюшов, В.А. Ляховецкий, С.В. Алексеенко // Биотехнические системы в биологии и медицине: Сб.ст. СПб., 2002. - С.78-82.

16. Касасбех М. Разработка метода и средств для исследования стереозрения с использованием электронного дисплея: Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. / М. Касасбех- СПб.: КомпСервис, 2002-151с.

17. Кимбл Дж. Обнаружение пороговых сигналов и принятие решения / Дж. Кимбл, Н. Джармези // Психология ощущений и восприятия. -М.: ЧеРо, 1999. С.256-270.

18. Кузьмин-Крутецкий М.И. Видеосистемы для эндоскопии / М.И. Кузьмин-Крутецкий, А.И. Мазуров, М.Б. Элинсон // Медицинская техника-2003-№4.1. C.27-30.

19. Ляховецкий В.А. О сжатии стереоскопических изображений / В.А. Ляховецкий // Труды 58-й научно-техническая конференция, посвященной Дню радио и 300-летию Петербурга, СПб., 11-12 апр. 2003г. СПб., 2003. - С.192-193.

20. Ляховецкий В.А. Технические средства предъявления стереоизображений / В.А. Ляховецкий // Труды 59-й научно-техническая конференции, посвященной Дню радио. СПб., 25-26 апр. 2004г. СПб., 2004. - С.197-199.

21. Ляховецкий В.А. Моделирование функций зрительного анализатора человека с помощью простых логических функций / В.А. Ляховецкий, Г.С. Илюшов // Управление в условиях неопределенности. СПб., 2002. - Гл.4.1. - С.294-315, 394-396.

22. Ляховецкий В.А. Модель выделения поверхностей нейронами поля VI коры / В.А. Ляховецкий, Г.С. Илюшов, С.В. Алексеенко // Труды конференции «Офтальмология на рубеже веков», СПб., 25-26 июня 2001г. СПб., 2001. - С.56-57.

23. Ляховецкий В.А. Модель стереозрения и методики исследования стереовосприя-тия на ее основе / В.А. Ляховецкий, Е.П. Попечителев // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Серия "Биотехнические системы в медицине и экологии". 2003-№1.-С.29-31.

24. Ляховецкий В.А. Программно-аппаратный комплекс исследования стереоскопического зрения человека / В.А. Ляховецкий, Е.П. Попечителев // Доклады 5-й международной конференции "Радиоэлектроника в медицине", М., 1-2 окт. 2003г. -М., 2003. С.83-86.

25. Ляховецкий В.А. Методика оценки утомления стереоскопического зрения оператора / В.А. Ляховецкий, Е.П. Попечителев, С.В. Иванов // Доклады конференции "Биотехнические системы в XXI веке", СПб., 22-26 марта 2004г. СПб., 2004-С.91-93.

26. Ляховецкий В.А. Методические особенности исследования стереоскопического зрения человека с помощью ЭЛТ / В.А. Ляховецкий, Е.П. Попечителев, Г. Круми-на // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Серия "Биотехнические системы в медицине и экологии".-2004- №1.-С.25-29.

27. Макаров Ф.Н. Упорядоченная структурная организация внутриполушарных межзональных связей в зрительной коре кошки / Ф.Н. Макаров, В.А. Ляховецкий, Л.А. Маркова // Морфология .-2003 .-Т. 124, №4 .-С.24-28.

28. Марр Д. Зрение. Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов / Д. Марр; Пер. с англ. Н.Г. Гуревич. М.: «Радио и связь», 1987,-400с.

29. Матвеев М.А. Приборы и комплексы для психофизиологических исследований / М.А. Матвеев // Медицинская техника.-2003.-№1.- С.24-27.

30. Митилино С. Трехмерные дисплеи: обзор технологий / С. Митилино // Компьютерное 0бозрение.-2001 .-№3 5.- С. 17-22.

31. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений / А.К. Митропольский-М.:Наука, 1971.-576с.

