网上买彩票中了大奖怎么领:人类视觉系统

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/29 08:38:06
人类视觉系统,即 Human visual system。 人类视觉系统只有3种视锥细胞,因此在缤纷的世界中,即使面对似锦的繁花,我们也可能犹如色盲,常常对一些色彩“视而不见”;而鸟类独特的视觉系统,拥有4种视锥细胞,能辨别出更多色彩,看见的世界也更加绚丽多彩,远远超越了人类。
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对颜色/亮度的感知
视力
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对颜色/亮度的感知
人类对光的感知是依靠视网膜(retina)细胞。cones(圆锥细胞)负责感知光度(较强光)和色彩, rods(杆状细胞)仅能感知光度,不能感知颜色,但其对光的敏感度是cones的一万倍。在微软光环境下rods起主要作用,因此我们不能在暗环境中分辨颜色。一些数码相机的夜光拍摄模式也模拟了这一特性。
视网膜中三种圆锥细胞(cones) 有重叠的频率响应曲线,但响应强度有所不同,他们 分别对红(570nm), 绿(535nm), 蓝(445nm)光有最敏感,共同决定了色彩感觉。光度(luminance) 正比于视网膜细胞接受到的光强度能量,但人类对相同强度不同波长的光具有不同的敏感度。可感知的波长范围380nm~780nm,称为可见光。其中对绿色(550nm)光产生最大的光强敏感度。
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视力
眼睛的空间分辨能力,即视力,通常用可分辨视角(degree)的倒数为单位。正常人的最少可辨视觉阀值约0.5”,最大视觉范围200度(宽)×135度(高)。空间频率
即影像在空间中的变化速度。用亮度呈空间正弦变化的条纹做测试,亮度Y(x,y) = B(1+mcos2πfx), 给定条纹频率f为一固定值(看作是宽度),改变振幅m(看作对比度),测试分辨能力。显然m越大分辨越清楚,测试不同条件下(不同cpd)可分辨的最少m值,定义1/mmin为对比敏感度(contrast sensitivity)。定义人眼的对空间感觉的角度频率:cpd: cycle / degree ,表示眼球每转动一度扫过的黑白条纹周期数。对给定的条纹,这个值与人眼到显示屏的距离有关,对于同样大小的屏幕,离开越远,cpd越大。
通常人眼对空间的感觉相当于一个带通滤波器。最敏感在2~5个cpd ,空间截止频率为30cpd。比如我们看油画和电视机屏幕时,当距离离开一定远,cpd增大,人的眼睛就分辨不了象素点细节,便感觉不到颗粒感了。
当人观察一个静止影像时,眼球不会静止一处(精神病人除外), 通常停留在一处几百毫秒完成取像后,移到别处取像,如此持续不断。 这种运动称为跳跃性运动(saccadic eye movement)。研究表明跳跃性运动可以增大对比敏感度,但敏感度峰值却减少。对时间频率的感知
时间频率即画面随时间变化的快慢。Kelly.D.H用亮度按时间正弦变化的条纹做实验,亮度Yt) = B(1+mcos2πft)。改变m, 测试不同时间频率f下的对比敏感度。
实验表明时间频率响应还和平均亮度有关。在一般室内光强下,人眼对时间频率的响应近似一个带通滤波器。对15~20Hz信号最敏感,有很强闪烁感(flick),大于75Hz响应为0,闪烁感消失。刚到达闪烁感消失的频率叫做临界融合频率(CFF)。在较暗的环境下,呈低通特性,且CFF会降低,这时对5Hz信号最敏感,大于25Hz闪烁基本消失。电影院环境很暗,放映机的刷新率为24Hz也不感到闪烁, 这样可以减少胶卷用量和机器的转速。而电脑显示器亮度较大,需要75Hz闪烁感才消失。闪烁消失后,亮度感知等于亮度时间平均值(塔鲁伯法则)。这种低通特性,也可以解析为视觉暂留特性,即当影像消失/变化时,大脑的影像不会立刻消失,而是保留一个短暂时间。生活中常感受到的动态模糊,运动残像也和这个有关。有很多电子产品设计利用了这一现象,例如LED数码管的动态扫描,LED旋转字幕等。对运动物体感知
观察一个运动物体,眼球会自动跟随其运动,这种现象叫随从运动(eye pursuit movement)。这时眼球和物体的相对速度会降低,我们能更清晰地辨认物体。例如观看球类比赛(如棒球),尽管棒球的运动速度很快,由于随从运动,我们仍够看得到球的大概样子 (但会有运动模糊)。如果我们把眼睛跟着风扇转动方向转动,会发现对扇叶细节看得较清楚。眼球随从最大速度为4~5度/秒,因此我们不可能看清楚一颗子弹飞行。
应用这些动画,电影,魔术等就成为现实
对颜色/亮度的感知:
人类对光的感知是依靠视网膜(retina)细胞。cones(圆锥细胞)负责感知光度(较强光)和色彩, rods(杆状细胞)仅能感知光度,不能感知颜色,但其对光的敏感度是cones的一万倍。在微软光环境下rods起主要作用,因此我们不能在暗环境中分辨颜色。一些数码相机的夜光拍摄模式也模拟了这一特性。
视网膜中三种圆锥细胞(cones) 有重叠的频率响应曲线,但响应强度有所不同,他们 分别对红(570nm), 绿(535nm), 蓝(445nm)光有最敏感,共同决定了色彩感觉。光度(luminance) 正比于视网膜细胞接受到的光强度能量,但人类对相同强度不同波长的光具有不同的敏感度。可感知的波长范围380nm~780nm,称为可见光。其中对绿色(550nm)光产生最大的光强敏感度。
人类对亮度信号较敏感,对色度信号较不敏感。可以把色度信号的采用频率降低到亮度采样频率的一半(甚至1/4),例如YUV信号里面可用4:2:0 , 4:2:2采样。
(请快速转动眼睛看看, Hermann grid illusion)
对空间的感知:
眼睛的空间分辨能力,即视力,通常用可分辨视角(degree)的倒数为单位。正常人的最少可辨视觉阀值约0.5”,最大视觉范围200度(宽)×135度(高)。
空间频率即影像在空间中的变化速度。用亮度呈空间正弦变化的条纹做测试,亮度Y(x,y) = B(1+mcos2πfx), 给定条纹频率f为一固定值(看作是宽度),改变振幅m(看作对比度),测试分辨能力。显然m越大分辨越清楚,测试不同条件下(不同cpd)可分辨的最少m值,定义1/mmin为对比敏感度(contrast sensitivity)。定义人眼的对空间感觉的角度频率:cpd:  cycle / degree ,表示眼球每转动一度扫过的黑白条纹周期数。对给定的条纹,这个值与人眼到显示屏的距离有关,对于同样大小的屏幕,离开越远,cpd越大。
通常人眼对空间的感觉相当于一个带通滤波器。最敏感在2~5个cpd ,空间截止频率为30cpd。比如我们看油画和电视机屏幕时,当距离离开一定远,cpd增大,人的眼睛就分辨不了象素点细节,便感觉不到颗粒感了。
当人观察一个静止影像时,眼球不会静止一处(精神病人除外), 通常停留在一处几百毫秒完成取像后,移到别处取像,如此持续不断。 这种运动称为跳跃性运动(saccadic eye movement)。研究表明跳跃性运动可以增大对比敏感度,但敏感度峰值却减少。

