Математическое и компьютерное моделирование зрительного восприятия иллюзорных искажённых объектов трёхмерных сцен

• Автор: Котова, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 462 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Анализ проблем и задач реализации технического зрения

1.1 Обзор передовых достижений науки и техники в области реализации технического зрения

1.1.1 Модель работы автофокуса в глазу человека

1.1.2 Модели цветового восприятия

1.1.3 Спектральные модели цветовой константности

1.1.4 Модель человеческого глаза, созданная методами адаптивной оптики..

1.1.5 Видеокамера по образу человеческого глаза

1.1.6 Компьютерная модель ретинального изображения

1.1.7 Синтез реалистичных изображений
1.1.8 Моделирование зрительных иллюзий как метод исследования восприятия
1.1.9 Плащ-невидимка на основе метаматериалов
1.1.10 Плащ-невидимка, работающий от батареек
1.1.11 Автомобиль-невидимка со светодиодными панелями
1.2 Выбор сферы научных исследований
1.2.1 Апокрифическая комната
1.2.2 Постановка задачи исследования
1.3 Выводы
2 Формализация модели технического зрения
2.1 Основные положения БМП-подхода
2.2 Выбор способа распределения областей зрительных приоритетов
2.3 Положения гипотезы о распределении Е07?-областей

2.4 Выводы
3 Моделирование экспериментальной системы
3.1 Выбор способа представления поверхностей
3.2 Алгоритм автозаполнения координат точек поверхностей
3.3 Представление входных и выходных поверхностей
3.4 Отображение осей координат
3.5 Параметры точек исходного и смещённого фокуса
3.6 Параметры фокусных эллипсоидов
3.7 Дополнительные условия экспериментальной системы
3.8 Задачи построения экспериментальной системы
3.9 Компьютерное моделирование экспериментальной системы
3.9.1 Выбор языка программирования
3.9.2 Выбор средств графической разработки
3.9.3 Разработка библиотеки классов
3.10 Выводы
4 Получение результатов работы экспериментальной системы
4.1 Методика проведения экспериментов
4.1.1 Выбор испытуемых объектов
4.1.2 Подготовка исходных данных
4.1.3 Поиск способа получения результатов эксперимента
4.1.4 Выбор критерия оценки результатов эксперимента
4.1.5 Разделение испытаний на категории и технология проведения экспериментов
4.2 Подготовка к проведению экспериментов
4.3 Результаты экспериментов
4.4 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ТЕРМИНОВ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А (справочное) Анатомия глаза и физиология зрения
Приложение Б (рекомендуемое) Оптическая иллюзия как феномен зрительного восприятия
Б.1 Избранные оптико-геометрические иллюзии
Б. 1.1 Иллюзия Понцо
Б. 1.2 Комната Эймса
Б. 1.3 Анаморфозы
Приложение В (обязательное) Прикладные задачи аналитической геометрии на плоскости и в пространстве
В.1 Определение параметров каркасной линии зрительного эллипсоида
В.2 Расчёт параметров фокусного эллипсоида
В.2.1 Расчёт радиусов, длины радиус-вектора и углов между ним и координатными осями фокусного эллипсоида по координатам фокуса и межцентровому расстоянию
В.2.2 Расчёт координат фокуса и длины радиус-вектора фокусного эллипсоида по его радиусам и углам между радиус-вектором и координатными осями..
В.2.3 Расчёт двух неизвестных радиусов зрительного эллипсоида по третьему известному и межцентровому расстоянию зрительного эллипсоида
В.2.4 Коррекция величин двух углов из трёх между радиус-вектором фокуса и координатными осями после установки нового значения для третьего угла.
В.З Параллельный перенос точки в БМП

Для повышения точности воспроизведения зеркалом пространственного и временного спектра аберраций человеческого глаза (см. приложение Б) перед каждым экспериментом измерялись функции отклика всех управляющих электродов зеркала. Функция отклика электрода — форма поверхности зеркала при подаче напряжения на этот электрод. Затем была составлена матрица Л, элемент которой с индексами г и у соответствует локальному наклону волнового фронта в пределах у'-й субапертуры при подаче единичного напряжения на электрод с номером /: т = ЛУ, где т — вектор локальных наклонов, V — вектор напряжений на электродах. Обратная связь между этими величинами осуществляется методом наименьших квадратов [61]:
Локальные наклоны волнового фронта и значения измеряемых коэффициентов Цернике а, связаны с помощью матрицы А:
где А — матрица градиентов полиномов Цернике. Для воспроизведения аберраций в момент /„ (/„-/„./ = 100 мс) по формуле (1.2) рассчитывался вектор локальных наклонов т,п, соответствующий аберрациям глаза (см. приложение Б), измеренным в этот момент времени /„ (см. рисунки 1.5 и 1.6). Затем рассчитывается разность Ат = т,„ - т,где — это вектор наклонов,
реально воспроизведенных зеркалом в момент /„./.Исходя из этого, а также из формулы (1.1) напряжения, прикладываемые к электродам на шаге п равны
где И,/>,_/; — напряжения, подаваемые на предыдущем шаге. Таким образом, формула (1.3) показывает, что алгоритм представляет собой не что иное, как замкнутый цикл, который подстраивает управляющие напряжения так, чтобы максимально приблизить получаемые фазовые искажения к измеренным аберрациям глаза (см. приложение Б) [61].
(1.1)
(1.2)
(1.3)