32. Морфология нервной системы: Учеб. пособие / Д.К. Обухов, Н.Г. Андреева, Г.П. Демьяненко и др.; Отв. ред. В.П. Бабминдра. Л.: Наука, 1985 - 161с.

33. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / А.Н. Аверкин, И.З. Батыршин, А.Ф. Блишун и др.; Под ред. Д.А. Поспелова. М.: Наука, 1986.-312 с.

34. Осипов Г.И. Офтальмоэргономические аспекты стереоскопического зрения. Авто-реф. дисс. на соиск. уч. ст. д.м.н. / Г.И. Осипов. М.: Моск. НИИ глазных болезней им. Гельмгольца, 1995. -32с.

35. Перри С. Новое измерение / С. Перри. Дагестан: "ACT", 2002. - 97с.

36. Попечителев Е.П. Биотехнические измерительно-вычислительные системы с тестовыми воздействиями / Е.П. Попечителев // Изв. ГЭТУ- 1995-Вып. 478 С.8-17.

37. Попечителев Е.П. Методы медико-биологических исследований. Системные аспекты: Учебн. пособие / Е.П. Попечителев. Житомир: ЖИТИ, 1997 - 186с.

38. Попов С.Н. Видеосистема PC. / С.Н. Попов.- СПб.:"БХВ Петербург Арлит", 2000,- 400с.

39. Прикладная статистика. Классификация и снижение размерности: Справ, изд. / С.А. Айвазян, В.М. Бухштабер, И.С. Енюков, Л.Д. Мешалкин; Под ред. С.А. Айвазяна. М.: Финансы и статистика, 1989. - 607с.

40. Пространственное зрение / В.М. Бондарко, М.В. Данилова, Н.Н. Красильников и др. СПб.: Наука, 1999. - 218с.

41. Рожкова Г.И. Компьютерное лечение косоглазия и амблиопии с применением случайно-точечных стереограмм / Г.И. Рожкова, Т.А. Подугольникова, И.А. Лешке-вич и др. // Вестник офтальмологии.-1998.-№4. С.28-32.

42. Рожкова Г.И. Таблицы и тесты для оценки зрительных способностей. / Г.И. Рожкова, B.C. Токарева-М.: Владос, 2001.- 104с.

43. Розенблюм Ю.З. Оптометрия (подбор средств коррекции зрения) / Ю.З. Розенб-люм. СПб.: Гиппократ, 1996.-320с.

44. СомовЕ.Е. Методы офтальмоэргономики/Е.Е. Сомов-Л.: Наука, 1989 157с.

45. Трахтман A.M. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах / A.M. Трахтман, В.А. Трахтман. М.: Сов. радио, 1975 - 208с.

46. Физиология зрения / М.А. Островский, В.И. Говардовский, Ф.Г. Грибакин и др.; Под ред А.Л. Вызова М.: Наука, 1992 704с.

47. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение / Д. Хьюбел; Пер. с англ. О.В. Левашова и Г.А. Ша-раева.- М.: «Мир», 1990.- 239с.

48. Шамшинова A.M. Функциональные методы исследования в офтальмологии / A.M. Шамшинова, В.В. Волков М.: Медицина, 1999 - 451с.

49. Юлдашев З.М. Компьютерные технологии в исследованиях функций зрения / З.М. Юлдашев // Биотехнические системы в биологии и медицине: Сб.ст. СПб., 2002. - С.103-109.

50. Barlow Н.В. The neural mechanism of binocular depth discrimination / H.B. Barlow, C. Blakemore, J.D. Pettigrew // J. of Physiology.- 1967.-Vol.193, №2,- P.327-342.

51. Bennett A.G. Clinical visual optics / A.G. Bennett, R.B. Rabbetts. London: Butter-worths, 1984.-45 lp.

52. Blakemore C. The representation of three-dimensional visual space in the cat's striate cortex / C. Blakemore // J. of Physiology .-1970.-Vol.209, №1 P. 155-175.

