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主题:【讨论】在全黑的屋子里,你清醒着,你的眼睛会怎么动? -- jent

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  • 家园 【讨论】在全黑的屋子里,你清醒着,你的眼睛会怎么动?

    当然,这里的全黑,指的是没有任何可见光。毕竟,还是会有不同的热源发出人眼不可识别的红外光的。

    更进一步,在这个全黑的屋子里边,突然有一个光子,对的,就是一个光子,一个在可见光谱中的的光子,进入你的眼睛,到达你的视网膜,你会认识它吗?你的眼睛会干什么?

    河里的大大们,有没有哪位对这个问题感兴趣,或者有心得体会的?

    ----------------------------------

    人眼/脑系统对单光子有反应。

    这是一个不可思议的物理/生理/心理过程。

    偶也很有兴趣。因为最近偶和同事可以完美地以 1666Hz 的时间采样频率和纳米级别的空间位移精度来记录人眼的移动(Saccade / Vergence),而且这个测量记录是完全无接触的(自己得意一下,^_^)。

    所以昨天和朋友吃饭的时候,有人提起来这个问题。嗯,一个晚上过去了,在这里问一下,有没有谁做过/想过/感兴趣过这个事情。


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    • 家园 厉害。可以查microsaccade的资料

      micro saccade频率会高点。我印象中,黑屋子里眼睛是会漂移的。这个时候的眼动是有些特殊。

      我看了你下面的回复,如果目的本来是眼动补偿,实时性怎样?如果实时性足够好,那就太好了。

      另外,用来检测眼睛位置的眼底成像,是靠什么来定位的,盲点么?

      另外,我很好奇你们怎么作眼动补偿?我的理解你们是要把图像固定在网膜某个位置上,眼睛怎么动都没关系。通过光学补偿应该比较靠谱一些,但是涉及到机械的响应的时间灵敏度。如果是通过显示屏,可能意义有限,时间分辨率可能不够,200Hz的显示器可能都不多。

      我是很想知道多久后人盯多久后会“看不到”。平常就算我们盯的再集中,眼睛还是不断的微小抖动,相当于不断的刷新。

      • 家园 自己9年前的工作了。回头看看,还是挺有意思。

        眼动补偿在2013年后我们放弃了。

        从根本上改以眼动不变(无关)的测量概念:一是技术本身的传承和发展,二是避开主流的技术选择,也就是专利壁垒,同时建立我们自己的专利壁垒。

        不过之前的工作还是一直发展着,只不过不再应用在眼动这一个应用上了。

      • 家园 眼动补偿是什么?能解释一下吗?
        • 家园 想象一下,你拿着摄像机拍飞机。

          如果你的手不动,摄像机不动,那么你会得到飞机从你的视野中从左到右飞过的画面。当然,哥看的不是飞机,哥看的是飞机留下的云迹。

          但是如果你的手,摄像机镜头跟着飞机的飞行轨迹转动,那么,你视野中的飞机就可能一直在你视野的中央,但是它的大小根据它距离你的远近在发生变化。

          如果你的镜头是可以无限缩放的,也可以保证你视野中的飞机大小基本不变。

          这些,就是运动补偿的问题。我们的人眼观察到飞机,人脑预估到飞机下一刻的位置,人手去移动摄像机,缩放镜头,以保证飞机在视野中的位置及大小。

          -----------------------

          在很多时候,我们拍照的条件并不很好。比如,光照不足,信号微弱,那么,这个时候就需要增强信号强度。但是通常增强信号强度的时候会连噪声也一起增强的。那么,一个简单的办法就是把若干图像叠加在一起 ---- 噪声加噪声,还是噪声。信号加信号,也还是信号。但是,这里信号增强的比例远大于噪声增强的比例。

          这里,就要求若干图像之间,不存在额外的因为物体运动而造成的偏差,或者,已经对信号作过运动补偿后再叠加,才可能把信号增强。

          --------------------------

          我们目前大多使用数码摄像头。往往我们拍一幅图片的时候,CCD/CMOS感应器需要一点时间,来把一个个的像素点的数据读出来,并且保存至内存当中。这个时间很短。但是,很多时候就在这么一点点地时间里,被拍照物体就已经发生过运动了。那么,这样拍下来的物体,就有个运动模糊的问题。在很多体育摄像中我们都可以看到这样的例子。要么是运动员不清楚,观众清楚,要么是运动员清楚,观众模糊。有没有可能在拍照的过程中把这个运动补偿掉呢?可以用超高速的摄像头,也可以用超高速的运动补偿器,当然,也可以在拍完后用数码后处理,作运动补偿 ---- 好像photoshop新推出的功能中有这个。

          -----------------------------------

          希望桥上兄能理解上面的解说。^_^

          • 家园 相位補償的問題

            1.

