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Propagation of photon noise and information transfer in visual motion detection

机译：视觉运动检测中光子噪声的传播和信息传递

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The extraction of the direction of motion from the time varying retinal images is one of the most basic tasks any visual system is confronted with. However, retinal images are severely corrupted by photon noise, in particular at low light levels, thus limiting the performance of motion detection mechanisms of what sort so ever. Here, we study how photon noise propagates through an array of Reichardt-type motion detectors that are commonly believed to underlie fly motion vision. We provide closed-form analytical expressions of the signal and noise spectra at the output of such a motion detector array. We find that Reichardt detectors reveal favorable noise suppression in the frequency range where most of the signal power resides. Most notably, due to inherent adaptive properties, the transmitted information about stimulus velocity remains nearly constant over a large range of velocity entropies.
机译：从随时间变化的视网膜图像中提取运动方向是任何视觉系统都面临的最基本的任务之一。然而，尤其是在低光照水平下，视网膜图像被光子噪声严重破坏，从而限制了迄今为止任何种类的运动检测机制的性能。在这里，我们研究光子噪声如何通过通常被认为是飞行运动视觉基础的Reichardt型运动探测器的阵列传播。我们在这种运动检测器阵列的输出处提供信号和噪声频谱的闭式分析表达式。我们发现，莱卡特探测器在大多数信号功率所驻留的频率范围内显示出良好的噪声抑制能力。最值得注意的是，由于固有的自适应特性，有关刺激速度的传递信息在很大的速度熵范围内几乎保持恒定。

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