Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2014-01-21T20:51:32Z
No. of bitstreams: 2
license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5)
Dissertacao_EntropiaConjuntaEspaco.pdf: 9261515 bytes, checksum: 926c47da037adbe378be4cd95f2fe327 (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos(edisangela@ufpa.br), reason: on 2014-01-21T20:53:31Z (GMT) / Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2014-01-22T18:12:56Z
No. of bitstreams: 2
license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5)
Dissertacao_EntropiaConjuntaEspaco.pdf: 9261515 bytes, checksum: 926c47da037adbe378be4cd95f2fe327 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2014-01-28T12:39:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2
license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5)
Dissertacao_EntropiaConjuntaEspaco.pdf: 9261515 bytes, checksum: 926c47da037adbe378be4cd95f2fe327 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-28T12:39:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2
license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5)
Dissertacao_EntropiaConjuntaEspaco.pdf: 9261515 bytes, checksum: 926c47da037adbe378be4cd95f2fe327 (MD5)
Previous issue date: 2013 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / FADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste estudo foi estimar a entropia conjunta do sistema visual humano no domínio do espaço e no domínio das freqüências espaciais através de funções
psicométricas. Estas foram obtidas com testes de discriminação de estímulos com
luminância ou cromaticidade moduladas por funções de Gábor. A essência do método
consistiu em avaliar a entropia no domínio do espaço, testando-se a capacidade do sujeito
em discriminar estímulos que diferiam apenas em extensão espacial, e avaliar a entropia no
domínio das freqüências espaciais, testando-se a capacidade do sujeito em discriminar
estímulos que diferiam apenas em freqüência espacial. A entropia conjunta foi calculada,
então, a partir desses dois valores individuais de entropia. Três condições visuais foram
estudadas: acromática, cromática sem correção fina para eqüiluminância e cromática com
correção para eqüiluminância através de fotometria com flicker heterocromático. Quatro
sujeitos foram testados nas três condições, dois sujeitos adicionais foram testados na
condição cromática sem eqüiluminância fina e um sétimo sujeito também fez o teste
acromático. Todos os sujeitos foram examinados por oftalmologista e considerados
normais do ponto de vista oftálmico, não apresentando relato, sintomas ou sinais de
disfunções visuais ou de moléstias potencialmente capazes de afetar o sistema visual. Eles
tinham acuidade visual normal ou corrigida de no mínimo 20/30. O trabalho foi aprovado
pela Comissão de Ética em Pesquisa do Núcleo de Medicina Tropical da UFPA e obedeceu
às recomendações da Declaração de Helsinki. As funções de Gábor usadas para modulação
de luminância ou cromaticidade compreenderam redes senoidais unidimensionais
horizontais, moduladas na direção vertical, dentro de envelopes gaussianos bidimensionais
cuja extensão espacial era medida pelo desvio padrão da gaussiana. Os estímulos foram
gerados usando-se uma rotina escrita em Pascal num ambiente Delphi 7 Enterprise. Foi
utilizado um microcomputador Dell Precision 390 Workstation e um gerador de estímulos
CRS VSG ViSaGe para exibir os estímulos num CRT de 20”, 800 x 600 pixels, 120 Hz,
padrão RGB, Mitsubishi Diamond Pro 2070SB. Nos experimentos acromáticos, os
estímulos foram gerados pela modulação de luminância de uma cor branca correspondente
à cromaticidade CIE1931 (x = 0,270; y = 0,280) ou CIE1976 (u’ = 0,186; v’= 0,433) e
tinha luminância média de 44,5 cd/m2. Nos experimentos cromáticos, a luminância média
foi mantida em 15 cd/m2 e foram usadas duas series de estímulos verde-vermelhos. Os
estímulos de uma série foram formados por duas cromaticidades definidas no eixo M-L do
Espaço de Cores DKL (CIE1976: verde, u’=0,131, v’=0,380; vermelho, u’=0,216,
v’=0,371). Os estímulos da outra série foram formados por duas cromaticidades definidas
ao longo de um eixo horizontal verde-vermelho definido no Espaço de Cores CIE1976
(verde, u’=0,150, v’=0,480; vermelho, u’=0,255, v’=0,480). Os estímulos de referência