            运动补偿=伽利略变换, I would think

            [PDF]

            Download cviu05revised.pdf - Idiap Publications

            publications.idiap.ch/downloads/papers/2007/cviu05revised.pdf

            File Format: PDF/Adobe Acrobat - Quick View

            by I Laptev - Cited by 85 - Related articles

            Local Velocity-Adapted Motion Events for. Spatio-Temporal Recognition. Ivan Laptev a. Barbara Caputo b. Tony Lindeberg b a. IRISA/INRIA. Campus de ...

            2.

            "相位補償"

            "邁克森干涉儀也可以用來量測非脈衝光的時間同調長度。當我們改變干涉儀兩臂的長度

            時,兩道光束的光程差會因此產生差異,若光程差在同調長度之內,就可以量到干涉條紋,

            若光程差相距過大,超過了同調長度,干涉現象就會消失,因為兩道光的相位關係在同調長

            度之外會變得相當上確定。此處提到的量測結果是指合成的光向量場經過時間平均後,其強

            度會趨近一定值,向量場長度變化的頻率約為一般光頻1014Hz左右,而人的眼睛是看上出它

            的變化,於是我們在同調時間(或長度)外只會量到一個沒有明暗變化的定值"

            3.

            "人的眼睛 (=视网膜神经,视网膜上的感知器, I guess, not sure if author means that )是看上出它

            的變化", "我們在同調時間(或長度)外只會量到一個沒有明暗變化的定值"

            my understanding: our 人的眼睛 can only see

            同調時間(或長度)外, right?

            "光程差在同調長度之內,就可以量到干涉條紋", but our 人的眼睛 would not be able to see it, I would think.

            4.

            the context, thanks to 桥上

            "费了老劲把这一段翻出来了, [ 桥上 ] 桥上 "

            据说视网膜神经有雪崩式的放大反应所以可以探测到单光子2 三力思 字118 2012-08-24 23:13:32

            .. 谢谢兄台指点。jent 字54 2012-08-25 02:04:51

            ... google 一下3 三力思 字3749 2012-08-25 12:41:15

            .... 费了老劲把这一段翻出来了,1 桥上 字6143 2013-02-25 22:54:20

            5.

            I have very limited knowledge here, asking questions, kind of related to my "AI"

            research work.

            thanks for this post, and all the discussions, very helpful

            ---------

            PDF]

            講義

            phys171.phy.ntnu.edu.tw/photonic/index.php/downloads/.../1.html?...

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            個方向前進,最後到達屏幕(Screen)。相位補償玻片是為了補償光波在分光鏡中相對於另一. 軸所多走的光程差,必須放在分光鏡鍍膜的那一側(示意圖中橘線的部分)。

            • 家园 Hi,

              Sorry I haven't fully understood your problem.

              ^_^

              • Hi,
                家园 我没写清楚

                如果视网膜 here 是量子过程, or at least with some 量子成份, 那视网膜@this level至少不是经典物理(包括眼光学)only 可以描述解释的,then we would have some kind of 相位 (not in the sense of 经典物理) factor coming into our model, etc.

                all these 视网膜量子过程, like brain 量子过程 are very important, but their research are kind of "bottle necked" by the current 量測手段, etc, so, your type of work/research, would be very helpful.

                In addition to to the above, AI would benefit and likely move faster in a more software based model direction, as some kind of 腦外腦, to 補償 our own natural 腦;

                our current 腦 "macro-non-qm"physics/math model, some kind of 标量波动方程 at best I guess, can't really deal with 视网膜量子过程/brain 量子过程 and the information generated, and those 量子information are treated as white noise/本低noise, very likely by our brain 标量波动方程 which is very hard to do any upgrade, if ever possible, short term;

                in the process, we consume and waste a huge amount of energy as well, getting nothing back but entropy, and getting closer to the final exit..so we become very emotional, omg! in our 下意识, where we possibly have gauge theory model running, at least somewhere at humanity level, so humanity as a whole survives and progresses, moving forward.

