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Tecniche di elaborazione delle immagine Parte II: La percezione del colore Docente: Prof. Paolo Ugo Università Cà Foscari di Venezia.

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Presentazione sul tema: "Tecniche di elaborazione delle immagine Parte II: La percezione del colore Docente: Prof. Paolo Ugo Università Cà Foscari di Venezia."— Transcript della presentazione:

1 Tecniche di elaborazione delle immagine Parte II: La percezione del colore Docente: Prof. Paolo Ugo Università Cà Foscari di Venezia

2 IL MECCANISMO DELLA VISIONE UMANA

3 COLORE LUCE SENSAZIONE VISIVA SOGGETTIVA SENSI E INTERPRETAZIONE CONTESTO PERCETTIVO

4 Percezione visiva: 1.acquisizione immagine 2.elaborazione3.interpretazione

5 PERCEZIONE VISIVA ACQUISIZIONE IMMAGINI ELABORAZIONE DATI INTERPRETAZIONE OCCHIO E CERVELLO

6 Locchio umano: funzionamento Locchio umano, può per certi versi essere paragonato ad una macchina fotografica. Dispone, infatti, di: un obiettivo (il cristallino ); un sistema di regolazione dellapertura ( iride e pupilla ); una superficie sensibile alla luce su cui viene messa a fuoco limmagine (la retina ); una vera e propria camera oscura formata da un bulbo annerito allinterno, in modo che tutti i raggi vengano assorbiti e non influenzino negativamente la ricezione della retina.

7 Componenti fotografiche dellocchio Tessuti trasparenti per passaggio luce Fondo scuro per evitare riflessi interni Diaframma regolabile per dosare luce Lente a lunghezza focale (rifrazione) variabile Sistema di pulizia della superficie (lacrime) Meccanismi di posizionamento (muscoli extraoculari) Segnale in uscita: nervo ottico

8 Locchi = diottro ( cornea, umor acqueo e umor vitreo ) di indice di rifrazione lente biconvessa, il cristallino, di indice di rifrazione 1.44, in cui la curvatura della faccia anteriore può essere modificata dalla contrazione dei muscoli ciliari, variando in tal modo la distanza focale della lente. Cornea e cristallino formano nel loro insieme una lente convergente (con una distanza focale variabile fra 2.4 e 1.7 cm), che proietta sulla retina le immagini rimpiccolite e capovolte.

9 Retina = trasduttore attivo (parte del cervello) costituito da miliardi di recettori sensibili (pellicola o sensore digitale). I recettori non sono distribuiti omogeneamente, ma sono concentrati nella fovea. Le parti periferiche della retina percepiscono quando un oggetto entra nel campo visivo e determinano il movimento istintivo di testa ed occhio per centrare limmagine nella fovea.

10 Sorgente luminosa che stimola unarea retinica Cellule recettoriali segnali Assone del nervo ottico elettrodo

11 LUCE RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA LUNGHEZZA DONDA (tonalità del colore) AMPIEZZA (intensità luminosa)

12 …………un po di storia…. NEWTON ESPERIMENTO DEL PRISMA Luce bianca radiazione non monocromatica 1°modello di rappresentazione del colore

13 PERCEZIONE VISIVA UMANA DI TIPO SINTETICO Unica radiazione monocromatica Somma di più radiazioni PERDITA DI INFORMAZIONE SULLA LUNGHEZZA DONDA intensità della luce incidente e sensibilità recettori E possibile usare un unico fotorecettore ?????

