《人眼构造》PPT课件.ppt

2.1 人眼的构造 第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识 人的眼睛近似球形，直径约23mm眼球包括眼球壁、眼内腔和内容物、视神经和视路、眼附属器等组织1.1.眼球壁眼球壁 主要分为外、中、内三层外层外层由角膜、巩膜组成前1/6为透明的角膜，其余5/6为白色的巩膜，俗称眼白眼球外层起维持眼球形状和保护眼内组织的作用人眼结构图眼球壁眼内腔和内容物视神经和视路眼附属器2.1 人眼的构造中层中层又称葡萄膜，色素膜，具有丰富的色素和血管，包括虹膜、睫状体和脉络膜三部分虹膜虹膜：呈环圆形，位于晶体前，有辐射状皱褶，中央有一4mm的圆孔，称瞳孔睫状体睫状体：前接虹膜根部，后接脉络膜，外侧为巩膜,内侧通过悬韧带与晶体赤道部相连脉络膜脉络膜：位于巩膜和视网膜之间脉络膜的血循环营养视网膜外层，其含有的丰富色素，起遮光和暗房作用第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识2.1 人眼的构造第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识2.1 人眼的构造第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识人眼结构图第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识2.1 人眼的构造2.眼内腔和内容物眼内容物包括房水、晶体和玻璃体三者均透明，与角膜一起共称为屈光介质。

房水由睫状突产生，有营养角膜、晶体及玻璃体，维持眼压的作用晶体为富有弹性的透明体，形如双凸透镜，位于虹膜、瞳孔之后、玻璃体之前玻璃体为透明的胶质体，充满眼球后4/5的空腔内主要成分为水玻璃体有屈光作用，也起支撑视网膜的作用第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识2.1 人眼的构造3.视神经和视路视神经是中枢神经系统的一部分视网膜所得到的视觉信息，经视神经传送到大脑视路是指从视网膜接受视信息到大脑视皮层形成视觉的整个神经冲动传递的路径4. 眼附属器眼附属器包括眼睑、结膜、泪器、眼外肌和眼眶第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识 聚精会神地盯着中央的十字看，你会发现？动画 人眼的成像过程人眼的成像过程：光线角膜前室水状液瞳孔水晶体后室玻璃体成像于视网膜的黄斑区刺激光敏细胞产生电脉冲视神经纤维视神经中枢在大脑中形成景物的映象 第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识2.2 光度学基本概念 光度学是研究光的辐射能量与人眼亮度感觉之间关系的学科，他结合人眼的特性对光进行了定量的分析和测量1.1.电磁波与可见光谱电磁波与可见光谱 第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识非植被区植被区第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识可见光第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识 1666 1666年，牛顿以三棱镜年，牛顿以三棱镜分解太阳光，发现其由许多分解太阳光，发现其由许多不同色光诸如红、橙、黃、不同色光诸如红、橙、黃、绿、蓝、靛绿、蓝、靛 (indigo) (indigo)、紫、紫等等所组成。

等等所组成单色光单色光：只含有单一波长成分的光称为单色光复合光复合光：包含有两种或两种以上波长成分的光称为复合光复合光给人眼的刺激呈现为混合色Issac Newton 1643(Issac Newton 16431727)1727)可见光白光白光：太阳辐射出来的是包含有各种单色光的波太阳辐射出来的是包含有各种单色光的波谱带，其中只有波长为谱带，其中只有波长为380380780780纳米的电磁波纳米的电磁波能为人眼所感知，并给人以白光的综合感觉能为人眼所感知，并给人以白光的综合感觉 又叫消色光，仅有亮度，用灰度级来描述又叫消色光，仅有亮度，用灰度级来描述第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识2.2 光度学基本概念2相对视敏函数(相对视敏度) (Relative Luminous Efficiency)在辐射功率相同的情况下，不同波长的光不仅给人以不同的色彩感觉，给人的亮度感觉也不同视敏度：在亮度感觉相同时，测出各种波长光的辐射功率P()，则波长为的光的视敏度定义为： 第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识相对视敏函数实践表明，人眼对波长为555nm的绿光的灵敏度最大，即 定义相对视敏函数为：第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识汽车防雾灯和道路照明中采用能发出黄绿光的光源。

