人眼视觉原理课件.ppt

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1、人眼视觉原理第二章1内容导航2.1光的特性2.2光度学基本概念2.3人眼器官结构2.4人眼视觉特性2.5颜色视觉22.1光的特性光是一种电磁波，在真空的速度是每秒30万公里。19世纪60年代，麦克斯韦电磁理论确信光是一种电磁现象。牛顿：微粒说，统治17~18世纪，可以解释光的直线传播和反射、折射，但得出光在水中的速度比空气中大的错误结论。惠更斯：波动说，但是认为光是纵波，且无法解释“静止以太”的矛盾性质（密度极小，弹性模量极大）。托马斯.杨和菲涅尔于19世纪初解决了光是横波的问题，傅科于1862年证实了光在水中的速度小于空气中的速度。32.1光的特性电磁波谱分布42.

2、1光的特性红外、可见光、紫外线X射线宇宙射线光的产生机理内层电子外层电子原子核52.2光度学的基本概念辐射功率相同，波长不同的光，亮度感觉不同（相同亮度环境）辐射功率不同，波长不同的光，亮度感觉相同光的强弱的度量：亮度说明功率和波长都是影响亮度感觉的因素。亮度表示单位面积上的发光强度。62.2光度学基本概念光度学中采用发光强度的单位坎德拉为基本单位。1979年第16届国际计量大会决定：坎德拉是一个光源在指定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012Hz的单色辐射，而且在此方向上的辐射强度为1/683（W/Sr）。光通量（流明lm）：反映一束光引起光亮感觉的能力

3、，指的是单位时间里通过一个面积的能量流，可以描述光源或接收面。发光强度（坎德拉cd）：指定方向上的发光强弱。1坎德拉＝1流明/1球面度（立体角元）。光照度（lx）：接收面的照明程度。1勒克斯＝1流明/1米2。亮度(cd/m2，也称尼特nt)：指光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，与色光所含能量有关。7典型光照度>50lx1000lx10000～20000lx0.lx教室阴天阳光直射夜间满月8典型亮度（cd/mm2）15亿500万50002500阳光白炽灯满月蜡烛92.3人眼器官结构人的眼睛是一个平均直径约为20mm的球体。白色、坚固的巩膜，保护眼球脉络膜，黑色不透光

4、，营养眼球视网膜，含有许多对光线敏感的细胞，能感受光的刺激后房，玻璃体，透明胶状物质晶状体，透明，有弹性，像双凸透镜，能折射光线角膜，无色透明虹膜，有色素，可以调节瞳孔大小前房，充满透明淡盐溶液102.3人眼器官结构光学过程＋化学过程＋神经处理过程客观景物（发光体或者散射体）发出的光束，携带光能量进入左右眼睛并同时作用在视网膜上引起视感觉。光刺激在视网膜上经神经处理产生的神经冲动（电流脉冲）沿视神经纤维传到大脑皮层，产生视知觉。视知觉过程112.4人眼视觉特性1.人眼的光谱响应特性辐射功率相同，波长（频率）不同不同彩色感觉不同亮度感觉人眼视敏度在相同亮度感觉的情况下，

5、测出各种波长光的辐射功率P(λ)。P(λ)越大，说明人眼对该波长的光越不敏感，P(λ)越小，人眼对该波长的光越敏感。习惯上定义P(λ)的倒数为视敏度K(λ)。122.4人眼视觉特性相对视敏度曲线（明视觉）明亮环境下，对黄绿光视敏度的归一化曲线。也叫明视觉。可以发现：在等能量分布的光谱中，人眼感觉最暗的是红色，其次是蓝色和紫色，感觉最亮的是黄绿色（波长为555nm）明、暗视觉的视敏度曲线不同亮度下，人眼的视敏度曲线会发生变化。弱光条件下，视敏度曲线会向左移。叫做谱尔金效应。源于视网膜内锥状细胞和柱状细胞的不同工作特点。光谱响应曲线132.4人眼视觉特性2韦伯定律（亮度）

6、在均匀亮度背景下，说明人眼的亮度感觉不仅与物体自身亮度有关，还与周围环境亮度有关。一般地，背景越亮，越不易分辨。比如：不同亮度下的路灯感觉不一样。叫做（韦伯－费赫涅尔系数）。其中，B是背景亮度，△Bmin是人眼可觉察的最小亮度差。此外，明暗感觉也具有相对性：晴朗的白天（10000cd/mm2），人眼可分辨的亮度范围为200～20000cd/mm2，200cd/mm2以下就感觉黑；而在夜间（30cd/mm2），可分辨的亮度范围为1～200cd/mm2，100cd/mm2的亮度就感觉很亮。142.4人眼视觉特性视觉范围指人眼所能感觉到的亮度范围，可以从千分之几到几百万cd

7、/mm2。但是，实际感受亮度是以适应亮度为中心的一部分（1000:1～10:1）。实用原则1：重现图像的亮度不需要等于实际景象的亮度，只要保持二者的对比度不变。实用原则2：对于人眼不能察觉的亮度差别，在重现图像时也不必精确复制出来，只要保证重现图像和原景物有相同的亮度层次。注：对比度是最大亮度与最小亮度之比。152.4人眼视觉特性3.人眼分辨力一般将被观察物体上刚能分辨的最近邻两黑点或两白点的视角的倒数称为人眼的分辨力。分辨率1’，0.03mm是分辨极限。指对景物细节的分辨能力。人眼分辨力的影响因素有：光照度、相对对比度、物体运动速度、色彩等。一般而