Интересные факты о глазах человека

[править] Введение

Для проверки зрения (визиометрии) применяют специальные таблицы, которые рассматривают с определённого расстояния при стандартизованном освещении:

  • Для взрослых людей используются таблицы Сивцева (буквенная) и Головина (с кольцами Ландольта),
  • Для детей — таблица Орловой (с картинками — символами и силуэтами).
  • Первой из разработанных таблиц была таблица Снеллена, названная в честь создателя — нидерландского офтальмолога Германа Снеллена (предложена в 1862 г.).

Предъявление таблиц производится в аппарате Рота (осветитель, названный по имени берлинского врача — создателя системы равномерного освещения при визиометрии).

Разновидности рефракции

В зависимости от того, где находится главный фокус, спереди или сзади сетчатки глаза, различают следующие виды рефракции: эмметропию и аметропию.

Эмметропия — нормальная рефракция глаза. Преломленные лучи сходятся в сетчатке. Без напряжения человек видит предметы, удаленные на расстоянии нескольких метров. Только 40% людей не имеют зрительных патологий. Изменения происходят после 40 лет. При нормальной рефракции глаза, человек может читать без усталости, что происходит благодаря фокусу на сетчатке.

При несоразмерной рефракции — аметропии, главный фокус не совпадает с сетчаткой, а находится спереди или сзади. Так различают дальнозоркость или близорукость. У близорукого человека самая дальняя точка располагается рядом, причина неправильного преломления скрывается в увеличении глазного яблока. Поэтому такие люди плохо видят предметы, расположенные вдалеке.

Дальнозоркость наступает при слабой рефракции. Параллельные лучи сходятся за сетчаткой, а изображение человеку видится размытым. Глазное яблоко имеет сплющенную форму и четко отображает дальние предметы. Заболевание чаще всего развивается после 40 лет, хрусталик теряет эластичность и не может изменить кривизну.

Какой угол обзора выбрать?

Ответ на этот вопрос зависит от конкретной задачи, ведь каждая ситуация индивидуальна. Например, для видеонаблюдения за большой территорией без необходимости выделения конкретного объекта используют камеры с широкоугольным объективом 2,8-3,6 мм и углом обзора 70-140°.

Угол обзора 60° подобен углу обзора человеческого глаза, и является средним значением. Камеры с таким углом способны передавать детальное изображение с дальностью до объекта наблюдения до 10 м.

Камеры с длиннофокусным объективом и узким углом обзора (10-30°) применяются для наблюдения за отдаленными объектами, расстояние до которых может варьироваться от 20 до 70 метров, и зависит от ФР объектива.

Есть одна интересная особенность, которая позволяет определить расстояние уверенного распознавания объекта, и может служить своеобразной шпаргалкой при выборе камеры. Она заключается в примерном равенстве фокусного расстояния, выраженного в миллиметрах с дистанцией уверенного распознавания в метрах. Например, камера с матрицей 1/3 дюйма и объективом с фокусным расстоянием 12 мм сможет распознать человеческую фигуру на расстоянии 12 метров. На этом расстоянии размер наблюдаемой зоны будет равняться 3 метра в высоту, и 4 в ширину, что позволит достаточно уверенно провести идентификацию человека.

С этим читают:

Готовые комплекты видеонаблюдения для различных нужд: советы по выбору с примерами

Камера для ночного видеонаблюдения

AHD камеры видеонаблюдения высокого разрешения

Сергей 25.03.2017 в 06:49Исправьте ошибки в статье о выборе объектива. «Рассчитав формулу мы получили, что ФР объектива должно равняться 16, но есть еще один нюанс

Очень важно, чтобы угол обзора камеры был больше рассчитанного, иначе кроме объекта наблюдения больше ничего не будет видно. Поэтому в данном случае оптимальным фокусным расстоянием объектива камеры будет 20-28 мм.» При ФР 20-28 мм угол обзора будет УЖЕ, чем для выбранного Вами ФР 16мм.
Ответить ↓

Александр Старченко(Автор записи)25.03.2017 в 16:03
Сергей, спасибо за замечание, действительно ошибка вышла, поправил.
Ответить ↓

Расположение, строение

Орган расположен внутри глазного яблока, за зрачком. Химически он представляет собой белок кристалин. Биологически – это клетки эпителия, сильно вытянутые в длину. Каждая представляет собой прозрачную шестиугольную призму.