eram compostos por redes de três freqüências espaciais diferentes (0,4, 2 e 10 ciclos por
grau) e envelope gaussiano com desvio padrão de 1 grau. Os estímulos de testes eram
compostos por uma entre 19 freqüências espaciais diferentes em torno da freqüência
espacial de referência e um entre 21 envelopes gaussianos diferentes com desvio padrão
em torno de 1 grau. Na condição acromática, foram estudados quatro níveis de contraste de
Michelson: 2%, 5%, 10% e 100%. Nas duas condições cromáticas foi usado o nível mais
alto de contraste agregado de cones permitidos pelo gamut do monitor, 17%. O
experimento consistiu numa escolha forçada de dois intervalos, cujo procedimento de
testagem compreendeu a seguinte seqüência: i) apresentação de um estímulo de referência
por 1 s; ii) substituição do estímulo de referência por um fundo eqüiluminante de mesma
cromaticidade por 1 s; iii) apresentação do estímulo de teste também por 1 s, diferindo em
relação ao estímulo de referência seja em freqüência espacial, seja em extensão espacial,
com um estímulo sonoro sinalizando ao sujeito que era necessário responder se o estímulo
de teste era igual ou diferente do estímulo de referência; iv) substituição do estímulo de
teste pelo fundo. A extensão espacial ou a freqüência espacial do estímulo de teste foi
mudada aleatoriamente de tentativa para tentativa usando o método dos estímulos
constantes. Numa série de 300 tentativas, a freqüencia espacial foi variada, noutra série
também de 300 tentativas, a extensão espacial foi variada, sendo que cada estímulo de
teste em cada série foi apresentado pelo menos 10 vezes. A resposta do indivíduo em cada
tentativa era guardada como correta ou errada para posterior construção das curvas
psicométricas. Os pontos experimentais das funções psicométricas para espaço e
freqüência espacial em cada nível de contraste, correspondentes aos percentuais de acertos,
foram ajustados com funções gaussianas usando-se o método dos mínimos quadrados. Para
cada nível de contraste, as entropias para espaço e freqüência espacial foram estimadas
pelos desvios padrões dessas funções gaussianas e a entropia conjunta foi obtida
multiplicando-se a raiz quadrada da entropia para espaço pela entropia para freqüência
espacial. Os valores de entropia conjunta foram comparados com o mínimo teórico para
sistemas lineares, 1/4π ou 0,0796. Para freqüências espaciais baixas e intermediárias, a
entropia conjunta atingiu níveis abaixo do mínimo teórico em contrastes altos, sugerindo
interações não lineares entre dois ou mais mecanismos visuais. Este fenômeno occorreu em
todas as condições (acromática, cromática e cromática eqüiluminante) e foi mais acentuado
para a frequência espacial de 0,4 ciclos / grau. Uma possível explicação para este
fenômeno é a interação não linear entre as vias visuais retino-genículo-estriadas, tais como
as vias K, M e P, na área visual primária ou em níveis mais altos de processamento neural. / The objective of this study was to estimate the joint entropy of the human visual
system in the domains of space and spatial frequency by using psychometric functions. The
psychometric functions were obtained from stimulus discrimination that had luminance or
chromaticity modulated by Gábor functions. The method consisted in evaluating the
entropy in the space domain by testing subject capacity to discriminate stimuli that differed
only in their spatial extent and in evaluating the entropy in the spatial frequency domain by
testing subject capacity to discriminate stimuli that differed only in their spatial frequency.
The joint entropy was then estimated from these two individual entropy values. Three
visual conditions were studied: achromatic, chromatic without fine tuning correction of
equiluminance, and chromatic with full equiluminance correction by using heterochromatic
flickker photometry. Four subjects were tested in all conditions, two additional subjects
were tested in the chromatic condition without fine equiluminance adjustment and a
seventh subject also performed the acrhomatic test. All subjects were examined by an
ophthalmologist, their eyes and visual system were considered normals, and presented no
report, symptoms or signs of visual dysfunctions or diseases that could have affected their
visual system. The subjects had their normal or corrected visual acuity of 20/30 minimum.
