Психология зрительного восприятия неоднородности свойств объекта в системах неразрушающего контроля

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Медицина


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ПСИХОЛОГИЯ ЗРИТЕЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ СВОЙСТВ ОБЪЕКТА В СИСТЕМАХ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ К. Г. Секарин, В. А. Трофимов, Л.П. Шарок
В статье рассматриваются особенности психологического восприятия информации в системах неразру-шающего контроля качества изделий основанных на визуальном восприятии объекта. Установленные факты предлагается учитывать при разработке подобного рода устройств с целью повышения достоверности информации об объекте.
Введение
Многие пространственно-распределенные объекты, например, морская или земная поверхности, широкоформатные листовые материалы обладают пространственной неоднородностью отражающих свойств, что дает возможность построить на этой основе визуальные системы качественной и количественной оценки различных их технических характеристик. Такого рода информация позволяет оценить урожайность пахотных земель, экологические характеристики морской поверхности, неоднородность качества тканых и нетканых материалов и многое другое. Визуальные системы контроля качества подразделяются на системы непосредственного наблюдения контролируемых поверхностей невооруженным глазом либо на системы, использующие электрооптическое преобразование информации. И в том, и другом случае в процессе контроля необходимо присутствие оператора, принимающего непосредственное участие в определяющем решении. При вынесении решения особое значение приобретает психология зрительного восприятия информации, при недостаточном внимании к которой со стороны приборостроителей возможны серьезные ошибки с большим отрицательным экономическим эффектом. Анализ этих факторов и выработка рекомендаций, снижающих возможность экономических потерь, являются актуальной задачей.
Анализ психологических факторов зрительного восприятия
В визуальных системах неразрушающего контроля качества изделий обнаруживаемое нарушение качества связано с параметрами регистрируемой глазом световой волны и с психологическими особенностями восприятия их различия. Для различения двух, например, отраженных от контролируемого объекта излучений требуется заведомо большая разница их энергий, чем та, которая обеспечивает обнаружение излучения. При обнаружении различие приращения ощущения должно превышать некоторый порог различения, служащий мерой приращения зрительного ощущения, и пороги восприятия светлоты, цветового тона и насыщенности. Распознавание неоднородности, или отнесение ее к определенной категории, происходит как бы на втором этапе. Оно представляет собой сравнение стимула с той информацией, которая получена о нем ранее и хранится в долговременной памяти в закодированном виде. За процессом сравнения следует принятие решения — выбор из множества актуализированных кодов такого, который в наибольшей степени соответствует данному стимулу. Этот факт важен при определении требований, предъявляемых к оператору-контролеру. и может быть связан с его трудовым стажем и опытом работы в области контролируемого процесса. Первичный анализ стимула и кодирование сигнала осуществляют рецепторные клетки, после чего закодированный сигнал передается по сенсорным нервам к нервному центру в спинном или головном мозгу. Сигнал продолжает путь по спинному мозгу, а затем идет по двум различным путям: один ведет к коре головного мозга через таламус, а другой, более диффузный, проходит через фильтр ретикулярной формации, которая поддерживает кору в бодрствующем состоянии и решает, достаточно ли ва-
жен сигнал, чтобы его расшифровкой занялась кора. Если сигнал будет сочтен важным, начнется сложный процесс, который и приведет к восприятию в собственном смысле этого слова. Этот процесс предполагает изменение активности многих тысяч нейронов коры головного мозга, которые должны будут структурировать и организовать сенсорный сигнал, чтобы придать ему смысл. По мере поступления новых сведений они будут связываться со следами сходных событий, сохранившимися в памяти. Если сигнал оказывается похожим на что-то уже известное, восприятие приводит к узнаванию. В противном случае оно выражается в осознании какого-то нового аспекта реальности, фиксации его в памяти и создании новых следов, которые в свою очередь будут укреплены другими актами узнавания [1].
Органы чувств находятся под непрерывным воздействием раздражителей. Мозгу, который должен перерабатывать получаемые сигналы, может угрожать перегрузка информацией, когда он не успевал бы ее сортировать и упорядочивать, если бы не было регулирующих механизмов, которые поддерживают количество раздражителей на более или менее постоянном приемлемом уровне.
