Bandas de Mach

El contraste exagerado entre los bordes de los tonos de gris ligeramente diferentes aparece tan pronto como se tocan.

Las bandas de Mach son una ilusión óptica que recibe su nombre del físico Ernst Mach . Exagera el contraste entre los bordes de tonos de gris ligeramente diferentes, tan pronto como entran en contacto entre sí, activando la detección de bordes en el sistema visual humano.

Explicación

El efecto de las bandas de Mach se debe al filtrado espacial de alto realce realizado por el sistema visual humano en el canal de luminancia de la imagen capturada por la retina . Mach informó del efecto en 1865, conjeturando que el filtrado se realiza en la propia retina, por inhibición lateral entre sus neuronas. ^[1] Esta conjetura está respaldada por observaciones sobre otros sentidos (no visuales), como señaló von Békésy. ^[2] El patrón visual se encuentra a menudo en superficies curvas sujetas a una iluminación particular, de origen natural, por lo que la aparición del filtrado puede explicarse como el resultado de las estadísticas de imagen aprendidas. El efecto del filtrado puede modelarse como una convolución entre una función trapezoidal que describe la iluminación y uno o más filtros de paso de banda . Se obtiene una aproximación ajustada mediante un modelo que emplea 9 filtros simétricos pares escalados a intervalos de octava. ^[3]

El efecto es independiente de la orientación del límite.

En radiología

Es importante tener en cuenta este fenómeno visual al evaluar las radiografías dentales en busca de evidencia de caries, en las que se analizan imágenes en escala de grises de dientes y huesos en busca de variaciones anormales de densidad. Un diagnóstico radiológico falso positivo de caries dental puede surgir fácilmente si el médico no tiene en cuenta la probabilidad de esta ilusión. Las bandas de Mach se manifiestan adyacentes a restauraciones o aparatos metálicos ^{[ cita requerida ]} y en el límite entre el esmalte y la dentina . ^[5] Las bandas de Mach también pueden dar lugar al diagnóstico erróneo de fracturas radiculares horizontales debido a las diferentes intensidades radiográficas de los dientes y el hueso. ^[6]

El efecto Mach también puede llevar a un diagnóstico erróneo de neumotórax al crear una línea oscura en la periferia del pulmón (mientras que un neumotórax verdadero tendrá una línea pleural blanca). ^[7]

En gráficos por computadora

Las bandas de Mach también pueden aparecer cuando hay una discontinuidad en la derivada de un gradiente, un efecto visual común cuando las intensidades se interpolan linealmente, como en el sombreado de Gouraud .

Los sistemas de procesamiento de imágenes por computadora utilizan la detección de bordes de un modo análogo al del cerebro: empleando un enmascaramiento antinitidez para aclarar los bordes de las fotografías, por ejemplo.

Véase también

Referencias

^ Ratliff, Floyd (1965). Bandas de Mach: estudios cuantitativos sobre redes neuronales en la retina. Holden-Day. ISBN 9780816270453.
^ von Békésy, Georg (1967-01-01). "Inhibición lateral de tipo banda de Mach en diferentes órganos sensoriales". Revista de fisiología general . 50 (3): 519–532. doi :10.1085/jgp.50.3.519. ISSN 1540-7748. PMC 2225686 . PMID 11526844.
^ Frederick AA Kingdom (4 de noviembre de 2014). "Bandas de Mach explicadas mediante la normalización de la respuesta". Frontiers in Human Neuroscience . 8 : 843. doi : 10.3389/fnhum.2014.00843 . ISSN 1662-5161. PMC 4219435 . PMID 25408643.
^ Ambalathankandy, Prasoon; Ou, Yafei; Kochiyil, Jyotsna; Takamaeda, Shinya; Motomura, Masato; Asai, Tetsuya; Ikebe, Masayuki (diciembre de 2019). "Mejora del contraste radiográfico: filtro LHE suavizado, una solución práctica para rayos X digitales con banda de Mach". 2019 Computación de imágenes digitales: técnicas y aplicaciones (DICTA) (informe). IEEE. págs. 1–8. doi :10.1109/DICTA47822.2019.8946114. ISBN . 978-1-7281-3857-2.
^ Devlin, Hugh (2006). Odontología operatoria: una guía práctica de innovaciones recientes; con... 5 tablas . Berlín Heidelberg: Springer. p. 11. ISBN 978-3-540-29616-4.
^ Nielsen, C (noviembre de 2001). "Efecto del escenario y la experiencia en la interpretación de las bandas de Mach". Journal of Endodontics . 27 (11): 687–691. doi :10.1097/00004770-200111000-00009. PMID 11716082.
^ Parker, MS; Chasen, MH; Paul, N. (2009). "Signos radiológicos en imágenes torácicas: revisión basada en casos y módulo de autoevaluación". American Journal of Roentgenology . 192 (3_Suplemento): S34-48. doi :10.2214/AJR.07.7081. PMID 19234288. S2CID 34785665.

