1、版权所有， 1997 (c) Dale Carnegie & Associates, Inc.CHAPTER 2 VISUAL MODEL Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉 物体图像是可见光刺激人的视网膜引起的视觉感受； 人眼结构：视网膜表面分布着许多光接受细胞；分为锥细胞和柱细胞两大类。 锥细胞：约700万个，对颜色很敏感，锥细胞视觉称为明视觉或亮光视觉； 柱细胞：约1亿4000万个，分辨率比较低，对低照度较敏感，它们不感受颜色，主要提供视野的整体视像，柱细胞视觉称为暗视觉或微光视觉； 视网膜中心可看作1.5mm* 1.5mm的方形传感器矩阵；（模
2、拟人眼） 原理包括：光的物理过程、 人对视觉刺激的反应两方面； 光源的辐射度量 光度学、色度学 Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉 1. 波长：波长从350nm（毫微米）-780nm。 人由可见光而引起视觉，看到图像，感受到大千世界。 2. 光函数：用光函数c（x,y,t,）表示可见光，为一连续函数。 x,y为空间分布（坐标）； t为时间分布； 为波长； 即图像源是能量在空间和时间上的分布； 3. 人眼及各种传感器接受到的图像信息为： Fi （x,y,t）= c（x,y,t,）Si （）d 第i个传感器的输出 第i个传感器的光谱特性 不同的传感器对不同
3、的波段敏感，多种传感器可以综合采集得到同一景物在不同波谱上辐射能量所成的像。 Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉光辐射的能源可用r（ ）表示，能谱分布r（ ）：辐射源在单位时间内在每一波长间隔上所辐射的能量；辐射功率P= r（ ）d ，亦称辐射通量或辐射量，单位为瓦。光通量：光源以电磁波的形式辐射出的光功率称为光通量； 单位为流明lm。辐照度（照度）：照射在单位面积上的光通量；单位为勒lx。 是光源对物体辐射的一种度量。图像一般是对目标上的照度成分i 和反射成分r 进行度量得出的；即f（x,y）=i（x,y）*r（x,y）； f（x,y）为图像在该点的
4、灰度值； Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉光度学：定量描述可见光波能量引起的主观亮度（感知明亮度）。一、视见函数（）：描述视网膜在光能量刺激下对不同波长光线的敏感性。即人眼光谱响应的特性。 （）采用间接比较法测量获得，等价于传感器函数；二、主观视觉强度（亮度） F（x,y,t）= c（x,y,t,）（）d Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉 Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉 Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉 Wuhan,4
5、30074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉 Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉 Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉 人眼刚好能够鉴别空间上或时间上二相邻视觉信号存在的能力称为系统的分辨率。用刚能分辨黑白线对数(1mm内)来定义分辨率。分辨率可用视觉锐度（空间域）、调制传递函数（频率域）来测度。 视觉锐度：能够鉴别最小空间模式的一种测度，用试验模式的视角的倒数来定义锐度， 以分为单位。 调制传递函数（MTF）：定义为频域中输出频谱函数的绝对值与输入频谱函数的绝对值之比。方法是输入沿水平方向按正
6、弦方式变化的线栅，一张正弦光栅作为参考图，对比度和空间频率固定，另一张可变，作为测试图，让观察者在一定距离处看这两张正弦光栅。反复测试不同频率，达到视觉的MTF。MTF具有带通滤波特性。 Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉 在亮度变化部位附近的暗区和亮区中分别存在一条更黑和更亮的条带，称之为“马赫带”。（参见教材p16 ，图2.2.3） 同时对比度是面积亮度差引起的现象，马赫带是明暗边界引起的现象。 侧抑制效应：视觉信号并不是单纯由一个视觉细胞感觉产生的，而是由相邻视觉细胞信号加权和形成的。 Mach带可用侧抑制机理来解释，可认为是局部空间域内神经细胞
7、之间相互作用的结果。 同时对比度和马赫带效应表明，人所感觉到的亮度并不是强度的简单函数。 Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉简单视觉模型由一个低通滤波器后接一个高通滤波器组成，它是一种线性模型。 低通滤波器模拟人眼的光学系统； 高通滤波器则反映侧抑制引起的Mach带效应。 改进：考虑视觉的亮度恒定现象，即物体和背景的亮度在很宽的范围内同时变化时，人对物体的亮度感觉保持不变。 模拟该现象的方法是在高通滤波器之前加上对数操作，采用非线性模型来模拟。 典型视觉系统模型如下： 低通滤波器 log 高通滤波器 Wuhan,430074, P.R. China 中华人民共和国 湖北 武汉一、经典的三色理论 人眼有三类感光组织，分别对R、G、B光敏感。二、对立色学说 视觉有四个原色R、G、Y、B，四种原色分别形成二二对立色。 原色不能混合得出，二种原色有相反的性质。 视觉系统存在三对感觉器（红-绿对、黄-蓝对、黑-白对）。 由这三对感觉器共同作用产生所有的色彩和明暗。三、基于对立理论的彩色视觉模型 三级模型： （略）
