人眼視覺(jué)原理課件.ppt

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1、人眼視覺(jué)原理第二章1內(nèi)容導(dǎo)航2.1光的特性2.2光度學(xué)基本概念2.3人眼器官結(jié)構(gòu)2.4人眼視覺(jué)特性2.5顏色視覺(jué)22.1光的特性光是一種電磁波，在真空的速度是每秒30萬(wàn)公里。19世紀(jì)60年代，麥克斯韋電磁理論確信光是一種電磁現(xiàn)象。牛頓：微粒說(shuō)，統(tǒng)治17~18世紀(jì)，可以解釋光的直線傳播和反射、折射，但得出光在水中的速度比空氣中大的錯(cuò)誤結(jié)論?；莞梗翰▌?dòng)說(shuō)，但是認(rèn)為光是縱波，且無(wú)法解釋“靜止以太”的矛盾性質(zhì)（密度極小，彈性模量極大）。托馬斯.楊和菲涅爾于19世紀(jì)初解決了光是橫波的問(wèn)題，傅科于1862年證實(shí)了光在水中的速度小于空氣中的速度。32.1光的特性電磁波譜分布42.

2、1光的特性紅外、可見(jiàn)光、紫外線X射線宇宙射線光的產(chǎn)生機(jī)理內(nèi)層電子外層電子原子核52.2光度學(xué)的基本概念輻射功率相同，波長(zhǎng)不同的光，亮度感覺(jué)不同（相同亮度環(huán)境）輻射功率不同，波長(zhǎng)不同的光，亮度感覺(jué)相同光的強(qiáng)弱的度量：亮度說(shuō)明功率和波長(zhǎng)都是影響亮度感覺(jué)的因素。亮度表示單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度。62.2光度學(xué)基本概念光度學(xué)中采用發(fā)光強(qiáng)度的單位坎德拉為基本單位。1979年第16屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定：坎德拉是一個(gè)光源在指定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，該光源發(fā)出頻率為540×1012Hz的單色輻射，而且在此方向上的輻射強(qiáng)度為1/683（W/Sr）。光通量（流明lm）：反映一束光引起光亮感覺(jué)的能力

3、，指的是單位時(shí)間里通過(guò)一個(gè)面積的能量流，可以描述光源或接收面。發(fā)光強(qiáng)度（坎德拉cd）：指定方向上的發(fā)光強(qiáng)弱。1坎德拉＝1流明/1球面度（立體角元）。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，也稱尼特nt)：指光作用于人眼時(shí)所引起的明亮程度的感覺(jué)，與色光所含能量有關(guān)。7典型光照度>50lx1000lx10000～20000lx0.lx教室陰天陽(yáng)光直射夜間滿月8典型亮度（cd/mm2）15億500萬(wàn)50002500陽(yáng)光白熾燈滿月蠟燭92.3人眼器官結(jié)構(gòu)人的眼睛是一個(gè)平均直徑約為20mm的球體。白色、堅(jiān)固的鞏膜，保護(hù)眼球脈絡(luò)膜，黑色不透光

4、，營(yíng)養(yǎng)眼球視網(wǎng)膜，含有許多對(duì)光線敏感的細(xì)胞，能感受光的刺激后房，玻璃體，透明膠狀物質(zhì)晶狀體，透明，有彈性，像雙凸透鏡，能折射光線角膜，無(wú)色透明虹膜，有色素，可以調(diào)節(jié)瞳孔大小前房，充滿透明淡鹽溶液102.3人眼器官結(jié)構(gòu)光學(xué)過(guò)程＋化學(xué)過(guò)程＋神經(jīng)處理過(guò)程客觀景物（發(fā)光體或者散射體）發(fā)出的光束，攜帶光能量進(jìn)入左右眼睛并同時(shí)作用在視網(wǎng)膜上引起視感覺(jué)。光刺激在視網(wǎng)膜上經(jīng)神經(jīng)處理產(chǎn)生的神經(jīng)沖動(dòng)（電流脈沖）沿視神經(jīng)纖維傳到大腦皮層，產(chǎn)生視知覺(jué)。視知覺(jué)過(guò)程112.4人眼視覺(jué)特性1.人眼的光譜響應(yīng)特性輻射功率相同，波長(zhǎng)（頻率）不同不同彩色感覺(jué)不同亮度感覺(jué)人眼視敏度在相同亮度感覺(jué)的情況下，

5、測(cè)出各種波長(zhǎng)光的輻射功率P(λ)。P(λ)越大，說(shuō)明人眼對(duì)該波長(zhǎng)的光越不敏感，P(λ)越小，人眼對(duì)該波長(zhǎng)的光越敏感。習(xí)慣上定義P(λ)的倒數(shù)為視敏度K(λ)。122.4人眼視覺(jué)特性相對(duì)視敏度曲線（明視覺(jué)）明亮環(huán)境下，對(duì)黃綠光視敏度的歸一化曲線。也叫明視覺(jué)。可以發(fā)現(xiàn)：在等能量分布的光譜中，人眼感覺(jué)最暗的是紅色，其次是藍(lán)色和紫色，感覺(jué)最亮的是黃綠色（波長(zhǎng)為555nm）明、暗視覺(jué)的視敏度曲線不同亮度下，人眼的視敏度曲線會(huì)發(fā)生變化。弱光條件下，視敏度曲線會(huì)向左移。叫做譜爾金效應(yīng)。源于視網(wǎng)膜內(nèi)錐狀細(xì)胞和柱狀細(xì)胞的不同工作特點(diǎn)。光譜響應(yīng)曲線132.4人眼視覺(jué)特性2韋伯定律（亮度）

6、在均勻亮度背景下，說(shuō)明人眼的亮度感覺(jué)不僅與物體自身亮度有關(guān)，還與周?chē)h(huán)境亮度有關(guān)。一般地，背景越亮，越不易分辨。比如：不同亮度下的路燈感覺(jué)不一樣。叫做（韋伯－費(fèi)赫涅爾系數(shù)）。其中，B是背景亮度，△Bmin是人眼可覺(jué)察的最小亮度差。此外，明暗感覺(jué)也具有相對(duì)性：晴朗的白天（10000cd/mm2），人眼可分辨的亮度范圍為200～20000cd/mm2，200cd/mm2以下就感覺(jué)黑；而在夜間（30cd/mm2），可分辨的亮度范圍為1～200cd/mm2，100cd/mm2的亮度就感覺(jué)很亮。142.4人眼視覺(jué)特性視覺(jué)范圍指人眼所能感覺(jué)到的亮度范圍，可以從千分之幾到幾百萬(wàn)cd

7、/mm2。但是，實(shí)際感受亮度是以適應(yīng)亮度為中心的一部分（1000:1～10:1）。實(shí)用原則1：重現(xiàn)圖像的亮度不需要等于實(shí)際景象的亮度，只要保持二者的對(duì)比度不變。實(shí)用原則2：對(duì)于人眼不能察覺(jué)的亮度差別，在重現(xiàn)圖像時(shí)也不必精確復(fù)制出來(lái)，只要保證重現(xiàn)圖像和原景物有相同的亮度層次。注：對(duì)比度是最大亮度與最小亮度之比。152.4人眼視覺(jué)特性3.人眼分辨力一般將被觀察物體上剛能分辨的最近鄰兩黑點(diǎn)或兩白點(diǎn)的視角的倒數(shù)稱為人眼的分辨力。分辨率1’，0.03mm是分辨極限。指對(duì)景物細(xì)節(jié)的分辨能力。人眼分辨力的影響因素有：光照度、相對(duì)對(duì)比度、物體運(yùn)動(dòng)速度、色彩等。一般而