Первый из этих регулирующих механизмов действует в самих рецепторах. Речь идет о сенсорной адаптации, которая осуществляется в рецепторных клетках глаз. Она уменьшает их чувствительность к повторяющимся или длительно воздействующим стимулам. Таким образом, когда раздражение становится постоянным, рецепторы перестают на него реагировать: чем слабее стимул, тем скорее наступает адаптация.
Другой регулирующий механизм находится в основании мозга, в ретикулярной формации. Он вступает в действие в случае более сложной стимуляции, которая не столь важна для той деятельности, которой он в данное время занят. Речь идет о привыкании, когда некоторые раздражители становятся настолько привычными, что перестают влиять на активность высших отделов мозга: ретикулярная формация выполняет функцию фильтра и блокирует передачу соответствующих импульсов, чтобы они не «загромождали» сознание.
Ограничение возможности одновременного восприятия нескольких независимых между собой сигналов, информация о которых поступает из внешней и внутренней среды, связано с основной характеристикой внимания — его фиксированным объемом. Важной и определяющей особенностью объема внимания является то, что он практически не поддается регулированию при обучении и тренировке. Ограниченность объема воспринимаемой и перерабатываемой информации заставляет непрерывно дробить на части поступающую информацию и определять последовательность (очередность) анализа среды. Избирательность внимания, его направление характеризуют две группы факторов. К первой относят факторы, характеризующие структуру внешних раздражителей. К ним причисляются физические параметры сигнала, например интенсивность, поляризация, сложность, новизна или частота его появления. Если в поле восприятия появляется сигнал, обладающий либо большой интенсивностью, чем другие, либо большой новизной, то этот раздражитель автоматически привлечет внимание. Ко второй группе относят факторы, характеризующие деятельность самого оператора. Выбор информации больше всего зависит от потребностей, интересов, эмоционального состояния и актуальности данной информации. [2]
Восприятие обладает такими характеристиками, как константность, предметность, целостность, обобщенность, которые делают его относительно независимым от постоянно изменяющейся среды. Из этих характеристик восприятия в системах неразрушающего контроля особое значение принимает предметность. Предметность перцептивного образа (неоднородности) проявляется в том, что объект воспринимается как обособленное в пространстве и во времени отдельное физическое тело. При этом вся наблюдаемая человеком действительность разделяется на две неравные по значимости части: одна — предмет (неоднородность) — воспринимается как конкретное, четко очерченное, расположенное на переднем плане замкнутое целое, а вторая — фон (контролируемая поверхность, подстилающая среда) — как более аморфное, неопределенное, расположенное позади предмета и
неограниченное поле. Таким образом, воспринимаемая реальность всегда разделяется как бы на два слоя: на фигуру — образ предмета, и фон — образ окружающего предмет пространства. При равных условиях наблюдения поверхность с четкими границами, обладающая меньшей площадью, стремится приобрести статус фигуры, и тогда все, окружающее ее, воспринимается как фон. Границу между фоном и фигурой обычно относят к фигуре, а не к фону, который в общем случае может быть необозримым.
Большое значение имеет степень контрастности: если она мала, то фигура сливается с фоном и остается невоспринятой. Различают два вида контраста: прямой, когда предмет темнее фона, и обратный, когда предмет ярче фона. Количественно величина контраста оценивается как отношение разности яркости предмета и фона к большей яркости,
к _ вф — вп (1)
кпр _-----(!)
вф
к _ вп — вф (2)
кобр _-----(2)
впр
где ВФ и ВП — яркость фона и предмета.
Оптимальной для достоверного восприятия величина контраста считается равной 0,60−0,95. Для оценки нормальной видимости предметов используется понятие порогового контраста, который равен
к вф — вп (3)
кпр-----(3)
вф
где Впор — пороговая разность яркости, т. е. минимальная разность яркости предмета и фона, впервые обнаруживаемая глазом- а — угловой размер наблюдаемого объекта. Для нормальной видимости величина контраста должна быть больше Кпор в 10−15 раз. Предметы с большими размерами видны при меньших контрастах, а при увеличении яркости уменьшается значение порогового контраста.
На условия видимости предметов большое влияние оказывает величина внешней освещенности. В зрительном поле, содержащем несколько объектов, те из них, которые расположены наиболее близко друг к другу, визуально могут восприниматься целостно, как один объект [3].
