光度学和色度学汇总课件.pptVIP

光电图像处理（二）光度学和色度学电子工程学院光电子技术系

主要内容2.1人的视觉特性2.2光度学2.3色度学2.4颜色模型

2.1人的视觉特性视觉是外界光刺激作用于人的视觉神经而产生的主观感觉。视觉有三种特性，从描述视觉特性的心理物理量来看，它们是亮度、主波长、纯度；从相应的心理量来看，它们是明度、色调、饱和度：?亮度表示光的强度，物体表面或光源的亮度越高，人感觉到的明度就越高。但两者的关系并不固定；?光谱是由不同波长的光组成的，不同波长所引起的不同感觉就是色调；?纯色是指没有混入白色的窄带单色光，在视觉上就是高饱和度的颜色。可见光谱的各种单色光是最饱和的彩色。当光谱色掺入白光成分越多时，就越不饱和。

?用一个三维空间纺锤体形立体可以把颜色的三种基本特性:明度、色调和饱和度全部表示出来。

?颜色特性对比比和更亮色调不同比饱和度更高特定的光谱让人感受到不同的亮度和颜色，这样就感受到色彩缤纷的世界。

1.人眼如何看到图像（1）人眼的构造与感光机理?角膜?巩膜?脉络膜-减少光反射?虹膜—控制光的量?视网膜－人眼感知图像信号的窗口–视觉细胞--接收光?杆状体?锥状体–水平细胞–神经结细胞等?晶状体-强大的自动调焦能力

?视网膜成像－快速自动变焦，自动光圈调整，光轴可变，环境亮度自适应－一个功能很强大的成像系统

?锥状体（锥细胞）—白昼视觉（适亮视觉）–约6,000,000到7,000,000个；–对颜色很敏感，适应于强照度；–分为3种：?一种：对光波段中央敏感，产生绿色感?另两种：对光波段两端敏感，产生红色和蓝色（对绿色最敏感、红色次之、蓝色最弱，所以常作为三基色）–人类利用它分辨物体细节。?杆状体（柱细胞）---夜视觉（适暗视觉）–约75,000,000～150,000,000个；–对颜色不敏感，适应于低照度；–柱细胞主要提供视野的整体视象。因此看到的物体白天有色彩，夜里看不到色彩

（2）人眼的亮度感觉特性①视敏函数曲线v(λ)1.00.80.60.40.2550600650700400500?在同一亮度环境中，在辐射功率相同的条件下，波长等于550nm的绿光对人的亮度感觉最大。?当λ＜380nm和λ＞780nm时，v(λ)=0，紫外线和红外线的辐射率再大，也不能引起亮度感觉，所以它们是不可见光。

②视觉范围与分辨力?视觉范围：人眼所能感觉到的亮度范围。这一范围非常宽，但是人眼并不能同时感受这样宽的亮度范围。一般，在人眼适应了某一平均的亮度环境后，他所能感受的亮度范围要小的多。客观上相同的亮度，当平均亮度不同时，主观感觉的亮度也不相同。人眼的明暗感觉是相对的，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。?分辨力：指人眼在一定距离上能区分开相邻两点的能力。和环境照度有关，当照度太低，只有杆状细胞起作用，则分辨力下降；但照度太高也无助于分辨力的提高，可能出现“炫目”现象。?相对对比度小时，对象和背景亮度很接近，导致分辨力下降。

③视觉适应性和对比灵敏度u暗适应性：人眼适应暗环境的能力。ü瞳孔放大完成视觉过程的视敏细胞发生了变换，由杆状细胞代替了锥状细ü胞工作u明适应性：人眼适应亮环境的能力。u图像对比度：图像中最大亮度和最小亮度之比。C=B/B1maxmin相对对比度：C=（B－B）/Bmaxminminr

④主观亮度感觉与客观亮度的关系：S=klnB+k（与人耳的听觉规律很相似）0B（实际亮度）S亮度感觉tt00ttt123⑤明暗感觉的相对性黑亮度感觉白黑白亮度例如：对同一电灯，在白天和黑夜它对人眼产生的相对亮度感觉是不相同的。

明暗感觉的相对性给图像传输和重现带来了方便：v重现图像的亮度不必等于实际图像的亮度，只要保持两者的对比度不变，就能给人以真实的感觉；v人眼不能感觉出来的亮度差别在重现图像时不必精确地复制出来。（3）人眼的视觉惰性当有光脉冲刺激人眼时，视觉的建立和消失都需要一定的过程，即具有一定的惰性。光源消失以后，景物影响会在视觉中保留一段时间，称为视觉暂留或视觉惰性现象。视觉暂留时间在0.05～0.2秒。实验表明，若景物以间歇性光亮重复呈现，只要重复频率大于20赫兹，视觉上始终保留有景物存在的印象。该重复频率可称为融合频率。人眼感觉的连续性是活动画面有连续感的前提。在荧光屏上，电视图像是几十万个象素按一定顺序轮流发光形成，然而人们看到的是每幅完整的画面在整体的发光，获得一幅幅连续画面印象的感觉，正是视觉暂留效应的结果。

2.视觉现象视觉现象大多起因于人类的主观因素，而这些现象或多或少是相互联系的。（1）亮度适应力

根据人眼机理及人的视觉模型，人眼感知的主观亮度和实际的客观亮度之间并非完全相同，但是有一定的