The work was approved by the Comissão de Ética em Pesquisa (Núcleo de Medicina
Tropical, UFPA) and followed the recomendations of the Helsinki Declaration. The Gábor
functions used for luminance or chromaticity modulation comprised unidimensional
horizontal sinusoidal gratings, modulated in the vertical direction, with bidimensional
Gaussian envelopes whose spatial extent was measured by their standard deviation. Stimuli
were generated by using a software written in Pascal in a Delphi 7 Enterprise environment.
A Dell Precision 390 Workstation was used together with a CRS VSG ViSaGe stimulus
generator to display the stimuli in a CRT monitor, 20”, 800 x 600 pixels, 120 Hz, RGB,
Mitsubishi Diamond Pro 2070SB. In the achromatic experiments, the stimuli were
generated by white luminance modulation (CIE1931: x = 0.270, y = 0.280; CIE1976: u’ =
0.186, v’ = 0.433), 44,5 cd/m2 mean luminance. In the chromatic experiments, mean
luminance was kept in 15 cd/m2, and two series of red-green stimuli were used. In the first
series, two chromaticities defined on the M-L axes of the DKL color space were used
(CIE1976: green, u’=0.131, v’=0.380; red, u’=0.216, v’=0.371). In the second series, two
chromaticities were defined along a red-green horizontal axis across the CIE1976 color
space (CIE1976: green, u’=0.150, v’=0.480; red, u’=0.255, v’=0.480). Throughout the
experiment, the reference stimuli comprised gratings with three different spatial
frequencies (0.4, 2, and 10 cycles per degree) and a Gaussian envelope with 1 degree
standard deviation. The test stimuli comprised 19 different spatial frequencies in the region
of the reference spatial frequency and 21 different Gaussian envelopes in the region of the
reference standard deviation. In the achromatic condition, four levels of Michelson contrast
were studied: 2%, 5%, 10% e 100%. In the two chromatic conditions, the highest level of
pooled cone contrast allowed by the CRT gamut was used, 17%. The procedure consisted
of a two interval forced choice with the following steps: i) 1 s display of the reference
stimulus; ii) 1 s replacement of the reference stimulus by a background with the same
luminance and chromaticity; iii) 1 s display of the test stimulus which differed from the
reference stimulus either in spatial frequency or spatial extent, together with a beep to tell
the subject that it was now neccessary to provide a response if the two stimuli were equal
or different; iv) replacement of the test stimulus by the background. The spatial extent or
spatial frequency of the test stimulus was randomly changed from trial to trial by usind the
method of constant stimuli. In a series comprising 300 trials, the spatial frequency was
changed while in another series also comprising 300 trials, the spatial extent was changed,
each test stimulus in each series being displayed at least 10 times. The subject response in
every trial was stored as correct or incorrect for further use to estimate the psychometric
function. The experimental data of the psychometric functions for spatial extent and spatial
frequency at each contrast level, which corresponded to percent of correct responses, were
fitted with Gaussian functions using the Least Square Method. For each contrast level, the
spatial extent entropy and spatial frequency entropy were estimated from the standard
deviations of these Gaussian functions. The joint entropy was then calculated by
multiplying the square root of the spatial extent entropy by the spatial frequency entropy.
The joint entropy values were compared with the theoretical minimum predicted for linear
systems, 1/4π or 0.0796. For low and intermediate spatial frequencies at high contrasts, the
joint entropy reached very low levels, below this minimum, suggesting that there were
nonlinear interactions between two or more visual mechanisms. This phenomenon
occurred in all conditions (achromatic, chromatic, and chromatic with fine equiluminance
adjustment) and was more pronounced for spatial frequency 0.4 cycles / degree. A possible
explanation for this phenomenon is the occurrence of nonlinear interactions between the
retino-geniculo-striate visual pathways, such as the K, M, and P pathways, in the primary
visual area or in higher levels of neural processing of visual information.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpa.br:2011/4666 |
| Date | 06 December 2013 |
| Creators | SILVEIRA, Vladímir de Aquino |
| Contributors | SOUZA, Givago da Silva |
| Publisher | Universidade Federal do Pará, Programa de Pós-Graduação em Neurociências e Biologia Celular, UFPA, Brasil, Instituto de Ciências Biológicas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPA, instname:Universidade Federal do Pará, instacron:UFPA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0108 seconds