Молекулы белка имеют огромные размеры, а значит тело, построенное из него, не может обладать прозрачностью. Тем и удивителен хрусталик, что, несмотря на белковое строение, он способен пропускать через себя световые лучи. Ученые считают, что природа в этом случае максимально использовала возможности прозрачности, заложенные в белке.

В центре орган более плотный, к периферии становится тоньше. В нем выделяют:

  • капсулу;
  • эпителий;
  • основное вещество.

Капсула – эластичная прозрачная оболочка, играющая защитную роль. Впереди она толще, чем сзади. Капсула прикрепляется с помощью эластичного ресничного пояска или цилиарной связки. Он подвешивает хрусталик, закрепляя его на цилиарном теле.

Эпителий – слой неороговевших клеток. В центре они тесно прижаты друг другу и почти не делятся. Чем ближе к периферии, тем клетки активнее. На периферии они делятся, образуя зону роста, в которой образуются новые волокна. При появлении молодых волокон старые передвигаются к центру, где постепенно формируется ядро, которое со временем становится все больше и плотнее, из-за чего у людей после 45 лет ухудшается ближнее зрение.

Интересные факты о цветном зрении

Интересно, что цветное зрение начинает формироваться не сразу после рождения, а только на шестом месяце жизни. Научно доказано, что все дети появляются на свет с цветовой слепотой. Это не является патологией, если цветовосприятие нормализуется через полгода. При этом, по статистике, у каждой 255 девочки и у каждого 12-го мальчика наблюдается дальтонизм (невозможность различать цвета).

С точки зрения физики, всего три цвета являются основными: красный, зеленый и синий, а остальные являются результатом их сочетания в той или иной последовательности. Считается, что глаз человека воспринимает всего семь основных цветов: синий, красный, оранжевый, зеленый, желтый, фиолетовый и голубой. При этом мы видим до 10 млн различных оттенков, среди которых только 500 вариаций серого.

Ученые доказали, что наша сетчатка не способна различать красный цвет, несмотря на наличие колбочек, отвечающих за восприятие этого спектра. Данные рецепторы улавливают только желто-зеленую и сине-зеленую гаммы. Затем головной мозг объединяет эти сигналы и превращает их в красный цвет.

Зрение у женщин и мужчин значительно отличается. Доказано, что прекрасная половина человечества способна распознавать намного больше различных оттенков, в то время как представители сильного пола могут более длительное время концентрироваться на конкретном объекте и лучше распознавать движущиеся предметы. Существует редкая генетическая мутация, при которой на сетчатке у женщин присутствует дополнительная колбочка. Благодаря этому они воспринимают до 100 млн цветов.

Кроме человека, хорошим цветовым зрением обладают рептилии и птицы. При проведении исследований в их сетчатке было обнаружено не три, а целых четыре типа колбочек, поэтому большая часть этих животных являются тетрахроматами, способными различать миллионы оттенков. В отличие от нас, птицы воспринимают ультрафиолетовый цвет. При этом зрение собак и кошек ограничено всего двумя цветовыми спектрами: синим и красным. Морские обитатели смотрят на мир преимущественно в красных оттенках.

С детства мы привыкли думать, что солнце желтое. Однако в процессе исследований было доказано, что оно является космическим объектом черного цвета. Все дело в том, что человек различает не только волновой спектр, но и температуру света: чем светлее объект, тем более теплым является его спектр излучения. Мы видим солнце желтым, поскольку эта звезда поглощает окружающие лучи света и при этом не отражает их от своей поверхности.

Ученые доказали, что с возрастом мир человека частично тускнеет и окрашивается в желтые тона, что связано с изменением оптических свойств глаза, из-за которых колбочки начинают хуже воспринимать синий цвет. Это явление легко можно заметить, если изучить картины художников, которые были написаны в молодости и более зрелом возрасте.

