Войти
Изображение Green Sea Shell 
Пространственно-частотное представление изображения Green Sea Shell Изображение и его пространственные частоты: величина частотной области масштабируется по логарифмической шкале, нулевая частота находится в центре. Следует отметить кластеризацию контента на более низких частотах, типичное свойство естественных изображений. В математике, физике и инженерии, пространственная частота является характеристикой любой структуры, которая является периодической по положению в пространстве. Пространственная частота - это мера того, как часто синусоидальные компоненты (как определено преобразованием Фурье ) структуры повторяются на единицу расстояния. Единица измерения SI пространственной частоты составляет циклов на м. В приложениях обработки изображений пространственная частота часто выражается в единицах циклов на мм или эквивалентных парах линий на мм.
В волновой механике пространственная частота обычно обозначается 
Аналогично, угловое волновое число 
При исследовании зрительного восприятия, синусоидальные решетки часто используется для исследования возможностей зрительной системы . В этих стимулах пространственная частота выражается как количество циклов на градус из угла зрения. Синусоидальные решетки также отличаются друг от друга по амплитуде (величине разницы в интенсивности между светлыми и темными полосами) и углу наклона.
Пространственно-частотная теория относится к теории, согласно которой зрительная кора оперирует кодом пространственной частоты, а не кодом прямых краев. и линии, выдвинутые Hubel и Wiesel на основе ранних экспериментов с нейронами V1 у кошек. В поддержку этой теории находится экспериментальное наблюдение, что нейроны зрительной коры еще более устойчиво реагируют на синусоидальные решетки, которые расположены под определенными углами в их рецептивных полях, чем на края или стержни. Большинство нейронов первичной зрительной коры лучше всего реагируют, когда синусоидальная решетка определенной частоты представлена под определенным углом в определенном месте поля зрения. (Однако, как отметил Теллер (1984), вероятно, неразумно рассматривать самую высокую частоту возбуждения конкретного нейрона как имеющую особое значение с точки зрения его роли в восприятии конкретного стимула, учитывая, что нейронный код известно, что это связано с относительной скоростью стрельбы. Например, при цветовом кодировании трех колбочек в сетчатке человека нет особого значения для колбочки, которая стреляет сильнее всего - важна относительная скорость стрельбы всех трех одновременно Теллер (1984) аналогичным образом отметил, что высокая частота возбуждения в ответ на конкретный стимул не должна интерпретироваться как указание на то, что нейрон каким-то образом специализирован для этого стимула, поскольку существует неограниченный класс эквивалентности стимулов, способных производить схожую скорость возбуждения.)
Теория пространственно-частотного зрения основана на двух физических принципах:
Теория (для которой еще предстоит разработать эмпирическую поддержку) утверждает, что в каждом функциональном модуле зрительной коры, Фурье-анализ выполняется на рецептивном поле, и предполагается, что нейроны в каждом модуле выборочно реагируют на различные ориентации и частоты синусоидальных решеток. Когда все нейроны зрительной коры, на которые влияет определенная сцена, реагируют вместе, восприятие сцены создается суммированием различных синусоидальных решеток. (Эта процедура, однако, не решает проблему организации продуктов суммирования в числа, основания и т. Д. Она эффективно восстанавливает исходное (до анализа Фурье) распределение интенсивности фотонов и длин волн в проекции сетчатки., но не добавляет информации к этому исходному распределению. Таким образом, функциональное значение такой гипотетической процедуры неясно. Некоторые другие возражения против "теории Фурье" обсуждаются Westheimer (2001)). Обычно не известно об отдельных компонентах пространственной частоты, поскольку все элементы по существу смешаны вместе в одно гладкое представление. Однако компьютерные процедуры фильтрации могут использоваться для деконструкции изображения на его отдельные пространственно-частотные компоненты. Исследования по обнаружению пространственной частоты зрительными нейронами дополняют и расширяют предыдущие исследования с использованием прямых краев, а не опровергают их.
Дальнейшие исследования показывают, что разные пространственные частоты передают разную информацию о появлении стимула. Высокие пространственные частоты представляют резкие пространственные изменения в изображении, например края, и обычно соответствуют естественной информации и мелким деталям. М. Бар (2004) предположил, что низкие пространственные частоты представляют глобальную информацию о форме, такую как общая ориентация и пропорции. Известно, что быстрое и специализированное восприятие лиц больше зависит от информации с низкой пространственной частотой. В общей популяции взрослых порог пространственной частотной дискриминации составляет около 7%. У людей с дислексией он часто хуже.
