Simulation of optical and physiological phenomena of the human vision

O ganho crescen te de desempenho nos computadores modernos tem impulsionado os trabalhos científicos nas áreas de simulação computacional. Muitos autores utilizam em suas pesquisas ferramentas comerciais que limitam seus trabalhos ao esconder os algoritmos internos destas ferramentas e dificultam a adição de dados in-vivo nestes trabalhos. Este trabalho explora esta lacuna deixada por aqueles autores. Elaboramos um arcabouço computacional capaz de reproduzir os fenômenos óticos e fisiológicos do sistema visual. Construímos com superfícies quádricas os modelos esquemáticos do olho humano e propomos um algoritmo de traçado de raio realístico. Então realizamos um estudo nos modelos esquemáticos e a partir deles mais a adição de dados in-vivo obtidos de um topógrafo de córnea extraímos informações óticas destes modelos. Calculamos os coeficientes e Zernike dos modelos para tamanhos diversos de pupila e obtivemos medidas de aberração do olho humano. Os resultados encontrados estão de acordo com os trabalhos relacionados e as simulações com dados in-vivo estão consoantes com as produzidas por um aparelho de frente de onda comerciais. Este trabalho é um esforço em aproveitar as informações adquiridas pelos equipamentos modernos de oftalmologia, além de auxiliar o entendimento de sistemas visuais biológicos acabam também em auxiliar a elaboração de sistemas de visão artificial e os projetistas de sistemas óticosThe increase in performance of the modern computers has driven scientific work in the areas of computer simulation. Many authors use in their research commercial tools that use embedding algorithms, which sources are not provided, and it makes harder and sometimes impossible, the development of novel theories or experiments. This work explores this gap left for those authors. We present a computational framework capable to reproduce the optical and physiological phenomena of the human visual system. We construct schematical models of the human eye from quadrics surfaces and consider an algorithm of realistic ray tracing. Afterward, we performed a study on schematics models and in addition we introduce, in these models, in-vivo data obtained from corneal topography machine and extract optical information. We calculate the Zernike coefficients in the models for different sizes of pupil and measures of aberration of the human eye. The results are in agreement with related work and simulations with in-vivo data are according with the produced by a commercial wave-front device. This work is an effort in using to advantage the information acquired for the modern equipment of ophthalmology, besides assisting the understanding of biological visual systems, it also helps the development of artificial vision systems and the designing of optical system