[物理]3 视觉与色度学.ppt

1.2.1 人眼的亮度视觉； 1.2.2 人眼的色度视觉； 1.2.3 人眼的分辨力； 1.2.4 人眼的视觉惰性。 对不同波长的光具有不同的敏感程度 相对视敏度函数：利用最敏感光进行归一化后的人眼对光敏感程度，为波长的函数V(λ)。 明暗视觉 亮环境下锥体细胞、杆体细胞共同起作用，分辨明暗、彩色，称为明视觉。 暗环境下只有杆体细胞起作用，只能分辨明暗，称为暗视觉。 暗视觉比明视觉的相对视敏度曲线偏左。 1933年国际照明委员会（CIE）测得的明视觉与暗视觉的光谱光视效率曲线 发光强度 I，分为Iv（目测，光度学）和Ie（物理学），单位是cd，读坎德拉 给定方向上，波长555 nm的单色辐射光源的辐射功率为（1/683）W/sr时的发光强度为1坎德拉； 其他波长光的发光强度，等于等量视觉效果下555nm单色光源的发光强度。 光通量 Φ：单位是lm,读作流明 1流明等于发光强度为1 cd的点光源，在1球面度立体角内发射的光通量； 1 lm = 1 cd·sr 1光瓦为波长555nm的单色光辐射功率为φ(555)= 1 W时产生的光通量； 1光瓦=683流明 其他波长的光的光通量，为相等视觉效果下555nm单色光的辐射光通量； 波长λ的单色光辐射功率为φ(λ)瓦时，相当于波长555 nm的单色光辐射功率为φ(λ)V(λ)瓦，光通量为Φ =φ(λ)V(λ)光瓦，或683φ(λ)V(λ)流明； 非单一波长的光源，其发出之光通量，是它在各波长范围所发出的光通量总和。 非单一波长的光源，其发出之光通量，是它在各波长范围所发出的光通量总和： 对于N个单色光λ1、λ2、… λN组成的光源， Φ= 683Σφ(λi)V(λi) [lm] 对于具有连续光谱功率分布密度φ(λ)的光源， Φ=683∫φ(λ)V(λ)dλ [lm] 亮度 L: 通过单位面积上发光强度，单位是cd/m2 ，读作坎/米2 亮度表征了发光面的明亮程度； 同样的发光强度面积越小亮度越大。 照度 E：物体表面受到光照射时，单位面积上入射的光通量，单位是lx,读作勒克斯 1勒克司等于每平方米上有1流明的光通量； 1lx= 1 lm/m2 同样的光通量面积越小光照度越大。 彩色视觉 彩色光的三个基本参量(彩色三要素)： （1）亮度——光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉。 （2）色调——表示颜色的种类。 （3）饱和度——表示颜色的深浅程度。即彩色的纯度，掺入白色的程度。 色度——色调和饱和度又合称为色度。色度既说明彩色的类别，又说明彩色的深浅程度。 亮度取决于人眼感觉的光功率的大小。 色调取决于进入人眼的光的波长。 饱和度取决于纯色光中混入白光的程度。 立体视觉 双眼立体视觉：两眼相距约58-72mm,两眼视物相当于从不同角度看物体，物体融合为立体图像。 形成双眼立体视觉的主要因素是视差和辐辏。 人眼能感觉的亮度范围非常宽从百分之几至几百万坎德拉/平米，因为有瞳孔调节进入眼睛的光通量； 适当平均亮度下，人能同时分辨的最大亮度与最小亮度比为1000：1； 重现景物的亮度范围无需与实际景物的相等，只需保持二者的对比度相同； 人眼不能觉察的亮度差别无需精确复制； 图像中最大亮度Lmax与最小亮度Lmin的比值C称为 对比度。C= Lmax/ Lmin 例：实际传送的景物亮度200-20000cd/m2，电视屏幕亮度2-200cd/m2，两者对比度都为100 人眼察觉亮度变化的能力是有限的，在不同背景亮度L中能察觉的最小亮度变化ΔLmin 有所不同，其被称为可见度阈值。 均匀亮度背景下，ξ=ΔLmin/L为一常数，被称为费涅尔系数； 视亮度S——在一定背景亮度环境下人的主观亮度感觉，与真实亮度L的对数之间成线性关系： S= klgL+k0 （韦伯-费涅尔定律） ξ、k、k0在一定背景亮度环境下为常数 ，不同的背景亮度环境有所不同。 锥体细胞在3cd/m2 时最灵敏 杆体细胞在10-3cd/m2 时最灵敏 背景亮度环境很低或 很高时，ξ较大， 视亮度不敏感 视觉掩盖效应：在空间不均匀背景中，可见度阈值将会增大，这种现象称为视觉掩盖效应。 在图像边缘处可以粗量化。 1.黑白细节分辨力 视敏角(分辨角)θ——观测点（眼睛所在点）与人眼能分辨的相距最近的两个点所形成的夹角。 正常人的视敏角θ≈1～1.5分 人眼的分辨力——视敏角θ的倒数 d/（2πD）=θ/360*60 θ=3438*d/D 分辨力