Интересные факты о зрении цветовом человека:

  • Дети появляются на свет с цветовой слепотой. Цветовосприятие нормализуется только спустя полгода;
  • У каждой 255 девочки и у каждого 12-го мальчика наблюдается дальтонизм;
  • Цветовое зрение у женщин и мужчин значительно отличается (женщины воспринимают больше оттенков);
  • Сетчатка человеческого глаза не способна различать красный цвет;
  • С физической точки зрения, всего 3 оттенка являются основными: красный, зеленый, синий;
  • Кроме человека, хорошим цветовым зрением обладают рептилии и птицы;
  • Солнце — космический объект черного цвета. Мы видим его желтым из-за того, что звезда поглощает окружающие лучи света;
  • С возрастом мир человека частично тускнеет и окрашивается в желтый цвет из-за изменения оптических свойств глаза.

Что такое пиксель?


0 Сам термин «пиксель» начал распространяться с момента возникновения цифры. Он расшифровывается как «picture element», то есть элемент изображения. Пиксель – это точка, которая образовывает с другими точками единую картинку. Один кадр, сделанный в цифровом формате, может содержать в себе миллионы точек-пикселей. Каждый пиксель – это 5 информационных элементов. Два из них – это вертикальные и горизонтальные координаты. Остальные нужны для определения яркости красного, синего и зеленого тонов. Сообща элементы дают возможность считывающему устройству сделать правильный выбор в определении оттенка точки и ее последующего размещении.

Глаза и их особенности

Глаза являются частью зрительной системы, благодаря которой человек может видеть окружающие его объекты и анализировать полученную информацию. Глаз воспринимает световое излучение, преобразует его в информационные импульсы и посредством зрительных нервов передает данные в кору головного мозга.

За счет того, что глаз у человека два, воспринимаемое изображение получается трехмерным. Так как каждый глаз воспринимает объекты независимо, любые нарушения в функциональности одного из зрительных органов влекут ухудшение общей картинки. Также в случае нарушения синхронного движения обоих глаз возникают отклонения бинокулярного зрения и может наблюдаться двоение картинки.

Особенности строения глаз человека

Глаз имеет шарообразную форму и расположен в глазнице вместе с мышцами, нервами, кровеносными сосудами и слезными железами.

Склера – это внешняя оболочка глаза, которая по передней части глаза имеет дополнительный защитный слой конъюнктивы. На задней поверхности склеры находится сосудистая оболочка, которая обеспечивает кровоснабжение глаза.

К сосудистой оболочке тесно прилегает сетчатка. Ткани сетчатки состоят из светочувствительных рецепторов (палочек и колбочек), а также нервных окончаний.

Для передачи нервных импульсов от сетчатки ведут отростки нейронов, формирующие зрительный нерв. При помощи зрительного нерва обеспечивается передача информации от глаза к мозгу.

Стекловидное тело является внутренней основой глаза. Оно поддерживает его форму и отвечает за обменные процессы.

Радужная оболочка регулирует светопоток. При сокращении мышц меняется размер расположенного в центре зрачка, который уменьшается при большом количестве света. В зависимости от количества пигментных клеток в радужке определяется цвет глаза человека.

Хрусталик – это природная линза, которая у здорового человека эластичная и прозрачная. Для фокусировки зрения на объекте хрусталик под воздействием глазных мышц выгибается и меняет свою форму, чтобы человек мог видеть вблизи и вдаль.

Функции глаза

Зрительная система в целом обеспечивает восприятие объектов, находящихся в поле зрения. Глаз представляет собой оптическую систему, которая проецирует изображение рассматриваемого предмета, находящегося вблизи или на расстоянии. Кроме восприятия картинки, глаз преобразует ее в информацию и передает в виде импульсов в кору головного мозга для дальнейшей обработки и восприятия трехмерного изображения.

