1 视觉特性与计色制.ppt

视频技术基础 视觉特性与计色制 主讲：李武森、周木春 主要内容 本章重点及难点 人眼的光学特性与视觉光谱光效率曲线； 光度学中的基本参量； 人眼视觉的基本特性； 三基色原理与相加混色； 相对色系数与RGB色度图 ； XYZ计色制与XYZ色度图 ； 彩色的分解与正确重现。 1.1光学基础 1.1.1可见光谱 光是一种电磁波。电磁辐射的波谱范围很宽，其波长范围从λ=3×l03m到λ=3×10-17m。其中，波长最短的是无线电波，最长的是宇宙射线。 人眼所能看到的光波称为可见光，其波长范围是380nm～　780nm，超出这个范围，人眼就感觉不到了。 不同波长的可见光产生不同的颜色感觉。自然光可分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。日常生活中看到的自然光，其波长范围就是可见光谱范围，给人以白光的综合感觉。 广播电视系统工作在可见光波段，红外成像系统工作在红外波段内,紫外成像、微波成像、x射线成像,其工作波段分别为紫外波段、微波波段和x射线波段。 1.1光学基础 1.1.2光源 物体的色彩，除了取决于物体表面将入射光线反射到周围的特性外，还与光源的特性密切相关。 例如，一块绿布在日光下，呈现绿色；但在暗红色光下就变成黑色了。又如，绿色的草在钠灯照射下看不出它是绿色，因为钠灯的光谱中没有绿光的成分可以被它反射。由此可见，研究物体的色彩就必须了解光源。特别是在电视成像系统中，逼真地传输色彩与正确选用光源有密切关系。 1.1光学基础 光源可以分为自然光源和人工光源两种。 太阳是自然光源,无论是过去还是现在,对人类来说,无疑是最重要的光源,它不但是人类赖以生存的能源,也是巨大的和理想的光源。图1-1所示为太阳的辐射功率波谱。 被列为自然光源的还有月亮、其他星体、昼空和夜空。 广义地讲，人工光源包括的范围很广。火焰、火花、蜡烛、油灯、电灯、发光管、激光器等都是人工光源。我们关注的是与电视传输有关的几种标准光源。 1.1光学基础 图1-1 太阳的辐射功率波谱 1.1光学基础 色温：指光源辐射功率波谱或光谱分布。 定义：若绝对黑体在某一特定温度下所辐射的光谱与某一光源的光谱具有相同的特性，则绝对黑体的这一特定温度就是该光源的色温。色温并非光源的真正温度，如色温为2856K的钨丝灯的真正温度约为2790K。 相关色温：若有些光源的光谱只与某一温度下绝对黑体辐射的光谱相接近，不能精确等效，则绝对黑体的这一温度称为该光源的相关色温。 中午阳光的色温为5300-5500K，蜡烛光的色温为1900K，日光色荧光灯的色温为6500K。 1.1光学基础 CIE (国际照明委员会) 国际标准光源色温和构成如表l-1所示，光谱分布如图1-2所示。 1.1光学基础 1.1.3 人眼的光学特性与视觉光谱光效率曲线 图1-3所示为右眼的水平剖面,形状近似于球状,直径约为24～25mm。 眼球的壁可分为三层: 最外层： 角膜：透明体,平均折射率为1.376；巩膜：白色不透明坚韧膜层。 中间层：由前向后分别为虹膜、睫状肌和脉络膜。 虹膜颜色因人而异，在虹膜上有一小孔称为瞳孔，瞳孔直径可以自动变化，以控制进入眼内的光量。 内层：视网膜。从眼球后端引出的束状物是视神经，其末端与大脑相连。 1.1光学基础 眼球的内腔：分为前室、水晶体和后室。 前室内充满一种透明胶状液体，称为水状液。 水晶体位于前室与后室之间,是形状像双凸透镜形状的透明体。水晶体的凸度可以借助和它相连的肌肉系统的作用来改变,以此改变眼睛的焦距,使不同物距的物体都能在视网膜上成像。 水晶体后面的空间称为后室,里面充满类似蛋白质的透明液体,称为玻璃体。 脉络膜：把后室变成一个暗室。 视网膜：由感光细胞和神经纤维构成，为人眼的感光部分。 1.1光学基础 光敏细胞 光敏细胞分为杆状细胞和锥状细胞两种。 杆状细胞灵敏度高，在低照度下，人眼依靠它分辨物体，但它不能分辨颜色。 锥状细胞作用是感光、感色，但只能在高照度条件下起作用。 黄斑区 位于视网膜和视轴的交点处，表面稍凹，四周略呈黄色，感光性最强。它是视网膜上视觉最灵敏的区域，也就是视觉最清楚的区域。 1.1光学基础 1.人眼的视度调节 视度调节：正常人在完全放松的自然状态下，无限远的目标成像在视网膜上。在观察近距离物体时，人眼水晶体两旁的睫状肌收缩，使水晶体前表面半径减小、焦距变短、后焦点前移，从而使物体在视网膜上清晰成像。这种对观察距离的调节通常称为视度调节。 1.1光学基础 正常人眼从无限远到250mm之内可以毫不费力地调节。 明视距离：一般人阅读或操作时，把观察目标放在眼前250mm处，此距离称为明视距离。 近点距离：当观察250mm以内的物体时，人眼还能调节，但观察距离不能无限小。人眼能看清物体的最短距离称为近点距离。 远点距离