Statisztikus módszer vizsgálata az átlagos emberi szem számítógépes modellezéséhez
Az átlagos, egészséges emberi szem modellezésére rengeteg példát találhatunk a szak-irodalomban, melyek több-kevesebb sikerrel közelítik meg a mérési eredményeket [1],[2]. Sajnos mindben találhatunk kisebb-nagyobb hibát, hiányosságot.
A modellek közös tulajdonsága, hogy koherens optikai szimuláción alapulnak, azaz a képalkotási hibákat a szem által torzított hullámfrontból határozzák meg. Ebből az a probléma fakad, hogy az átlagos optomechanikai paraméterekkel rendelkező szem esetén e modellek sokkal jobb képminőséget szolgáltatnak, mint ami a valóságban mérhető. Az ok egyszerű: mindegyik szem, amelyeknek az átlagolásából képezték a modelleket, tartalmaz egy kis képalkotási hibát (mindegyik mást), emiatt ezek képminősége sosem ideális. Pl. Cambell és Gubisch mérései [3] ezt mutatják. A következtetés az, hogy az átlagos szemről nem lehet valósághű koherens modellt készíteni, csak olyat, amelyik adott eloszlással többféle, kis mennyiségű aberrációt tartalmaz, majd ezeket átlagolni kell.
Dolgozatomban egy ilyen statisztikus modell kialakítására teszek kísérletet, a legegyszerűbb aberráció, a defókusz alkalmazásával. A módszer alapjául az egyetemen elkészült BME-3A (koherens) szemmodell [4] szolgál. Ebben az átlagos aberrációkat egy adott pozícióba eltolt (defókuszált) képsíkkal reprezentálták. A módszerrel az illeszkedés nagyon szoros, ám a kép bármely paraméter változtatása (például az eredeti szemlencse helyett egy műlencse behelyezése) esetén élesre áll, mivel a retina pozíciója nem rögzített. Ennek a kiküszöbölésére vizsgálom azt a módszert, amikor a retina az éleslátás pozíciójában van lerögzítve, és ekörül ellentétes előjelű eltolásokkal mozgatom a képsíkot. Néhány ilyen állapot megfelelő súlyozásával történő átlagolása megoldást jelenthet a problémára. A Zemax OpticStudio tervezőprogramot használva először három, majd öt felület átlagolását vizsgálom. Előbbit azért, hogy képet kapjak az alkalmazandó súlyozás jellegéről, utóbbit pedig a minél pontosabb illeszkedés céljából. A számítások során az LSF függvényt (vonalválasz vagy vonalátviteli függvény, Line Spread Function) használom. Eredményeimet Campbell és Gubisch mérései alapján ellenőrzöm [3].
Hivatkozások:
[1] Pier Giorgio Gobbi, Modeling the Optical and Visual Performance of the Human Eye,SPIE Press, Bellingham WA, USA, 2013
[2] Pablo Artal, Handbook of Visual Optics, Volume One, CRC Press, Boca Raton, 1stedition, 2017
[3] F. W. Campbell and R. W. Gubisch, Optical quality of the human eye, J. Physiol.,186, pp. 558-578, 1966.
[4] Dr. Erdei Gábor, Nemes-Czopf Anna: Valósághű szemmodell kifejlesztése átlagos szemparaméterek figyelembevételével - Optikai szemmodell készítése, Medicontur VKSZ-12, WP2-2014/1/1, 2014-06-30, BME Atomfizika Tanszék
