Percepção Visual

1. Percepção Visual • PTC2547 – Princípios de Televisão Digital • Guido Stolfi – 8/2014

2. Percepção Visual Elementos de Neurologia: impulsos nervosos Fisiologia do Olho Humano Características da Visão Mecanismo da formação da imagem Percepção de Intensidade e Fator Gama Resolução Espacial Resolução Temporal e Cintilação Percepção de Movimento Percepção de Distância Ilusões Ópticas

3. Estrutura do Olho Humano

4. Estrutura da Retina

5. Características da Retina • 7.000.000 de Cones – células sensíveis à intensidade e à cor (visão Fotópica) • 130.000.000 de Bastonetes – sensíveis apenas à intensidade (Visão Escotópica) • 1.000.000 de fibras nervosas no Nervo Óptico • Fisiologicamente, é uma extensão do córtex cerebral

6. Características da Fóvea • Área central da retina (~2 mm2), responsável pela Visão Central • Abrange ângulo visual de ~2 graus • Resolução Angular para Luminância: 1 a 2 minutos de grau (1 a 2 mm x 3 metros) • Resolução Angular para Crominância: 5 a 10 minutos de grau • Freqüência Crítica de Cintilação: 40 a 85 Hz

7. Elementos de Neurologia

8. Elementos de Neurologia • Fibras nervosas transmitem impulsos químicos • Potencial elétrico é consequência do impulso químico • Impulsos têm sempre mesma amplitude • Intensidade do estímulo afeta taxa de repetição dos impulsos • Cada fibra nervosa transmite apenas uma qualidade de estímulo

9. Propagação do Impulso Nervoso Na+ Na+ Na+ Na+ Fibra em repouso: Potencial de –75 mV K+ K+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Início do impulso (Paredes da fibra permitem ingresso de Sódio): Potencial de Ação de + 55 mV K+ K+ Na+ K+ K+ Na+ K+ K+ Na+ Na+ Na+

10. Propagação do Impulso Nervoso K+ Na+ Na+ Propagação (paredes da fibra tornam-se permeáveis ao potássio): Potencial retorna a –70 mV Na+ K+ K+ Na+ K+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ K+ K+ K+ Na+ Fim do impulso (paredes tornam-se impermeáveis): Potencial de polarização – 70 mV Na+ K+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ K+

11. Propagação do Impulso Nervoso K+ K+ Na+ Bomba Sódio-Potássio entra em ação (período refratário): Potencial de –70 mV Na+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Fibra em repouso: Potencial de –75 mV K+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+

12. Modelo de um Elemento de Fibra Nervosa g(K) = 20 g(Na)0 = 4 g(Cl) g(Na)P = 500 g(Na)0

13. Impulsos Nervosos em Células Sensoriais E = 1000 E = 10 E = 0 T

14. Percepção de Diferenças de Intensidade P E = 1000 E = 0 102 100 log T

15. Tipos de Fibras no Nervo Óptico Estímulo Luminoso Células “ON” Células “OFF” Células “ON-OFF”

16. Exemplo de Processamento Neuronal Sinapse Ativa Neurônio  1 Estímulo Axônio t Sinapse Inibidora Gânglio Bipolar

17. Fisiologia do Olho Humano

18. Distribuição das Células na Retina

19. Estrutura da Retina

20. Retina Ocular

21. Pré-processamento da Retina • Agrupamento: várias células contribuem para uma unidade de percepção (ex.: bastonetes) • Inibição Lateral: estímulos locais dessensibilizam células vizinhas (filtro passa-altas espacial) • Inibição temporal: estímulos “ON”, “OFF” (filtro passa-altas temporal)

22. Modelo de Oponentes para Percepção Visual

23. Sensibilidade Espectral da Visão

24. Distribuição de Cones e Bastonetes

25. Distribuição de Cones e Bastonetes

26. Faixa Dinâmica de Percepção de Luminosidade

27. Adaptação à Luminosidade

28. Sensibilidade da Visão para Diferenças de Cromaticidade

29. Mecanismo de Construção da Visão

30. Musculatura do Globo Ocular

31. Movimentos Sacádicos

32. Movimentos Sacádicos

33. Movimentos Sacádicos

34. Mecanismo de Formação da Imagem 3 1 10 6 9 2 4 8 7 5 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t  50 ms

35. Percepção de Intensidade

36. Lei de Weber para Percepção Sensorial Diferença Apenas Perceptível de Brilho Y Y+Y

37. Fração de Weber

38. Limiar de Percepção Sensorial P 102 100 log T

39. Faixa Dinâmica de Percepção de Luminosidade (Geral e Local)

40. Sensação de Brilho em Torno de um Ponto de Acomodação L* = “Lightness”

41. Correção Gama (  = 2,2 )

42. Efeito da Não-linearidade do TRC

43. Ruído Aditivo e Correção Gama  = 0 Original  = 2,2

44. Exemplo: Sistema sem Correção Gama Escala uniforme de intensidades aparentes (“Lightness”)

45. Exemplo: Sistema sem Correção Gama Luminância correspondente à escala uniforme

46. Exemplo: Sistema sem Correção Gama Sinal proporcional à Luminância sujeito a ruído aditivo

47. Exemplo: Sistema sem Correção Gama Percepção visual do sinal sujeito a ruído aditivo

48. Exemplo: Sistema com Correção Gama Escala uniforme de intensidades aparentes (“Lightness”)

49. Exemplo: Sistema com Correção Gama Sinal proporcional à Luminosidade aparente, com ruído aditivo

50. Exemplo: Sistema com Correção Gama Luminância reconstruída a partir do sinal com ruído