                so, handicapped by our classical 标量波动方程 in the brain, we struggle in a 量子社会 speaking more or less variouse 量子語言, mis communications, conflicts@various level, etc, and we become very emotional, dis-organized, we start looking around for help: we turn to tg kind of 社会腦 in china, and "god" 社会腦 in india, and white house, wall street, NY times, hollywood etc 社会腦 in US, and what they have been accomplishing while collecting huge tax from society?

                their all kinds "壟斷寡斷" based 隐参数理论 models, as a human's some kind of social investment, profit return rates have been very low, compared to those physics/math sciences' contribution to our civilization.

                http://www.ccthere.com/alist/3847181

                so, perhaps, the next phase of humanity evolution is to introduce AI based and assisted 腦外腦 wireless global information network, not to replace the above mentioned 社会腦, but to compete with them and to innovate, and to cut the huge tax those 社会腦 collect from society, etc

                so, we will have some kind of global information capitalism, where "波函數自组织" accross industries, national borders, kind of like 量子化学 type of structure, jumping above our current 牛頓經典力學 kind of social structure.

                And in this information capitalism, "information" will be valued much more and "matter" 被輻射 and 折舊 by information constantly, with 可控相对论效应and/or量子效应 (x,t), etc.

                never say never?

                ----------quoted--------

                1.

                第十章几何光学眼光学. 隐藏>>. 上一内容下一内容回主目录?返回2012-7-7 1 光在传播过程中遇到的物体线度比波长大得多的情况下,光的波动性不明显,这时我们 ...

                2012年12月12日 – 用几何的方法研究光线进行的路线,不追究光的物理性质,叫几何光学。 光线实际上是光的传播方向,光在遇到两种介质的界面时会发生折射和反射, ...

                [PDF]

                人眼视觉光学波阵面像差的研究及进展

                file.lw23.com/.../194f6005-6434-424e-a293-7aec628f... - 轉為繁體網頁

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                由 王雁 著作 - 被引用 7 次 - 相關文章

                然而,基于几何光学原理对人眼光学系. 统特性的传统评价方法存在很大的局限性,直至近代物理学. 研究发现光具有波粒二重性。1665年牛顿基于光的直线传 ...


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                • 家园 But I need to understand:

                  What is your real problem ?

                  It might be a new phenomenon which has not been observed, or not been realized, or not been emphasized before; Also it might be a new explanation of a widely recognized phenomenon, but with new predictions, or with more beautiful theoretic framework, or with much less effort to understand.

                  It does not matter talking about the brain, or retina, with helps from quantum optics, or from classical optics. Similar to solve a linear equation, we may use a personal computer, a super-computer, or moreover, a brand new quantum computer system, to do it -- Just depends on how complex the problem is and how much resource we could spend.

                  Maybe I am wrong, but I really don't understand why you want to describe a so called "quantum brain"?

                  What is the gain from your description? Or what is the loss if we do not use your description?

                  • 家园 "合成的光向量場經過時間平均後,其強度會趨近一定值"

                    1.

                    "當我們改變干涉儀兩臂的長度

                    時,兩道光束的光程差會因此產生差異,若光程差在同調長度之內,就可以量到干涉條紋,

                    若光程差相距過大,超過了同調長度,干涉現象就會消失,因為兩道光的相位關係在同調長

                    度之外會變得相當上確定。此處提到的量測結果是指合成的光向量場經過時間平均後,其強

                    度會趨近一定值,向量場長度變化的頻率約為一般光頻1014Hz左右,而人的眼睛是看上出它

                    的變化,於是我們在同調時間(或長度)外只會量到一個沒有明暗變化的定值"

                    my original question:

                    "人的眼睛 can only see

                    同調時間(或長度)外, right?"

                    answer: yes, I guess, without much further researching.

                    "此處提到的量測結果是指合成的光向量場經過時間平均後,其強

                    度會趨近一定值,向量場長度變化的頻率約為一般光頻1014Hz左右,而人的眼睛是看上出它

                    的變化,"

                    "可见光的频率在3.9X10^14~8.6X10^14Hz之间"

                    綠光频率: about 5.77 x 10^14 per second

                    so far, based on the above, 经典眼光学 still works, 经典物理(包括眼光学)可以描述解释, I think.

                    高色溫 out of 可见光频率 range will damage our 錐細胞, 柱狀細胞 with 光电效应. 游離輻射, etc, I guess.

