第二章 数字图像基础

第一节 人眼视觉特性

一、光与电磁波

可见光谱：380mm - 780mm

光谱图：

可见光范围内，不同波长的光给人不同的色彩感觉，不同强度的光及不同强度分布的光刺激人眼，在人脑中将产生不同的光强，颜色，形状的视觉信息。

二、人类视觉基础

1、人眼生理结构

（1）视网膜

• 椎体细胞（约650万）最清晰视觉（明视觉细胞）
• 杆体细胞（约1亿）负责觉察动物运动（暗视觉细胞）

（2）视觉细胞分布

（3）视觉细胞敏感性

人的视网膜中含有三种不同的椎体细胞

三种椎体细胞对光谱的敏感峰值分别在：

• 430纳米（蓝）
• 540纳米（绿）
• 570纳米（红）

三种椎体细胞的光谱敏感示意图：

当三种颜色按一定比例同时刺激人眼时，会长生各种颜色感觉。其中有一种比例会使得颜色感觉完全消失，只有亮度感觉。

颜色只取决于三个基本的输入量，这也是色觉三基色原理的基础。

三、人眼视觉特性

视觉空间特性：人眼的空间分辨能力为1分，灰度分辨能力大约为64级

视觉的时间特性：大于15帧/秒，有连贯的感觉

1、亮度适应能力

亮度适应现象：人眼通过改变其整个灵敏度来适应非常大的光强变动范围的现象。

主观亮度：人的视觉系统感觉到的亮度，是进入人眼内的光强度的对数函数。

亮度Ba，短交叉曲线表示当眼镜适应这一强度级别时，人眼能感受的主观亮度的范围

Bb以下，眼睛响应为黑，曲线上部的虚线部分实际无限制

2、对比灵敏度

实验表明，人眼睛刚能分布的强度差 deta I 是I的函数，而且韦伯分数deta I/I在相当宽的范围内近似为常数，约等于0.02

3、马赫带效应（Mach Band）

人类视觉系统有趋于过高或过低估计不同亮度区域边界的现象

4、同时对比度

人眼睛无法判断出视场中目标的绝对亮度。因为人类视觉对亮度的主观响应与目标物的背景亮度有着密切的关系。

5、空间错觉和假轮廓

最后

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