本节主要讲述图像和视觉有关的基本概念和定义。

目录

一、视觉系统的基本构造

二、光度学和色度学的基本原理

三、人眼的视觉特性

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一、视觉系统的基本构造

       图像处理的研究需要了解人类视觉机理。

                                                                            人类眼球构造

 人类的视觉感知分为

• 视觉感知的低级感知层次（我们看到了什么？）

        ---视觉系统的可视波长范围为 400 nm~760 nm

        ---视觉系统从外界获取图像，就是在眼睛视网膜上获得周围世界的光学成像，

        ---然后由视觉接收器将光图像信息转化为视网膜的神经活动电信息，

        ---最后通过视神经纤维，把这些图像信息传送入大脑，由大脑获得图像感知。

• 视觉感知的高级感知层次

        ---大脑对视神经纤维产传送来的图像信息进行分析和理解，通过图像获得对周围世界感知的信息和知识。

二、光度学和色度学的基本原理

 1、光度学

      光度学：研究可见光能量的计量科学。 

• 光强：光源在单位立体角内发出的光通量，
• 亮度：发光面的明亮强度，观察者对物体表面反射光强的度量。每单位面积上的发光强度，cd/m2
• 照度：照射在单位面积上的光通量，光源对物体辐射的一种度量。

 2、色度学

    --- 色度学：研究人眼的彩色视觉的基本规律、颜色的基本度量的科学

a）光觉和色觉

• 眼睛对光的感觉称为光觉：产生光感觉必须要有一定量的光进入眼睛。
• 对颜色的感觉称为色觉。
• 光度和颜色是进入眼睛的可见光的强弱和波长成分的一种感觉的属性。

b) 彩色三要素（H S I）

• 色度Hue:颜色的类别
• 色饱和度Saturation:颜色的深浅程度（光的波长的纯度、如红色分为深红、浅红、品红）
• 亮度Intensuty:光刺激人眼所引起视觉的明暗程度

 c) 三基色原理：格拉斯曼定律

           所有颜色都可以由不同比例的相互独立的三基色混合得到。

• 相加混色：有发光体发出的光相加而产生的各种颜色，一般用于显示，基色为红、绿、蓝。
• 相减混色：现有白色光，再充中减去某些成分（吸收）得到各种色彩，一般用于印刷，其三基色为黄、品红、青

三、人眼的视觉特性

a) 人眼的明暗视觉与彩色视觉

• 弱光时，视杆体作用，看到黑白图像
• 强光时，视椎体作用，分辨颜色与细节

b) 人眼的分辨力

  ---人眼的最小视觉取决于相邻两个视敏细胞之间的距离。

  ---正常视力的人，在中等亮度下，观看静止图像，约为1°~1.5°

   ---人眼对彩色细节的分辨能力比对黑白细节的分辨能力要低

                                                                               （人眼对不同颜色的相对分辨力） 

 c) 人眼的视觉惰性

     把刚好感觉不到与闪烁效应的频率称为临界闪烁频率，他是决定场扫描频率的主要因素之一。

 d) 人眼的视觉范围和亮度感觉

     视觉范围：人眼所能感觉到的亮度范围。数值上等于亮度上下限之比。

• 平均亮度适当时 →1000:1
• 平均亮度很低时→10:1
• 人眼的明暗感觉是相对的→同时对比度
• 人眼的亮度感觉差别决定与相对亮度变化 韦伯比，（如电视图像的亮度不必等于实际景象的实际亮度，只需保持图像对比度、相对亮度）

 e) 马赫带效应 

    一个物体和它周围的亮度的交互作用（尤其是对边缘部分有增强的作用），产生一种称为马赫带的效应。

                                                                                     （边缘地带的视觉马赫带效应） 

• 主观轮廓：实际上并不存在，主观上认为存在的景物的轮廓线，来源于整个画面。
• 空间错觉：一种与实际情况不符合的错误的视觉现象。