Введение
Оптическая иллюзия – полосы Маха – это оптическая иллюзия, названная в честь физика Эрнста Маха. Она преувеличивает контраст между границами слегка различающихся оттенков серого, как только они соприкасаются, активируя механизм обнаружения границ в зрительной системе человека.
the shock wave pattern
Mach bands is an optical illusion named after the physicist Ernst Mach. It exaggerates the contrast between edges of the slightly differing shades of gray, as soon as they contact one another, by triggering edge detection in the human visual system.
Пояснение
Эффект полос Маха обусловлен пространственной фильтрацией с высоким усилением, выполняемой зрительной системой человека на канале яркости изображения, воспринимаемого сетчаткой. Мах описал этот эффект в 1865 году, предположив, что фильтрация происходит непосредственно в сетчатке посредством латерального торможения между нейронами. Эта гипотеза подтверждается наблюдениями в других (не зрительных) сенсорных системах, как отмечал фон Бекеши. Визуальный паттерн часто наблюдается на изогнутых поверхностях при определенном естественном освещении, поэтому возникновение фильтрации можно объяснить как результат усвоенной статистики изображений. Эффект фильтрации можно смоделировать как свертку трапециевидной функции, описывающей освещение, с одним или несколькими полосовыми фильтрами. Достаточно точное приближение достигается с помощью модели, использующей 9 чётных симметричных фильтров, масштабированных по октавам. Эффект не зависит от ориентации границы.
В радиологии
Это визуальное явление важно учитывать при оценке рентгеновских снимков зубов для выявления признаков кариеса, при котором изображения в оттенках серого зубов и костей анализируются на предмет аномальных изменений плотности. Ложноположительный рентгенологический диагноз кариеса может легко возникнуть, если врач не примет во внимание вероятность этой иллюзии. Полосы Маха проявляются вблизи металлических реставраций или ортодонтических аппаратов, а также на границе между эмалью и дентином. Полосы Маха также могут привести к ошибочной диагностике горизонтальных переломов корня из-за разной рентгенологической плотности зуба и кости. Эффект Маха также может привести к неверному диагнозу пневмоторакса, создавая темную линию по периферии легкого (в то время как при истинном пневмотораксе будет видна белая плевральная линия).
В компьютерной графике
Полосы Маха также могут возникать при разрыве производной градиента, визуальный эффект, часто встречающийся при линейной интерполяции интенсивностей, например, в затенении Гуро. Компьютерные системы обработки изображений используют обнаружение границ аналогично тому, как это делает мозг, применяя резкую маскировку для выделения границ на фотографиях, например.