视觉系统对颜色和亮度的响应特性曲线 第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识光通量光通量3.3.光通量光通量(Luminous Flux)(Luminous Flux)人眼感受到的光辐射功率不仅与光本身辐人眼感受到的光辐射功率不仅与光本身辐射的功率大小有关，还和人眼对不同波射的功率大小有关，还和人眼对不同波长光的视敏度有关定义人眼接受的总长光的视敏度有关定义人眼接受的总的光通量为：的光通量为： 第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识光通量光通量定义光通量的单位为流明（lumin，lm） 国际照明协会（CIE）定义：辐射功率为1W的波长为555nm的单色绿光产生的光通量为680流明，则有1W=680lm 如果以流明为单位，上式可改写为： 40瓦钨丝灯468流明，40瓦日光灯2100流明第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识光通量光通量对可见光以外的电磁波，无论辐射功率有多大，光通量都为零光通量与人眼的特性有关，相同的光通量表示视觉的亮度感觉相同因此，可用光通量对可见光的亮度进行计量第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识发发光光强强度度 4 4发发光光强强度度 物体发出的光通量大，不一定发光强度大。

定义发光强度为：光源在单位立体角内定义发光强度为：光源在单位立体角内发出的光通量，简称光强发出的光通量，简称光强 1流明指1cd的光源相距单位距离，并与入射光垂直的单位面积上每秒钟流经的光通量第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识照度5照度（illumination） 受光源照射的面上的照度是指光通量与被照射表面面积之比，即光通量的密度或单位面积上的光通量，表示为： 照度为1勒克司是指在1m2的面积上照射1流明的光通量它是描述环境受光源照射情况的量第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识照度不同环境的照度如下：环境黑夜月夜阴天室内阴天室外晴天室内晴天室外照度（lx）0.001-0.020.02-0.25-5050-500100-10001000-100000第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识亮度6亮度 亮度是用来说明发光表面的明亮程度的，定义为：光源单位面积在法线方向上的发光强度，称为光源亮度，即 该亮度是客观亮度，和观察的角度无关第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识亮度第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识2.3色度学 1彩色视觉明视觉过程；暗视觉过程彩色三要素：明亮度、色调和饱和度。

第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识三基色原理2三基色原理 不同波长的单色光会引起不同的彩色感觉，而相同的彩色感觉可以由不同的光谱成分混合而成如红+绿=黄实际上，我们只需要红、绿、蓝三种光即可合成自然界常见的各种色光，因此把红、绿、蓝称为三基色 第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识Hermann Gnter Grassmann 1809-1877三基色原理Grassman定律：人眼的视觉响应取决于红、绿、蓝三分量的代数和，即他们的比例决定了彩色感觉，其亮度在数量上等于三基色亮度的总和亮度为： 第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识三基色原理含义是1lm白光红光绿光蓝光，表明当红、绿、蓝的主观亮度比例分别为、时（此时三者的客观亮度相同），混合的结果便得到标准的白光注1：由Grassman定律知，任何一幅彩色图像，只需用三幅单色图像即可表示，是彩色电视的依据第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识三基色原理注2：在绘画、电影胶片中存在相减混色利用颜料的吸光性质，从白光中减去某种成分，即可得其它颜色，其三基色是黄、青、紫 黄=白-蓝，紫=白-绿，青=白-红；黄+紫=白-蓝-绿=白-（绿+蓝）=白-青=红；第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识白红绿蓝青紫黄相加混色三角形颜色的定义美国光学学会（Optical Society of America）色度学委员会：颜色是除了空间的和时间的不均匀性以外的光的一种特性，即光的辐射能刺激视网膜而引起观察者通过视觉而获得的景象。

