Лекція 4. НОРМУВАННЯ ЗА ВИДИМІСТЮ

 

Якщо тест-об'єкт рівнояскравий, ступінь його помітності на рівнояскравому фоні можна визначити яркісним контрастом k, чисельно рівним відношенню різниці яскравості об'єкта і фону до яскравості тіла:

, (4.1)

Шайкевичем А.С. [8,9] розроблені нонограми, що дозволяють визначати швидкість розрізнення кільця Ландольта у функції яскравості фона, кутового розміру розриву кільця, контрасту й імовірності розрізнення. Контраст об'єкта з фоном, що забезпечує задану імовірність виявлення об'єкта, обумовлений його параметрами (кутовий розмір і форма), кількісною характеристикою освітлення (яскравість фона) і умовами зорової роботи (час спостереження), прийнято називати граничним контрастом:

k_nop= = f(a, L_ф, t, р), (4.2)

де а — кутовий розмір об'єкта, хв;

L_пор — гранична різниця яскравостей, L_ф — яскравість фону; t — час спостереження, с.;

р — імовірність зорового виявлення або упізнання форми об'єкта.

Зоровий поріг визначається граничними величинами кожного з трьох параметрів (a, k і t) для заданої імовірності і яскравості фону (р і L_ф).

За результатами дослідження Р. Блекуелла [10] залежність між граничним яркісним контрастом й імовірністю виявлення об'єкта спостереження найпростішої форми (світлий диск на темному фоні) можна виразити рівністю

 

К_пор(p) = (К_пор)0,5f(p), (4.3)

 

де f (р) = 1 + αγ — функція імовірності виявлення об'єкта спостереження;

K_пор (р) — граничний контраст, що забезпечує задану імовірність виявлення р;

(К_пор)_0,5 — граничний контраст, що забезпечує імовірність р = 0,5;

α — постійний коефіцієнт (α = 0,68 для виявлення при необмеженому часі спостереження і р = 0,5 для t = 0,1 сек);γ — середнє квадратичне відхилення граничного яскравісного контрасту від середнього значення для р = 0,5.

Значення функцій f (р) і γ (р) за даними Блекуелла:

Криві залежності граничного контрасту виявлення тест-об'єкта у вигляді диска на фоні рівномірної яскравості з імовірністю р = 0,5 від яскравості фона для різних кутових розмірів диска. Аналіз кривих на рис.4.1 k_nop = f(lg L_Ф) дозволяє зробити наступні висновки:

 

 

Рис. 4.1

 

а) граничний контраст виявлення тест-об'єкта (рівнояркісний диск на фоні рівномірної яскравості) залежить від кутового розміру об'єкта, яскравості фону й імовірності виявлення;

б) граничний контраст тест-об'єкта при заданій імовірності виявлення зменшується зі збільшенням кутового розміру об'єкта і яскравості фону;

в) кожному кутовому розміру тест-об'єкта відповідає деяка мінімальна величина граничного контрасту К_пор = ξа, при меншому значенні якого об'єкт не може бути виявлений при будь-якому якому завгодно великому значенні яскравості фону;

г) яскравість фону L_ф = L_опт, починаючи з якої граничний контраст тест-об'єкта залишається практично постійним, прийнято називати оптимальною яскравістю, що забезпечує найбільшу видимість тест-об'єкта із заданим кутовим розміром;

д) нормовані значення яскравості (освітленості), що забезпечують задану вірогідність виявлення, впізнання або розрізнення тест-об'єкта, повинні бути тим більшими, чим менше його кутовий розмір і контраст із фоном.

Експериментальні залежності lg К_пор = f (lg Lф), наведені на рис. 4.2, з достатньою для практики точністю можна апроксимувати відрізками прямих із загальним рівнянням ; (4.4)

, (4.5)

де α – параметр, що визначає кут нахилу відрізка прямої;

lg K_пор= f(lgL_ф) для L_ф=0.

 

Рис. 4.2

 

Розрахункові значення граничних контрастів для об'єктів спостереження з кутовими розмірами 0,5 - 100 наведені на рис 4.3.

 

Рис. 4.3

 

Лекція 5. ВИДИМІСТЬ І РОЗРІЗНЕННЯ

 

Видимість є відношенням контрасту об'єкта спостереження з фоном (у загальному випадку яркісного або колірного) до граничного значення контрасту. У тих випадках, коли об'єкт спостереження одного кольору з фоном, видимість визначається відношенням яркісних контрастів, фактичного або еквівалентного, до граничного. Еквівалентним контрастом об'єкта розрізнення складної форми або рельєфного об'єкта прийнято вважати контраст плоского рівнояркого диска, видимість якого в інтервалі яскравостей від L_i до L_j змінюється однаково з видимістю досліджуваного об'єкта .

Для максимального наближення значення видимості до кількісного виразу зорового процесу слід вибирати масштаб кількісного виразу видимості логарифмічним. Видимість об'єкта спостереження одноколірного з фоном v при цьому слід оцінювати логарифмом відношення десятикратного значення фактичного яскравісного контраста об'єкта з фоном до його практичного граничного значення К_пор:

, (5.1)

де С — коефіцієнт запасу (за Блекуеллом С = 1,8 - 2).

У деяких випадках зорове завдання полягає не тільки у виявленні об'єкта спостереження, але також і в розрізненні його форми. Кількісну характеристику цього різновиду зорових завдань прийнято називати розрізненням.

При зіставленні умов освітлення, а також при виборі рівня яскравості або освітленості робочої поверхні, прийнято керуватися методом оцінки видимості, з огляду на коефіцієнт Вапаса з підвищенням труднощів зорового завдання, що залежить не тільки від невизначеності місця появи об'єктів, а й в не меншій мірі від форми об'єкта розрізнення.

Граничне максимальне значення видимості об'єкта із заданим кутовим розміром v_макс визначається відношенням, фактичного яскравісного контрасту до гранично мінімальному його граничного значення ξ_а:

. (5.2)

У загальному випадку для заданого значення імовірності р виявлення об'єкта спостереження видимість визначається як

; (5.3)

. (5.4)

(граничне максимальне значення видимості).

Відносна видимість

. (5.5)

 

Відносне значення граничного контрасту К_пор/, необхідного для забезпечення заданого рівня відносної видимості:

, (5.6)

де К_пор і - порогові значення контрасту для ймовірності виявлення р=0,5.

С - коефіцієнт запасу, що встановлює практичне значення граничного контрасту.