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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第三章囹像处理的基本欐念,第三章图像处理的基本念,1人眼的视觉原理,2颜色基础,图像模型,4图像数字化,5灰度直方图,6图像处理算法形式,7图像的数据结构及特征,BACK,第三章囹像处理的基本欐念,1人眼的视觉原理,11人眼的构造,12图像的形成,13视觉范围和分辨力,14视觉适应性和对比灵敏度,15亮度感觉,16马赫带效应,17视觉模型,第三章囹像处理的基本欐念,11人眼的构造,外层,由角膜和巩膜组成。角膜是光线的,太阳穴一侧,入口。巩膜保护整个眼球,睫状肌,中间层,玻璃体,睫状小带,虹膜和脉络膜组成。虹膜中的瞳,孔用来控制进入眼睛的光通量大小。,人种不同,其颜色也各异。瞳孔后,盲点,前室,面的水晶体如同一个变焦距透镜,瞳孔,水晶体视网膜,使景像始终聚焦于黄斑区,内层,巩骐,视网膜。其表面有大量的感光细胞,鼻子一,这些感光细胞按照形状分为可以两,取球的水平剖面图,类:锥状细胞和杆状细胞。,第三章囹像处理的基本欐念,锥状细胞,每只眼睛中大约有600万到700万个锥状细胞,集中分布在视轴和视,网膜相交点附近的黄斑区内。每个锥状细胞都连接一个神经末梢,因此,黄斑区对光有较高的分辨力,能充分识别图像的细节。锥状细胞既可以,分辨光的强弱,以辨别色彩。白天视觉过程主要靠锥状细胞来完成,所以锥状机觉又称白昼视觉。,按感光化学特性,锥状细胞有三种,它们分别对红、绿、蓝颜色敏,感,因此红绿蓝称为人类视觉的三基色,种锥状细胞的光谱敏感曲线如下,人类感光细胞的酸感由线,第三章图像处理的基本概念,杆状细胞,每只眼睛大约有7600万个到15000万个杆状细胞。它广泛分布在,整个视网膜表面上,并且有若干个杆状细胞同时连接在一根神经上,因此,这条神经只能感受多个杆状细胞的平均光刺激,使得在这些区,域的视觉分辨力显著下降,无法辨别图像中的细微差别,而只能感知,视野中景物的总的形象。杆状细胞不能感觉彩色,但对低照明度的景,物柱往比较敏感,所以,夜晚所观察到的景物只有黑白、浓淡之分,而看不清它们的颜色差别。由于夜晚的视觉过程主要由杆状细胞完成,所以杆状视觉又称夜视觉,第三章囹像处理的基本欐念,12图像的形成,人眼在观察景物时,光线通过角膜、前室水状液、水晶体、后室,玻璃体,成像在视网膜的黄斑区周围。视网膜上的光敏细胞感受到强弱不,同的光刺激,产生强度不同的电脉冲,并经神经纤维传送到视神经中枢,由于不同位置的光敏细胞产生了和该处光的强弱成比例的电脉冲,所以,大脑中便形成了一幅景物的感觉,第三章囹像处理的基本欐念,13视觉范围和分辨力,视觉范围,人眼所能感觉到的亮度范围,从10-4cd/m,到10cd/m2。,注:cd坎德拉,光通量,人眼并不能同时感受这样宽的亮度范,围。事实上,在人眼适应了某一平均的亮,度环境以后,它所能感受的亮度范围要小,杆状细胞,得多。当平均亮度适中时,能分辨的亮度,上、下限之比为1000:1。而当平均亮度,较低时,该比值只有10:1。即使是客观上,相同的亮度,当平均亮度不同时,主观感,10亮度(cdm,觉的亮度也不相同。人眼的明暗感觉是相,眼的主观亮度感觉和亮度的关系,对的,但由于人眼能适应的平均亮度范围,很宽,所以总的视觉范围很宽,第三章囹像处理的基本欐念,分辨力,人眼的分辨力是指人眼在一定距离上能区分开相邻两点的能力,可以用能,区分开的最小视角0的倒数来描述,如下图所示,e,人眼分辨力的计算,上图中,d表示能区分的两点间的最小距离,l为眼睛和这两点,连线的垂直距离,人眼分辨力和环境照度、被观察对象的相对对比度等因素有关,第三章囹像处理的基本欐念,14视觉适应性和对比灵敏度,暗适应性,从亮环境进入暗环境的适应能力,约为30s。人眼之所以有暗适应性,原,因有,是暗环境中瞳孔放大,进入眼睛的光通量增加:;二是杄状细胞,代替了锥状细胞工作,杆状细胞对低照度景物更为敏感。,亮适应性,只有几秒钟。原因在于锥状细胞的恢复时间远少于杆状细胞。,人眼的亮度适应性是人眼通过改变其整个灵敏度来实现的,图像对比度C1:图像中最大亮度Bax与最小亮度Bm之比,B,m ax,B,相对对比度,B,B,第三章囹像处理的基本欐念,15亮度感觉,人眼对亮度差别的感觉取决于相对亮度的变化。令AS为亮度感觉的变,化,AB为亮度变化,则,B,S=K,B,积分后得亮度感觉为,s=KInb+K,上式表明亮度感觉与亮度的自然对数成线性关系,下图表示了主观感觉同亮度的关系曲线。实线表示人眼能感觉的亮度范围,
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