Важной характеристикой перцептивного образа неоднородности является его обобщенность. Она означает отнесенность каждого образа к некоторому классу объектов, имеющему название в соответствующей классификации, что в значительной степени связано с опытом оператора. По мере расширения опыта восприятия образ, сохраняя свою индивидуальность и отнесенность к конкретной неоднородности, причисляется к все большей совокупности неоднородностей определенной категории, т. е. классифицируется. Именно классификация обеспечивает надежность правильного узнавания объекта независимо от его индивидуальных особенностей и искажений, не выводящих объект за пределы класса. Если объект по отдельным своим качествам отнесен к данному классу, то с определенной вероятностью можно ожидать, что он обладает и другими свойствами, характерными для этого класса.
Между характеристиками восприятия есть сходство, которое придает образу независимость от условий восприятия и искажений. Такая организация восприятия позволяет гибко и адекватно взаимодействовать с объектами исследования.
В системах контроля неоднородности окраски, например, ткани особое значение принимает цветовой контраст, связанный со зрительной индукцией, состоящей в том, что свет, упавший на некоторую площадку сетчатки, вызывает не только ее реакцию, но и действует на участки, расположенные рядом с ней. Реакции участков, находящихся рядом с освещаемой площадкой, могут при этом как усиливаться (положительная индукция), так и ослабляться (отрицательная индукция).
Если хроматическую или ахроматическую фигуру поместить на фон, имеющий тот или иной цвет, то будет наблюдаться цветовой контраст. Так, серая фигура на красном фоне приобретает зеленоватый оттенок, на синем — желтоватый. Желтая фигура на красном фоне зрительно становится зеленоватой, на зеленом — оранжевой, и т. д. В общем случае в результате одновременного контраста индуктируемый цвет сдвигается в сторону наибольшего отличия от индуктирующего: темно-серый цвет темнеет на светлом фоне, желтый на красном зеленеет. Индуктированный цвет приблизительно дополнителен к индуктирующему. Соотношение между цветами можно обозначить как АХ = Хд — ХИ, где ХИ — длина волны излучения, имеющего цвет, неотличимый от индуктированного, а Хд — от дополнительного к индуктированному. Если эта разность равна нулю, то цвета дополнительны: Хд и ХИ совпадают. Если значение АХ отрицательно, то ХИ & gt- Хд, и, наоборот, ХИ & lt- Хд, при положительном значении АХ.
При последовательном действии на глаз излучений можно наблюдать явление последовательного контраста, которое заключается в том, что зрительное ощущение сохраняется в течение некоторого времени после того, как прекращено облучение сетчатки. Последовательный образ, который остается после непосредственного действия излучения, может быть положительным и отрицательным. Положительные образы возникают тогда, когда в течение короткого времени рассматривается яркий объект. Если после этого закрыть глаза, то появятся светящиеся пятна, которые будут сохраняться в течение нескольких секунд. Если же экспозиция более длительна, формируется отрицательный последовательный образ. Индуцирующий цвет, вызвавший последовательный образ, и индуцируемый цвет образа при последовательном контрасте, как и при одновременном, приблизительно дополнительны. Приблизительная дополнительность цветов соблюдается только вблизи длин волн 500−570 (нм). [4]
Таким образом, психология зрительного восприятия непосредственно влияет на качество работы оператора, а значит, и на результат контроля.
Заключение
Рассмотренные аспекты психологии зрения человека играют важную роль при организации визуального контроля качества изделий. Стремление разработать объективные методы лишь в некоторой степени снижает остроту проблемы контроля. Сравнение эффективности контроля на единицу материальных затрат при визуальном контроле в подавляющем большинстве примеров преобладает перед различными объективными методами и тем самым в значительной степени определяет их широкое применение.
Изложенный материал лишь частично отображает сложность зрительного восприятия окружающего мира, но даже из его основ вытекают рекомендации, существенно снижающие вероятность ошибки принятия правильного решения. При проектировании контролирующей техники и организации технологии визуального контроля учет рассмотренных особенностей психологии зрения человека может существенно повысить надежность и достоверность информации о контролируемом объекте при снижении затрат на его организацию.
Литература
1. Барабанщиков В. А., Взаимосвязь движений глаз и зрительного восприятия: новый методический подход. — М: Наука, 1989.
2. Грановская Р. М. Элементы практической психологии. — Л.: ЛГУ, 1988.
3. Ломов Б. В. Основы инженерной психологии. — М.: Высшая школа, 1986.
4. Шашлов Б. А. Цвет и цветовоспроизведение. — М.: Книга, 1986.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой