Если задуматься, это – одна из самых удивительных особенностей нашего прекрасного зрения: способность моментально фокусироваться на нужном объекте, будь он в нескольких сантиметрах или километрах от нас. Мы делаем это быстро, без какого-либо напряжения и с высочайшей точностью, но как это происходит, во всех деталях до сих пор неясно.
Вопрос «автофокусировки глаз» стал темой исследований, которыми занимаются американские физиологи из лаборатории Уилсона Гейслера (Wilson Geisler). Для начала они создали несложный алгоритм, способных численно оценить ошибку в фокусировке для вводимых в него размытых изображений. Считается, что такая оценка является ключевой для работы биологических систем, и заметно отличающей их от электронных автофокусов цифровых фотоаппаратов, которые действуют методом проб и ошибок.
Ученые полагают, что люди и другие животные с развитым зрением инстинктивно и моментально способны оценивать параметры размытого изображения объекта, выделяя из него те, которые позволяют установить расстояние до него, найти ошибку в текущей фокусировке глаза и подстроить ее до нужного уровня. «Для некоторых животных, - добавляет Гейслер, - Это основной способ оценки расстояния». К примеру, на него полагаются хамелеоны, вычисляя дистанцию до летящего насекомого, которое стоит прихлопнуть языком. Это легко показать, надев на хамелеона «очки» – поместив перед его глазами линзы – после чего он начинает ошибаться в оценке расстояния в предсказуемом направлении и на предсказуемую величину.
Однако до сих пор неясно, как именно зрительные системы живых организмов так хорошо проводят нужную оценку. По мнению одних ученых, для этого мозг «запускает» сложный алгоритм предположений и их последовательных проверок, действуя почти как цифровой фотоаппарат, пробуя и ошибаясь. В фотокамере это происходит пошаговыми изменениями фокусного расстояния, причем после каждого шага электроника оценивает степень размытости изображения по его контрастности, добиваясь максимально контрастной картинки. «Такая процедура медленна, нередко происходит в неверном направлении и, наконец, базируется на предположении о том, что лучший фокус прямо связан с максимальной контрастностью, - говорит коллега профессора Гейслера, - А это не всегда верно».
Алгоритм, предложенный командой Гейслера, ближе к зрительной системе животных. Компьютер, анализируя изображения обычных сцен – человеческих лиц, цветов, пейзажей – несмотря на все их разнообразие, выделил общие, свойственные всем им параметры, связанные лишь со степенью расфокусировки – паттерны контрастности, степень детализации… Судя по всему, такие же параметры позволяют и нашему зрению оценивать степень отклонения фокуса без всяких проб и ошибок. Иначе говоря, на примере компьютерной модели ученым впервые удалось показать, что в статической картинке самой по себе имеется достаточно данных для того, чтобы определить, дальше ли, или ближе находится расфокусированный объект от точки фокуса, и даже оценить это расстояние.
Более того, введя в свои расчеты известные несовершенства человеческого глаза – легкий астигматизм (связанный с неравномерной кривизной хрусталика) или хроматические аберрации (связанные с разным углом преломления для разных длин волн света) – авторы продемонстрировали, что они, напротив, определенным образом облегчают поиски четкой фокусировки. Это согласуется с тем пока необъясненным наблюдением, что люди, прошедшие коррекцию сильного астигматизма, нередко в течение нескольких недель после операции испытывают трудности с фокусировкой взгляда.
Комментариев нет:
Отправить комментарий