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巴可 说医解惑|“眼见不一定为实”的马赫带效应

2023-10-29 21:54:21

  在设计领域,经常能看到将一组相近的颜色彼此相邻放置,就会有“并不存在”的阴影出现在两个对比色块相连接的边缘。其实图像并没有加入阴影,只是我们的眼睛产生了错觉。在医学成像领域,也会产生这种“眼见不一定为实”的现象。今天就和大家聊聊可能引起误诊的马赫带效应

  马赫带效应是指1868年奥地利物理学家恩斯特·马赫发现的当观察两块亮度不同的区域时,边界处亮度对比加强,使轮廓表现得特别明显。事实上,暗带和亮带在客观上都不存在,它们只是主观亮度的感受结果。生理学对马赫带效应的解释是:人类的视觉系统有增强边缘对比度的机制

  使用两张纸来隐藏除一个灰阶之外的所有灰色色块。你会发现你的眼睛已经添加了不存在的信息。当这个色块被其他边界对齐良好的色块包围时,你的视觉系统会在边界之前降低亮度,在边界之后增加亮度,如下图所示。

  放射科在日常工作中,经常能遇见马赫带效应图像。马赫条纹非常依赖于图像内容,应该使用实际图像进行评估。要观察的区域在对齐良好的几何边界周围具有缓慢变化的强度值。

  有限灰度等级 会导致连续灰阶 之间的对比度差异 。例如,对于一个8到8位系统,增加一位的数字驱动级别会导致亮度级别增加4个以上的最小可觉差。因此,打算在图像中逐步改变灰度并对其进行编码的区域,显示系统呈现了一种阶梯式方法。

  这种效应本身并不是马赫带,而是增加了人类系统被马赫带干扰的机会。

  由于 LCD 数字显示系统使用由黑色矩阵(每个像素周围的黑色边界)隔离的像素矩阵排列,更容易显示马赫带,因为人眼视觉更多地作用于定义良好的边界。

  高质量的医学图像在特定的区域会受到马赫条纹的影响,马赫赤带将显示为等亮度的等高线,就像地理地图上的等高线一样。