Model of Contrast Sensitivity of the Human Visual System during Stimulus Movement

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A model of contrast sensitivity of the human visual system when perceiving sinusoidal gratings moving at angular speeds of up to 1000 degrees per second is considered. The model is built on the basis of a tremor modulation signal, which is taken to be the difference in the concentration of the photoreagent at the extreme points of the tremor, normalized to the level of adaptation. The model details the dependence of contrast sensitivity on physiological factors such as photoreceptor size, amplitude and frequency of tremor for adaptation brightness of 0.001–1000 cd/m2. The model establishes a relationship between the results of measuring the contrast sensitivity of the visual system and the results of measuring natural tremor oscillations of the eyes during the perception of stationary and dynamic stimuli.

About the authors

S. I. Lyapunov

A.M. Prokhorov Institute of General Physics, RAS

Email: dc.cetsil@gmail.com
Moscow, Russia

I. I. Shoshina

Saint Petersburg State University

Email: shoshinaii@mail.ru
Russian Federation, St. Petersburg, Russia

I. S. Lyapunov

A.M. Prokhorov Institute of General Physics, RAS

Author for correspondence.
Email: dc.cetsil@gmail.com
Moscow, Russia

References

  1. Barr D.C., Ross J. Contrast sensitivity at high veloci-ties // Vision Res. 1982. V. 22. № 4. P. 479.
  2. Lyapunov S.I. Threshold contrast of the visual system as a function of the external conditions for various test stimuli // J. Opt. Technol. 2014. V. 81. № 6. P. 349.
  3. Lyapunov S.I. Visual-perception depth of field as a function of external conditions // J. Opt. Technol. 2017. V. 84. № 1. P. 16.
  4. Lyapunov S.I. Visual acuity and contrast sensitivity of the human visual system // J. Opt. Technol. 2017. V. 84. № 9. P. 613.
  5. Lyapunov S.I. Response of the visual system to sine waves under external conditions // J. Opt. Technol. 2018. V. 85. № 2. P. 100.
  6. Yarbus A.L. [The role of eye movements in the process of vision]. M.: Nauka, 1965. 166 p.
  7. Blackwell H.R. Contrast thresholds of the human eye // JOSA. 1946. V. 36. № 11. P. 624.
  8. Blackwell H.R. Neural theories of simple discrimination // JOSA. 1963. V. 53. № 1. P. 129.
  9. Campbell F.W., Gubisch R.W. Optical quality of the human eye // J. Physiol. 1966. V. 186. № 3. P. 558.
  10. Watson A.B. A formula for the mean human optical modulation transfer function as a function of pupil size // J. Vis. 2013. V. 13. № 6. P. 18.
  11. Savoy R., McCann J. Visibility of low-spatial-frequency sine-wave targets: Dependence on number of cycless // JOSA. 1975. V. 65. № 3. P. 343.
  12. Savoy R. Low spatial frequencies and low number of cycles at low luminances // Photogr. Sci. Eng. 1978. V. 22. № 2. P. 76.
  13. Altman Ya.A., Bigday E.V., Vartanyan I.A. et al. [Biophysics of sensory systems]. St. Petersburg: InformMed, 2007. 288 p.
  14. Lloyd J. [Fundamentals of Thermal Imaging]. Moscow: Mir, 1978. 414 p.
  15. Tarasov V.V., Yakushenkov V.G. [Infrared systems of the viewing type]. Moscow: Logos, 2004. 443 p.
  16. Schade О.H. Optical and photoelectric analog of the еуе // JOSA. 1956. V. 46. № 9. P. 721.
  17. Ostrovskaya M.A. [Frequency-contrast characteristics of the eye] // Optical-Mechanical Industry. 1969. № 2. P. 51.
  18. Eye Tracking: A Comprehensive Guide to Methods and Measures. Oxford University Press, 2011. P. 781.
  19. Barabanshchikov V.A. [Oculomotor structures of perception]. Moscow: Publishing house “Institute of Psychology of the Russian Academy of Sciences”, 1997. 384 р.
  20. Campbell F.W., Robson J.G. Application of Fourier analysis to the visibility of gratings // J. Physiol. 1968. V. 197. № 3. P. 551.
  21. Croner L.J., Kaplan E. Receptive fields of P and M ganglion cells across the primate retina // Vision Res. 1995. V. 35. № 1. P. 7.
  22. Freud E., Behrmann M., Snow J.C. What does dorsal cortex contribute to perception? // Open Mind (Camb). 2020. V. 4. P. 40.
  23. Kubarko A.I., Likhachev S.A., Kubarko N.P. Zrenie. Minsk: Bel. Gos. Med. Univ., 2009. V. 2. P. 352.
  24. Shoshina I.I., Kotova D.A., Zelenskaya I.S. et al. Contrast sensitivity and ocular microtremor: A model study of gravity effects on visual perception // Human Physiology. 2023. V. 49. № 7. P. 800.
  25. Kosikova A.V., Shoshina I.I., Lyapunov S.I. et al. [Characteristics of visual contrast sensitivity and ocular microtremor in schizophrenia] // Psychiatry (Moscow) (Psikhiatriya). 2024. V. 22. № 1. P. 58.
  26. Shoshina I., Kosikova A., Karlova A. et al. Optical registration of eye microtremor: Results and potential use // Proced. Comp. Sci. 2023. V. 225. P. 3832.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».