53. Boonstra F.M. Fusional vergence eye movements in microstrabismus. Ph.D. Thesis / F.M. Boonstra-Groningen, 1997 152p.

54. Capocelli R. Fuzzy sets and decision theory / R. Capocelli, A. De Luca // Information and Control.-1973.-Vol.23,№3.-P.446-473.

55. Carpenter R.H.S. Movements of the eyes / R.H.S. Carpenter London: Pion, 1977-292p.

56. Clinical procedures in optometry / Ed. by J. Boyd Eskridge, J.F. Amos, J.D. Bartlett. -London: Lippincott Williams & Wilkins Publishers, 1991. 327p.

57. Coombs D. Real-time binocular smooth pursuit / D. Coombs, C. Brown // International Journal of Computer Vision.- 1993.- Vol.l 1, №2,- P.147-164.

58. Cormack L.K. Interactions of spatial frequency and unequal monocular contrasts in stereopsis / L.K. Cormack, S.B. Stevenson, D.D. Landers // Perception 1997 - Vol.26, №9.-P. 1121-1136.

59. Crone R.A. What is normal binocular vision? / R.A. Crone, S. Hardjowijoto // Docu-menta Ophthalmologics- 1979.- Vol.47, №1.- P.163-199.

60. Cumming B.G. An unexpected specialization for horizontal disparity in primate primary visual cortex / Cumming B.G. // Nature.- 2002.- Vol.418, №6898.- P.633-636.

61. Cumming B.G. The physiology of stereopsis / B.G. Cumming, G.C. De Angelis // Ann. Rev. Neurosci.- 2001.- Vol.24.- P.203-238.

62. Cumming B.G. Responses of primary visual cortical neurons to binocular diparity without depth perception / B.G. Cumming, A.J. Parker // Nature.- 1997 Vol.389, №6648. -P.280-283.

63. De Monasterio F.M. Functional properties of ganglion cells of the rhesus monkey retina / F.M. De Monasterio, P. Gouras // J. of Physiology.- 1975.- Vol.251, №1,- P.167-195.

64. Dowling J.E. The retina: an approachable part of the brain. / J.E. Dowling- Cambridge: The Belknap Press of Harvard University Press, 1987. 28 lp.

65. Erwin E. Relationship between laminar topology and retinotopy in the rhesus lateral geniculate nucleus: results from a functional atlas / E. Erwin, F.H. Baker, W.F. Busen et al. // Journal of Comparative Neurology.- 1999.- Vol.407, №1.- P.92-102.

66. Erwin E. The subregion correspondence model of binocular simple cells / E. Erwin, K.D. Miller // J. ofNeuroscience 1999.-Vol.19, №16.- P.7212-7229.

67. Fleet D.J. Neural encoding of binocular disparity: energy models, positional shifts and phase shifts / D.J. Fleet, H. Wagner, D.G. Heeger // Vision Research.- 1996.- Vol.36., №12.- P.1839-1857.

68. Felton T.B. Disparity processing of spatial frequencies in men / T.B. Felton, W. Richards, R.A. Smith jr.// J. of Physiology.- 1972.- Vol. 225, №2.- P.349-362.

69. Freeman R.D. Stereoscopic vision: Which parts of the brain are involved? / R.D. Freeman // Current Biology.- 1999.- Vol.9, №16.- P.610-613.

70. Gheorghiu E. Evidence for spatial-scale interactions in human stereopsis / E. Gheorghiu, C.J. Erkelens // Perception Suppl.- 2002,- Vol. 31.- P.56.

71. Goodwin R.T. Stereoacuity degradation by experimental and real monocular and binocular amblyopia / R.T. Goodwin, P.E. Romano // Invest. Ophthalmol. Vis .Sci.- 1985.-Vol.26, №7.- P.917-923.

72. Grossberg S. A laminar cortical model of stereopsis and three-dimensional surface perception / S. Grossberg, P.D.L. Howe // Technical Report CAS/CNS-2002-002.- 2002,-66p.