对时间频率的感知:
时间频率即画面随时间变化的快慢。Kelly.D.H用亮度按时间正弦变化的条纹做实验,亮度Yt) = B(1+mcos2πft)。改变m, 测试不同时间频率f下的对比敏感度。
实验表明时间频率响应还和平均亮度有关。在一般室内光强下,人眼对时间频率的响应近似一个带通滤波器。对15~20Hz信号最敏感,有很强闪烁感(flick),大于75Hz响应为0,闪烁感消失。刚到达闪烁感消失的频率叫做临界融合频率(CFF)。在较暗的环境下,呈低通特性,且CFF会降低,这时对5Hz信号最敏感,大于25Hz闪烁基本消失。电影院环境很暗,放映机的刷新率为24Hz也不感到闪烁, 这样可以减少胶卷用量和机器的转速。而电脑显示器亮度较大,需要75Hz闪烁感才消失。闪烁消失后,亮度感知等于亮度时间平均值(塔鲁伯法则)。这种低通特性,也可以解析为视觉暂留特性,即当影像消失/变化时,大脑的影像不会立刻消失,而是保留一个短暂时间。生活中常感受到的动态模糊,运动残像也和这个有关。有很多电子产品设计利用了这一现象,例如LED数码管的动态扫描,LED旋转字幕等。

对运动物体感知
观察一个运动物体,眼球会自动跟随其运动,这种现象叫随从运动(eye pursuit movement)。这时眼球和物体的相对速度会降低,我们能更清晰地辨认物体。例如观看球类比赛(如棒球),尽管棒球的运动速度很快,由于随从运动,我们仍够看得到球的大概样子 (但会有运动模糊)。如果我们把眼睛跟着风扇转动方向转动,会发现对扇叶细节看得较清楚。眼球随从最大速度为4~5度/秒,因此我们不可能看清楚一颗子弹飞行。