Lectura adicional

Lotto RB, Williams SM, Purves D (1999). "Bandas de Mach como asociaciones derivadas empíricamente". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 96 (9): 5245–50. Bibcode :1999PNAS...96.5245L. doi : 10.1073/pnas.96.9.5245 . PMC 21849 . PMID 10220451.
Eagleman, DM (2001) "Ilusiones visuales y neurobiología". Nature Reviews Neuroscience . 2(12): 920–6.

Enlaces externos

La demostración de la banda Mach estuvo en el NIST hasta julio de 2016
Figura de banda de Mach e hipótesis explicativa, Laboratorio de Dale Purves

[1] Ratliff, Floyd (1965). Bandas de Mach: estudios cuantitativos sobre redes neuronales en la retina. Holden-Day. ISBN 9780816270453.

[2] von Békésy, Georg (1967-01-01). "Inhibición lateral de tipo banda de Mach en diferentes órganos sensoriales". Revista de fisiología general . 50 (3): 519–532. doi :10.1085/jgp.50.3.519. ISSN 1540-7748. PMC 2225686 . PMID 11526844.

[3] Frederick AA Kingdom (4 de noviembre de 2014). "Bandas de Mach explicadas mediante la normalización de la respuesta". Frontiers in Human Neuroscience . 8 : 843. doi : 10.3389/fnhum.2014.00843 . ISSN 1662-5161. PMC 4219435 . PMID 25408643.

[4] Ambalathankandy, Prasoon; Ou, Yafei; Kochiyil, Jyotsna; Takamaeda, Shinya; Motomura, Masato; Asai, Tetsuya; Ikebe, Masayuki (diciembre de 2019). "Mejora del contraste radiográfico: filtro LHE suavizado, una solución práctica para rayos X digitales con banda de Mach". 2019 Computación de imágenes digitales: técnicas y aplicaciones (DICTA) (informe). IEEE. págs. 1–8. doi :10.1109/DICTA47822.2019.8946114. ISBN . 978-1-7281-3857-2.

[5] Devlin, Hugh (2006). Odontología operatoria: una guía práctica de innovaciones recientes; con... 5 tablas . Berlín Heidelberg: Springer. p. 11. ISBN 978-3-540-29616-4.

[6] Nielsen, C (noviembre de 2001). "Efecto del escenario y la experiencia en la interpretación de las bandas de Mach". Journal of Endodontics . 27 (11): 687–691. doi :10.1097/00004770-200111000-00009. PMID 11716082.

[7] Parker, MS; Chasen, MH; Paul, N. (2009). "Signos radiológicos en imágenes torácicas: revisión basada en casos y módulo de autoevaluación". American Journal of Roentgenology . 192 (3_Suplemento): S34-48. doi :10.2214/AJR.07.7081. PMID 19234288. S2CID 34785665.