73. Halpern L. How contrast affects stereoacuity / L. Halpern, R.R. Blake // Perception-1988. Vol.17, №4.- P.438-495.

74. Hely Т. The Role of Activity in Corpus Callosum Development in the Visual Cortex / T. Hely //ICANN-99-Edinburgh, Scotland, 1999.-P.32-36.

75. Huilong D. A realization of dynamic random-dot stereograms for cortical stereoscopic VEP on the IBM PC / D. Huilong, T. Yu, G.J. Guang // IEEE engineering in medicine & Biological Society 10th annual conference.- 1998.-P.984.

76. Jones L. Computational framework for determining stereo correspondence from a set of linear spatial filters / L. Jones, J. Malik // Image and Vision computing 1992- Vol.10, №.- P.699-708.

77. Jordan III J.R. Color as a source of information in the stereo correspondence process / J.R. Jordan III, W.S. Geisler, A.C. Bovik // Vision Research.- 1990.- Vol.30, №12.-P.1955-1970.

78. Julesz B. Binocular depth perception of computer-generated patterns / B. Julesz // The Bell System technical journal.- I960,- Vol.39, №5.-P.l 125-1162.

79. Julesz B. Towards the automation of binocular depth perception / B. Julesz // Information processing. Proceedings of IFIP congress, 1962. Amsterdam, 1963- P.439-444.

80. Julesz B. Foundations of cyclopean perception / B. Julesz Chicago & London: The University of Chicago Press, 1971.- 406p.

81. Julesz B. Neuroentropy, an entropy-like measure of neural correlation, in binocular fusion and rivalry / B. Julesz, C.W. Tyler // Biological Cybernetics 1976 - Vol.23, №1-P.25-32.

82. Krumina G. Stereovision by visual stimulus of different quality / G. Krumina, M. Ozo-linsh, V.A. Lyakhovetskii // Proceedings of the IV seminar "Ocular biomechanics", Moscow, 12 mar. 2004.- Moscow, 2004- P.82-89.

83. Legge G.E. Stereopsis and Contrast / G.E. Legge, Y. Gu // Vision Research 1989-Vol.29, №8 - P.989-1004.

84. Lepore F. Binocular interaction and disparity coding at the 17-18 border: contribution of the corpus callosum /F. Lepore, A. Samson, M.-C. Pardis et al. //Exp. Brain Res-1992.- Vol.90, №1.-P. 129-140.

85. Lines C.R. Nasotemporal overlap in the human retina investigated by means of simple reaction time to lateralized light flash / C.R. Lines, A.D. Milner // Exp. Brain Res-1983.-Vol.50, №2-3 P.166-172.

86. Lipton L. Foundations of the Stereoscopic cinema a study in depth / L. Lipton- N.Y.: Van Nostrand Company, 1982 325p.

87. Livingstone M. Differences between stereopsis, interocular correlation and binocularity / M. Livingstone // Vision Research.-1996.- Vol.36, №8,- P. 1127-1140.

88. Lyakhovetskii V.A. A multichannel model of depth selection / V.A. Lyakhovetskii, S.V. Alexeenko, G.S. Ilyushov // Perception Supplement.- 2002.- Vol.31.- P. 139-140.

89. Lyakhovetskii V.A. A model of a three-dimensional slice of tissue / V.A. Lyakhovetskii, O.S. Bolvashenkova, G.S. Ilyushov // Pattern Recognition and Image Analysis.- 2001 -Vol.l 1, №2-P.334-337.

90. Lyakhovetskii V.A. A Role of Tuned-Inhibitory Cells in Depth Selection / V.A. Lyakhovetskii, G.S. Ilyushov, S.V. Alexeenko //Perception Supplement 2001 - Vol.30 -P.77-78.

91. Lyakhovetskii V.A. A model of human visual data transmission channel / V.A. Lyakhovetskii, G.S. Ilyushov, O.S. Bolvashenkova // Pattern Recognition and Image Analysis.- 2001.- Vol. 11, №2.- P.338-342.

92. Lyakhovetskii V.A. The influence of eyes movement onto stereopsis / V.A. Lyakhovetskii, E.P. Popechitelev // Perception Supplement. 2004.- Vol.33.- P.98.