14 È costituita da un epitelio pigmentato monostratificato e dallo strato nervoso che è sensibile alla luce. Nella parte più esterna della retina sono situate le cellule sensibili alla luce, i bastoncelli e i coni. La retina

15 PRIMI ANNI DELL800 - THOMAS YOUNG – TEORIA DELLA VISIONE - SVILUPPATA POI DA H. HELMHOLTZ- TEORIA TRICROMATICA DEL COLORE TRE TIPI DI FOTORECETTORI CONI S (short wavelength) Picco di assorbimento circa a 437 nm CONI M (middle wavelength Picco di assorbimento ca 533 nm CONI L (long wavelength Picco di assorbimento circa a 564 nm

16 Coni sensibili ai colori (visione diurna) e bastoncelli (visione notturna, in B&W)

17 CONI VISIONE DIURNA (fotopica) BASTONCELLI VISIONE NOTTURNA (scotopica) In entrambi i fotorecettori è presente: Segmento esterno Segmento interno Nucleo Terminale simpatico

18 PIGMENTO DI CONI E BASTONCELLI COSTITUITO DA: PROTEINA (OPSINA) + MOLECOLA DI 11-CIS RETINALE IODOPSINA (coni) RODOPSINA (bastoncelli) LUCE MODIFICAZIONE CONFORMAZIONALE ATTIVITA ENZIMATICA SEGNALE NERVOSO Se proteina e cofattore sono identici, perché i coni assorbono a lunghezze donda diverse???

19 CONI: Zona centrale della retina (fovea) Associazione uno ad uno con le fibre nervose acuità visiva BASTONCELLI: Zona periferica Legati a gruppi alle cellule nervose minor acuità visiva, maggiore sensibilità alla luce

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21 SENSIBILITA DEI CONI

22 I coni S,M,L, sono presenti in proporzioni relative diverse nella retina: coni S: 3-5% dei coni foveali, 15% dei coni ai lati della fovea e 8% nelle altre regioni coni M e L: difficili da distinguere

23 VISIONE TRICROMATICA DA UN PUNTO DI VISTA EVOLUTIVO Proteine che costituiscono i pigmenti derivino da un comune gene progenitore che ha prodotto gli altri SI SUPPONE CHE: Meccanismo di duplicazione genica 1.Rodopsina + progenitore del gene codificante per i tre pigmenti 2.Rod+gene codificante per il pig. Blu + progenitore del gene codificante per i restanti 2 pigmenti 3.Duplicazione dellultimo gene progenitore

24 Grado di somiglianza tra geni è proporzionale al tempo intercorso dalla loro separazione sequenze aminoacidiche dei pigmenti sensibili al verde e al rosso sono identiche al 96% origine piuttosto recente il grado di somiglianza per i geni del blu e Rosso/verde è pari al 43%.

25 ANOMALIE DELLA VISIONE CROMATICA DALTONISMO pratanopiadeuteranopia tritanopia

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28 La rodopsina Quando la luce viene assorbita dal pigmento produce una modificazione conformazionale della molecola di retinale associata all'opsina che passa dalla forma «cis» alla forma «trans», il cui ingombro sterico è minore. Ciò da il via ad una specifica attività enzimatica dellopsina associata che cessa con il ripristino del pigmento nello stato di partenza. Le molteplici reazioni chimiche che avvengono finiscono con la produzione di un segnale nervoso.

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30 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1967 "for their discoveries concerning the primary physiological and chemical visual processes in the eye" Ragnar Granit Haldan Keffer Hartline George Wald

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33 Meccanismo fototrasduttivo della visione La retina agisce da fototrasduttore, vale a dire permette la trasformazione dellenergia luminosa dei fotoni in impulsi elettrici, i quali vengono convogliati, già parzialmente elaborati, al cervello: tale passaggio da segnale luminoso a segnale elettrico si chiama fototrasduzione.

34 Curiosità: La visione dei gatti Normalmente la luce che sfugge, quando è assorbita da un bastoncello sensibile, trapassa la retina e si perde; dietro la retina di un gatto esiste un tessuto che fa da specchio naturale, che si chiama tapetum (tappeto lucido): esso riflettendo la luce dispersa verso l'occhio, permette di recuperare il fascio luminoso verso la cellula nervosa e questo aiuta il gatto a ricevere un'immagine accettabile della preda attribuendole la caratteristica lucentezza degli occhi, come ad altri animali notturni.

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