بررسی کمی حساسیت کنتراست در بهبود حدت بینایی و کاهش ابیراهی‌های اپتیک

نبوی, سهیل; مهری دهنوی, علیرضا; ورد, علیرضا; محمدپور, سهیل

بررسی کمی حساسیت کنتراست در بهبود حدت بینایی و کاهش ابیراهی‌های اپتیک

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی فن‌آوری‌های نوین علوم پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

² استاد، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی فن‌آوری‌های نوین علوم پزشکی و مرکز تحقیقات پردازش تصویر و سیگنال پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

³ استادیار، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی فن‌آوری‌های نوین علوم پزشکی و مرکز تحقیقات پردازش تصویر و سیگنال پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

⁴ کارشناس ارشد، انجمن بینایی‌سنجی ایران، تهران، ایران

چکیده

مقدمه: چشم انسان برای تشخیص اجسام، از نور تابشی ناشی از لبه استفاده می‌کند. ابیراهی‌های اپتیک، عامل اصلی تخریب کیفیت تصویر در چشم می‌باشند. در افرادی که دچار این عارضه هستند، تصویر درک شده دارای سطح پایین کنتراست است و لبه‌های تصویر از بین می‌رود. از آن جایی که روش‌های مرسوم درمان ابیراهی‌های اپتیک به سهولت در دسترس نمی‌باشند، روش‌های مکمل مانند پیش خنثی‌سازی تصاویر مطرح شده است. این تحقیق، با هدف بررسی کمی تأثیر اختلاف شدت روشنایی جسم و زمینه برای کاهش میزان ابیراهی‌های اپتیک مرتبه‌ی پایین انجام شد. همچنین، حدت بینایی در چارت‌های مختلف با کنتراست Weber برابر بررسی گردید.روش‌ها: در این تحقیق، 12 چارت اپتیک با سطوح مختلف کنتراست و بر اساس استاندارد لگاریتم کمینه‌ی زاویه‌ی وضوح (Minimum angle of resolution یا MAR) طراحی شد. چارت‌ها بر روی 20 بیمار با ابیراهی‌های اپتیک مرتبه‌ی پایین آزمون و نتایج به دست آمده با استفاده از نرم‌افزار SPSS تحلیل گردید.یافته‌ها: اختلاف معنی‌داری در میزان حدت بینایی افراد در سطوح مختلف کنتراست وجود داشت و تنها در حالتی که درصد کنتراست Weber پایین بود، این اختلاف معنی‌دار نبود.نتیجه‌گیری: داشتن سطح روشنایی پایین‌تر در تصویر زمینه، باعث بهبود حدت بینایی به مقدار تقریبی 11 درصد در مقیاس Log MAR می‌گردد. بنابراین، جهت بهبود بینایی در صفحات نمایش بهتر است موضوع نمایش روشن و زمینه تاریک باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Quantitative Analysis of Contrast Sensitivity to Improve Visual Acuity and Reduce Optical Aberrations

نویسندگان [English]

Soheil Nabavi ¹
Alireza Mehridehnavi ²
Alireza Vard ³
Soheil Mohammadpour ⁴

¹ MSc Student, Department of Biomedical Engineering, School of Advanced Medical Technology, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran

² Professor, Department of Biomedical Engineering, School of Advanced Medical Technology AND Medical Image and Signal Processing Research Center, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran

³ Assistant Professor, Department of Biomedical Engineering, School of Advanced Medical Technology AND Medical Image and Signal Processing Research Center, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran

⁴ Iranian Scientific Association of Optometry, Tehran, Iran

چکیده [English]

Background: Human visual perception in detection of an object from background is based on edge emission and contrast. The optical aberration is the main factor to degrade quality of image in the eye. People with this complication perceive images with low levels of contrast and distorted edges. Since the conventional methods are cumbersome, the new complementary method such as Pre-compensation is offered for display devices. In this research we investigate quantitative effect of the contrast between the object and the background to reduce the effect of low order optical aberration by increasing regional contrast. We tried to find out which contrast level could improve visual acuity in Weber-contrast.Methods: In this Research, 12 optical charts with different levels of contrast were designed based on the log MAR standard. Then obtained patterns were tested on 20 patients with low order optical aberrations. The results of each chart were analyzed using SPSS software.Findings: There was a significant difference in visual acuity of persons at different contrast levels. But, when the Weber contrast percent was low, the difference was not remarkable.Conclusion: Based on the obtained results, a background with lower contrast improves visual acuity approximately up to 11% in the log MAR scale. Therefore, to improve visual acuity in display devices, foreground is more appropriate that be in higher state of brightness than background.

کلیدواژه‌ها [English]

Pre-compensation
Visual acuity
Optical aberration
Contrast Sensitivity

مراجع

Cervino A, Hosking SL, Montes-Mico R, Bates K. Clinical ocular wavefront analyzers. J Refract Surg 2007; 23(6): 603-16.
Lombardo M, Lombardo G. Wave aberration of human eyes and new descriptors of image optical quality and visual performance. J Cataract Refract Surg 2010; 36(2): 313-31.
Golovinskiy A, Matusik W, Pfister H, Rusinkiewica S, Funkhouser T. A statistical model for synthesis of detailed facial geometry. ACM Transaction on Graphics 2006; 23(5): 1025-34.
Peli E, Woods RL. Image enhancement for impaired vision: the challenge of evaluation. Int J Artif Intell Tools 2009; 18(3): 415-38.
Peli E. Limitations of image enhancement for the visually impaired. Optom Vis Sci 1992; 69(1): 15-24.
Templin K, Didyk P, Ritschel T, Eisemann E, Myszkowski K, Seidel HP. Apparent resolution enhancement for animations. Proceedings of the 27th Spring Conference on Computer Graphics; 2011 Apr 28-30; Vinine, Slovakia.
Stengel M, Eisemann M, Wenger S, Hell B, Magnor M. Optimizing apparent display resolution enhancement for arbitrary videos. IEEE Trans Image Process 2013; 22(9): 3604-13.
Masia B, Wetzstein G, Aliaga C, Raskar R, Gutierrez D. Display adaptive 3D content remapping. Comput Graph 2013; 37(8): 983-96.
Pamplona VF, Oliveira MM, Aliaga DG, Raskar R. Tailored displays to compensate for visual aberrations. ACM Trans Graph 2012; 31(4): 81-7.
Huang FC, Lanman D, Barsky BA, Raskar R. Correcting for optical aberrations using multilayer displays. ACM Trans Graph 2012; 31(6): 185.
Bailey IL, Lovie JE. New design principles for visual acuity letter charts. Am J Optom Physiol Opt 1976; 53(11): 740-5.
Carlson NB, Kurtz D. Clinical procedures for ocular examination. New York, NY: McGraw Hill Professional; 2003.
Virgili G, Acosta R, Grover LL, Bentley SA, Giacomelli G. Reading aids for adults with low vision. Cochrane Database Syst Rev 2013; (10): CD003303.
Rangayyan RM. Biomedical image analysis. Boca Raton, FL: CRC Press; 2004.
Zumtobel Staff. The lighting handbook [Online]. [cited 2004]; Available from: URL: http://zumtobelstaff.com