93. Mallot H.A. A psychophysical and computational analysis of intensity-based stereo / H.A. Mallot, P.A. Arndt, H.H. Beulthoff// Biological Cybernetics.-1996.- Vol.75, №3.-P. 187-198.

94. Mallot H.A. Is correspondence search in human stereo vision a coarse-to-fine process? / H.A. Mallot, S. Gillner, P.A. Arndt // Biological Cybernetics.- 1996.- Vol.74, №2.-P.95-106.

95. Marr D. Cooperative computation of stereo disparity / D. Marr, T. Poggio // Science-1976.- Vol.194, №4262.- P.283-287.

96. Masson G.S. Vergence eye movements in response to binocular disparity without depth perception / G.S. Masson, C. Busettini, F.A. Miles // Nature 1997- V.389, №6648.- P.283-286.

97. Mayhew J.E. Rivalrous texture stereograms / J.E. Mayhew, J.P. Frisby // Nature.-1976.- Vol.264, №5581.- P.53-56.

98. Meegan D.V. Unequal weighting of monocular inputs in binocular combination: implications for the compression of stereoscopic imagery / D.V. Meegan, L.B. Stelmach, W.J. Tam // J. of Experimental Psychology.- 2001.- Vol.7, №2.-P.143-153.

99. Miyao M. Visual accommodation and subject performance during a stereographic object task using liquid crystal shutters / M. Miyao, S.-Y. Ishihara, S. Saito et al. // Ergonomics.- 1996.- Vol.39, №11.- P.1294-1309.

100. Modulation of neuronal responses: implications for active vision / Ed. by G.T. Bura-cas, O. Ruksenas, G.M. Boynton et al-Amsterdam: IOS Press, 2003 -337p.

101. Nagata S. The binocular fusion of human vision on stereoscopic displays-field of view and environment effects / S. Nagata // Ergonomics.- 1996.- Vol.39, №11.-P.1273-1284.

102. Nakayama K. Binocular visual surface perception / K. Nakayama // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 1996.- Vol.93, №2.- P.634-639.

103. Nomura M. A model for neural representation of binocular disparity / M. Nomura // Biological Cybernetics.- 1993.- Vol.69, №2.- P. 165-171.

104. Obermayer K. Geometry of orientation and ocular dominance columns in monkey striate cortex / K. Obermayer, G.G. Blasdel // J. of Neuroscience 1993 - Vol.13, №10.-P.4114-4129.

105. Ohzawa I. Encoding of Binocular Disparity by Complex Cells in the Cat's Visual Cortex /1. Ohzawa, G.C. DeAngelis, R.D. Freeman // J. Neurophysiol.- 1997- Vol.77, №6 P.2879-2909.

106. Osterberg G. Topography of the layer of rods and cones in the human retina. // Acta Ophthalmology (suppl.).-1935.- Vol.6.- P. 1-47.

107. Over E.A.B. A quantative measure for the spatial distribution of fixation / E.A.B. Over, I.T.C. Hooge, C.J. Erkelens // Perception Suppl.- 2002.- Vol. 31.- P. 182.

108. Ozolinsh M. Liquid crystal goggles for vision science applications / M. Ozolinsh, G. Papelba, G. Andersson // Proc. SPIE "ICO XIX: Optics for the Quality of Life".- 2002.-Vol .4829.- P. 1021 -1022.

109. Papelba G. Stereovision studies by disbalanced images / G. Papelba, I. Cipane, M. Ozolinsh // Proc. SPIE "Advanced optical Devices".- 2002,- P.334-340.

110. Papelba G. Stereoacuity determination at changing contrast of colored stereostimuli / G. Papelba, M. Ozolinsh, J. Petrova et al. // Proc. SPIE "Advanced optical Devices".-2002,-pp.341-349.

111. Petrov Y. Disparity capture by flanking stimuli: a measure for the cooperative mechanism of stereopsis / Y. Petrov // Vision Research 2002 - Vol.42, №7.- P.809-813.