  • Роговица нужна для преломления световых лучей.
  • Хрусталик используется для фокусировки лучей света.
  • Стекловидное тело нужно для сохранения внутриглазного давления.
  • Склера обеспечивает шарообразную форму глаз.
  • Сосудистая оболочка обеспечивает питание тканей глаза и обменные процессы.
  • Сетчатка воспринимает световые лучи и преобразует их в нервные импульсы.

Интересные факты о глазах человека

Вес одного глаза взрослого человека составляет 8 г, а диаметр – 2,5 см.

1/6 часть глаза видна, остальное скрыто веками и находится внутри глазницы.

Радужная оболочка имеет 256 уникальных характеристик, а в отпечатках пальцев их всего лишь 40.

Глаз моргает со скоростью 5 раз в секунду.

Пропускную способность нервного канала, по которому передается информация от сетчатки в кору головного мозга, можно сравнить с интернет-каналом провайдера в крупном городе.

Глаз может сфокусироваться в течение одной секунды на 50 объектах.

Из-за гравитации в космосе астронавты не могут плакать.

Виды форм глаз

Существует несколько форм глаз, которые значительно отличаются друг от друга.

Таковыми являются:

  • глаза с нависшими веками – к ним относятся глаза азиатского типа и глаза, с которыми рождаются почти все европейские женщины. Азиатский тип отличается тем, что от ресниц до бровей нет заметного рельефа. Глаза европейского типа похожи на возрастные изменения кожных покровов, когда глаза прячутся под нависшей складкой кожи;
  • глаза, которые близко посажены – расстояние между глазами меньше, чем объёмы самих глаз;
  • глаза, которые широко посажены – расстояние между глазами намного больше, чем объёмы самих глаз;
  • глаза, у которых опущены внешние уголки – внешность доброго человека;
  • глаза, которые глубоко посажены – пространство под бровями выходит немного вперёд, веки большие и подвижные, имеется ярко выраженная складка;
  • выпуклые глаза – круглые, большие.

Просчитанное изображение

Возможное решение — не применять 4/8K и 120 кадров в секунду ко всему изображению. Может быть, нужно, чтобы детализация и частота кадров поднималась избирательно, только в определенных зонах? Не забывайте, что лишь два градуса нашей сетчатки видят детализированное изображение, ведь даже когда мы смотрим фильм, наши глаза перемещается от одной точки к другой, сканируя пространство. Не стоит ли задуматься, как мы воспринимаем и обрабатываем изображение, которое создаем?

Исследование восприятия изображения человеком сразу же дает понять, что наш мозг и так обрабатывает, сжимает и фильтрует большое количество информации. Сетчатка — часть центральной нервной системы, в наших глазах расположено около 150 миллионов рецепторов и всего лишь около миллиона оптических нервных волокон. Сетчатка постоянно перекодирует (сжимает) информацию, чтобы ее мог воспринять ограниченный запас оптических нервов.

Мозг постоянно обрабатывает поток узконаправленного изображения с высокой детализацией из центральной ямки, совмещая его с широким зрительным полем с низкой детализацией, которое дополняет наша память и знания о мире, где мы живем.

Если ваши инструменты восприятия реальности, зрение и мозг, постоянно фильтруют полученную информацию, словно алгоритмы сжатия качества видео, то почему не начать использовать избирательный подход к отображению только самых важных деталей в высоком разрешении?

Необычные особенности человеческого зрения

Значительный недостаток зрения человека — это так называемая мертвая зона— предметы, расположенные рядом друг с другом, при фокусировке на них взгляда, вдруг каким-то образом начинают «исчезать». На самом деле они, конечно, никуда не пропадают: просто глаза их перестают видеть. Может быть, поэтому так часто случаются автомобильные аварии? 

В каждом глазу здорового человека существует область сетчатки, не чувствительная к свету, которая называется слепым пятном. Слепые пятна в двух глазах находятся в разных местах, но симметрично. Этот факт, а так же то, что мозг корректирует воспринимаемое изображение, объясняет, почему при использовании обоих глаз они незаметны.

Проверьте сами: ниже на картинке изображены красный крестик и синяя точка. Закройте левый глаз и смотрите правым только на крестик. Боковым зрением вы видите и точку. А теперь медленно приблизьтесь к монитору.  В какой-то момент синяя точка вообще исчезнет!