                    2.

                    about"视网膜神经有雪崩式的放大反应所以可以探测到单光子2 三力思", I have not read much on the subject, and my comments are guess based.

                    3.

                    about 视网膜量子过程, or 量子成份

                    like 量子 human brain, they are still wildly disputed, and I am a "firm" beliver of "量子 human brain" ,but I also agree that 量子 human brain/视网膜 theories are very weak on 實驗

                    data if there is any data at all.

                    I have read very little about 视网膜量子过程, or 量子成份.

                    量子 human brain, I wrote a little under

                    http://www.ccthere.com/alist/3830274


                    本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)
      • 家园 黑屋子里会有fixation的问题

        所以感觉到一但有光子进入眼底,是否会引起眼球fixation控制的反应。

        在正常光照下,人眼注视某个焦点时,其实也是有漂移的。

        目前我们只是做到了实时的运动检测。

        通过将实时 1666Hz 的运动检测数据与 10 Hz下全幅的眼底图像作出的运动检测数据作对照,以此证明运动检测的实时准确性 ---- 目前的累积误差有,约20微米。还不完全清楚究竟是我们的检测累积误差,还是 10 Hz下的运动检测误差。还须我们在美国的同事进一步验证,因为10 Hz下的运动检测是加州的同事提供的算法。

        眼动补偿是下一步要做的。不过还不清楚是放到加州那边做,还是在我们这边做。因为三个月之前一些同事一直怀疑这个实时的眼动检测究竟能不能做出来,所以补偿这个事情一直没有正式立项,而只是在讨论之中。现在好了,通过对目前所拥有的所有数据证明,这个实时的micro saccade检测是做得到的。

        We make the micro-saccade visible。

        现在轮到别的同事头大了。呵呵呵呵。

        我们是把全幅的眼底成像和实时的眼动检测绑在一起的,所以可以用眼底的视网膜结构定位。都用红外光源。

        -----------------------------------------------

        题外的话,不知道国内和国外几岁开始跟踪小孩的视力。前天给小孩做U7,就是第七次体检,在三岁的时候做。竟然是单眼视力检查和双眼立体视觉检查。

        • 家园 看帖子,你的背景是计算机,对眼动和视觉方面了解并不多

          通过对目前所拥有的所有数据证明,这个实时的micro saccade检测是做得到的。

          人眼即使认真注视的时候也是不断运动的。主要有三种注视眼动:microsaccade, drift, microtremor。 microsaccade可以简单说时想纠正drift,当然不是真能纠正。因为Microsaccades的大小是2-120 角分(1/30 - 2度),所以检测Microsaccades,高档的摄像眼动仪比如eyelink II就够用,传统上是用线圈眼动仪。microtremor的频率高可达170Hz左右,幅度小(角秒级)。这个你可能会更感兴趣,因为microtremor的变化可能用来检测Parkinson还有一些脑干系统的病变。不过,"1666Hz 的时间采样频率和纳米级别的空间位移精度"用在这上面还是overkill。

          人眼/脑系统对单光子有反应。

          视网膜上的视杆细胞对单光子有反应,神经系统则没这么灵敏,单光子产生的信号不足以产生足够的信噪比。至于人眼反应,不知道你说的什么?如果是说瞳孔反应,答案是否定的, 没那么灵敏。

          PS: "1666Hz 的时间采样频率和纳米级别的空间位移精度"是记录单眼还是同时记录双眼?

          • 家园 谢谢谢谢!我的背景不是视觉,是光学。

            见笑了。

            其实这项工作一开始的motivation是为眼底扫描而作的。眼底图像可以从眼底相机照相而来,也可以从眼底断层扫描而来。而后者总是面临着眼动补偿的问题。因为一幅眼底扫描由几百线(B-scan)组成,每条线由几百点组成,而每个点,也就是每一条A-scan,是若干次A-scan的叠加,而每次A-scan,都是几千个时间或者频率域采样点的信号 ---- 对高精度的眼底扫描镜而言,眼底运动检测 / 补偿是必须的。

            PS: 因为是和眼底相机绑定的。所以,只是对单眼眼底运动进行成像和分析。不同于基于瞳孔的视觉研究,这里还是对眼底的东西更关心些。不过,作视觉研究能否用眼底的信息呢?

            嗯,说多了,见笑。

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