112. Poggio G.F. Binocular interaction and depth sensitivity in striate and prestriate cortex of behaving rhesus monkey / G.F. Poggio, B. Fischer// J. of Neurophysiology.- 1977-Vol.40, №6.- P. 1392-1405.

113. Poggio G.F. The analysis of stereopsis / G.F. Poggio, T. Poggio // Ann. Rev. Neuro-sci.- 1984.- Vol.7.- P.379-412.

114. Polyak S.L. The Retina / S.L. Polyak.- Chicago: University of Chicago Press, 1941 .-320p.

115. Prazdny K. Detection of binocular disparities / K. Prazdny // Biological Cybernetics.- 1985.- Vol.52, №2.- P.93-99.

116. Qian N. Physiological computation of binocular disparity / N. Qian, Y. Zhu //Vision Research.- 1997.-Vol.37, №13,- P.1811-1827.

117. Reimann D. Vergence eye movements control and multivalent perception of autos-tereograms/ D. Reimann, T. Ditzinger, E. Fisher et al. // Biological Cybernetics-1995.- Vol.73, №2.- P.123-128.

118. Reimann D. Stereo-vision by self-organisation / D. Reimann, H. Haken // Biological Cybernetics.- 1994.- Vol.72, №1.- P.l 7-26.

119. Richards W. Stereopsis and stereoblindness / W. Richards // Experimental Brain Research.- 1970.- Vol.10, №4.- P.380-388.

120. Schor C. Interocular differences in contrast and spatial frequency: effects on stereopsis and fusion/ C. Schor, T. Heckmann// Vision Research 1989- Vol.29, №7-P.837-847.

121. Schor C.M. Binocular fusion limits are independent of contrast, luminance gradient and component phases / C.M. Schor, T. Heckmann, C.W. Tyler // Vision Research-1989.- Vol.29, №7.- P.821-835.

122. Simons K. Stereoacuity norms in young children / K. Simons // Arch. Ophtalmol-ogy.-1981- Vol.99, №3.- P.439-435.

123. Simons K. A comparison of the Frisby, Random-Dot E, TNO, and Randot circles stereotests in screening and office use / K. Simons // Arch. Ophtalmology.- 1981-Vol.99, №3.- P.446-452.

124. Stanikunas R. Neural network applications for color constancy and stereovision. Summary of Ph.D. thesis / R. Stanikunas.- Vilnius, 2000.- 28p.

125. Sterling P. Architecture of rod and cone circuits to the On-beta ganglion cell / P. Sterling, M.A. Freed, R.G. Smith// J. ofNeuroscience.- 1988.- Vol.8,№2.- P.623-642.

126. Takeda T. Characteristics of accomodation toward apparent depth / T. Takeda, K. Hashimoto, N. Hiruma et al. // Vision Research.- 1999.- Vol.39, №12,- P.2087-2097.

127. Treutwein B. Adaptive Psychophysical Procedures / B. Treutwein // Vision Research.- 1995.- Vol.35, №17.-P.2503-2522.

128. Tyler C.W. Depth perception in disparity gratings / C.W. Tyler // Nature 1974-Vol.251, №5471.- P. 140-142.

129. Weinshall D. Seeing 'Ghost' planes in stereovision / D. Weinshall // Vision Research.- 1991.- Vol.31, № 10.- pp. 1731 -1748.

130. Westheimer G. Panum's phenomenon and the confluence of signals from the two eyes in stereoscopy / G. Westheimer // Proceedings of Royal Society of London. B.-1986.- Vol.228, №1252,- P.289-305.

131. Wong B.P.H. Stereoacuity at distance and near / B.P.H. Wong, R.L. Woods, E. Peli // Optometry and visual science.- 2002.- Vol.79, №12 P.801-809.

132. Yang Y., Blake R. Spatial frequency tuning of human stereopsis / Y. Yang, R. Blake // Vision Research.- 1991.- Vol.31, №7/8,- P. 1177-1189.