Интересно знать! У глаз осьминога нет слепого пятна, эти организмы развивались отдельно от других позвоночных.

У каждого человека есть доминирующий глаз, который имеет более широкую область обзора. 

Интересно знать!У 80% людей в мире доминирующий глаз правый.

Чтобы определить доминирующий глаз сделайте следующее:

  • Соедините ваши ладони таким образом, чтобы получился «треугольник». 
  • Выберите какой-нибудь объект в метре от вас и посмотрите на него через этот треугольник. 
  • Закройте правый глаз, а после —  левый.
  • Доминирующий глаз будет видеть предмет полностью, без смещения, а другой глаз — только часть предмета.

Остаточное изображение

Глаза человека имеют три типа рецепторов, воспринимающих три основных цвета: красный, зеленый и синий. Если смотреть на цветное изображение слишком долго, то рецепторы устанут. Резко заменив эту жекартинку на черно-белую— рецепторы не успеют адаптироваться, в итоге вам будет казаться, что вы видите цветное изображение.

Сосуды наших глаз

Для этого эксперимента понадобится небольшой лист бумаги с отверстием в нем. Поместите бумагу напротив ярко-белого экрана монитора. Смотрите прямо через отверстие и слегка встряхивайте лист. Спустя некоторое время вы увидите темную сетку линий, напоминающую сеть, которую мы видим на листьях дерева — это и есть сосуды и вены глазного яблока, а точнее — отбрасываемая ими тень.

Интересно знать! Примерно у 2% женщин есть редкая генетическая мутация, благодаря которой у них наблюдается дополнительная колбочка сетчатки. Это позволяет им видеть 100 миллионов цветов.

Процедура Ганцфелда

Чтобы провести этот эксперимент, необходимо включить телевизор или радио с белым шумом или помехами, поместить половинки мячика от пинг-понга на глаза и смотреть сквозь них на свет, принять горизонтальное положение. 

Через некоторое время метод начнет действовать и человек ощутит яркие и сложные галлюцинации. Так некоторые могут видеть лошадей, других животных или даже говорить с родственниками, которых нет в живых.

Но необходимо учесть, что данный эксперимент интересен будет лишь лицам с развитым воображением, которые чаще всего видят яркие и запоминающиеся сны.

Что такое разрешающая способность глаза

Человеческий глаз — орган сложный по строению. Глазное яблоко имеет форму шара с длиной 24–25 мм и содержит светопреломляющий и световоспринимающий аппарат.

Разрешающей способностью глаза человека считается расстояние между двумя объектами или линиями, видимыми раздельно. Оценить разрешение можно в минутах или миллиметрах, чаще всего выявляют число линий, видимых раздельно в интервале 1 мм. Причиной изменения разрешения глаза становятся анатомические размеры рецепторов и их связи.

Разрешение глаза человека зависит от факторов:

  1. Нервные перерабатывают сигнал, поступивший на сетчатку глаза.
  2. Оптические — неровности роговицы, нарушение фокусировки, дифракция на радужке, рассеивание света и нарушения глаза.

Контрастность объектов оказывает влияние на разрешение. Отличие можно заметить при дневном и ночном освещении. Днем влияние дифракции увеличивается за счет сужения зрачка, а отклонение роговицы от правильной формы не влияет на изображение. Ночью зрачок расширяется и становится частью периферийной зоны роговицы. Качество зрения снижается при нарушении роговицы, что происходит из-за рассеивания света на фоточувствительных зонах глаза.

Диагностические исследования

Процесс выпадения рассматриваемых предметов из поля зрения может происходить как постепенно, так и в ускоренном порядке. В связи с этим всем гражданам рекомендуется проходить ежегодный плановый медицинский осмотр для выявления начальных стадий отклонений.

Современная медицина проводит необходимые для определения отклонений исследования при помощи Данная методика способна выявить начинающиеся отклонения от общих нормативов, ее проведение является безболезненным для обратившегося.

Диагностирование проводится по следующей схеме:

При необходимости дополнительной консультации у узкоспециализированного врача, больному на руки выдают результат анализов на носителе или в распечатанном виде.

Соотношение понятий «угол зрения» и «поле зрения»

Между этими показателями качества зрения происходит путаница. В среде неспециалистов эти понятия считаются синонимами.

Научное определение звучит так: «угол зрения – это угол между лучами, идущими от крайних точек предмета через оптический центр глаза». Давайте разбираться на примере из жизни, что это означает на практическом примере.

Вы стоите на улице и ждёте своего знакомого

Увидев его, концентрируете на внимание на нём, и, как только он подойдет на близкое – около метра – расстояние, ведите уже только его

Когда вы только ожидаете друга, вы «сканируете» всю улицу. Несмотря на то, что цель охватить взглядом всю улицу не стоит, её прекрасно видно. И то, что находится прямо перед лицом, сбоку, линия горизонта, небо.

Это и есть поле зрения – совокупность всех видимых объектов при концентрации внимания на одной точке. То, что можно назвать «видимым пространством».

Но, стоит увидеть приближающегося знакомого, как по мере его приближения» видимое пространство начинает сужаться. При разговоре с человеком, который стоит на близком – от 40 до 100 сантиметров – расстоянии, мы часто видим лишь его «портретную зону» (голову и линию плеч) и всё, что попадает на задний фон.

Такое уменьшение пространства обусловлено изменением угла, под которым падает взгляд. Величину необходимого угла зрения задают два параметра:

  1. Размер предмета.
  2. Расстояние до предмета.

Широкий угол обзора позволит составить общую картину и об объекте, и о пространстве, в котором он находится. Узкий угол обзора даёт возможность ознакомиться с объектом детально, но восприятие пространства теряется.

Возвращаемся к нашему примеру. Увидев знакомого вдалеке, вы смотрите на него под широким обзорным углом: видите и знакомого, и улицу по которой он идёт, других пешеходов.

Но стоит ему подойти, а вашему зрению перейти на узкий угол обзора, как вы теряете из вида улицу, но можете отметить интересные детали его образа – новую стрижку или интересные пуговицы на рубашке.

[править] Выводы

В итоге, при остроте зрения 1,0, из условия данных морфологии глаза:

D = (bxc):a или D = (24×72,5):250 = 6,96 мкм;

Где:

D — диаметр кружка нерезкости в мкм;
a — расстояние от рассматриваемого объекта до оптического центра хрусталика =250 мм;
b — фокусное расстояние хрусталика глаза = 24 мм;
c — принятое разрешение глаза с остротой зрения 1,0 = 0,0725 мм.

получаем величину разрешающей способности зрительной системы = 6,96 мкм. То есть получаем кружок нерзкости ведичиной = 6,96 мкм, который гарантированно накрывает блок из трёх колбочек с размерами 3-4,5 мкм (размер одной предметной точки, которые глаз с остротой 1,0 чётко видит с таким же размером или меньшим, величины 6,96 мкм). При этом именно трёх колбочек с размерами мембраны 3-4,5мкм, воспринимающих цвета RGB, которые могут находится в смежных блоках (см. Теория трёхкомпонентного цветного зрения).

Учитывая, что величина рассматриваемой предметной точки с остротой зрения 1,0 = 0,0725 мм, накрывая площади сетчатки с блоками размерами 6,96мкм, излучает поток монохроматических лучей, например, RGB, которые из общей массы отбираются дифференцированно тремя фоторецепторами, чувствительными к своим цветам. Блоки, расположенные рядом, оппонентно отбирают более сильный центральный цветовой сигнал из окружения расположенных колбочек с подавленными менее слабыми противоположными цветовыми сигналами с помощью трёх антогонистических механизмов:

  • зелёно-красного
  • желто-синего
  • чёрно-белого (яркостного),

что даёт возможность это делать при помощи 6 млн колбочек и отобрать и сформировать 1‒1,5 млн готовых цветовых отобранных сильных сигналов, посылаемых в мозг в зрительные отделы двух полушарий. (см. Теория оппонентного цветного зрения).