我国国标GB5698-85：色是光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性即色是一种物理刺激作用于人眼的视觉特性，而人的视觉特性是受大脑支配的，也是一种心理反映所以，色彩感觉不仅与物体本来的颜色特性有关，而且还受时间、空间、外表状态以及该物体的周围环境的影响，同时还受各人的经历、记忆力、看法和视觉灵敏度等各种因素的影响第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识亮色表示法3.亮色表示法第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识亮色表示法优点：（1）把图像的能量集中到亮度上，色度上只有很少的能量2）YUV三元素间的相关性很小，Y、U、V三个分量可以单独编码、处理第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识亮色表示法第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识（3）利用人眼对色度分辨力差的特点，对色度信号进行亚抽样4:2:0Y10Y11Y12Y13Y20Y21Y22Y23U（12）0U（12）1V（12）0V（12）1在水平和垂直方向每在水平和垂直方向每2个连个连续的采样点取续的采样点取4个个Y、1个个Cr、1个个Cb样本样本,每一个像素用每一个像素用1.5个样个样本表示是子采样格式是子采样格式Y10Y11Y12Y13Y20Y21Y22Y23U10U11U12U13U20U21U22U23V10V11V12V13V20V21V22V23每条扫描线每每条扫描线每4个连个连续的采样点取续的采样点取4个个Y、4个个Cr、4个个Cb样本样本,每一个像素用每一个像素用3个样个样本表示。

本表示不是子采样格式不是子采样格式4:4:4Y10Y11Y12Y13Y20Y21Y22Y23U10U11U20U21V10V11V20V21每条扫描线每每条扫描线每4个连个连续的采样点取续的采样点取4个个Y、2个个Cr、2个个Cb样本样本,每一个像素用每一个像素用2个样个样本表示是子采样格式是子采样格式4:2:2Y10Y11Y12Y13Y20Y21Y22Y23U10U20V10V20每条扫描线每每条扫描线每4个连个连续的采样点取续的采样点取4个个Y、1个个Cr、1个个Cb样本样本,每一个像素用每一个像素用1.5个样个样本表示是子采样格式是子采样格式4:1:1亮色表示法（4）从频带上讲，直接传送RGB，需要传送三个与黑白电视信号带宽相同的信号，而传送YUV则只需一个黑白信号的带宽，色差信号的带宽很窄，可以插入亮度信号中 第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识亮色表示法第第二二章章 视视觉觉基基础础知知识识色彩产生情绪，引发好感和反感， 色彩操纵印象，影响人们的决策， 色彩控制思想，引导个人的行为， 色彩使人致病，也可以治愈病人， 色彩无时不在，色彩也无处不在 可能是世界上最早的包含三基色的诗句： 日出江花 红红 胜火，春来江水 绿绿 如 蓝蓝 。

白居易忆江南去掉带色彩的字，以下诗句将成何情形： 春风又绿江南岸 两个黄鹂鸣翠柳，一行白鹭上青天 白日依山尽，黄河入海流在古代中国，红色是幸运色，是财富的象征，可以驱病避邪 红色代表了原始人类生命体验中的鲜血、火焰和爱红色容易令人产生这样的联想：强壮、精力充沛、信任和创造力 蓝色是神奇的颜色，童话的颜色，谜一样的、梦幻的、冥想的颜色黄色给人十分温暖、舒服的感觉 - 歌德 绿色是生命橙色用来象征温暖和成熟棕色被视为一种坚固的、诚实的、家常的颜色紫色是最特别的、最有魅力和神秘的颜色金色传递的是价值的印象银色的产品和银色包装的产品，被认为是质量好的，价格不菲的黑色现在已经成为一种流行色，它体现了三种特征：高雅、悲伤和与众不同 白色是光的总和，是未受污染的纯洁和无罪，是绝对肯定的颜色灰色是介于光明和黑暗之间的颜色灰色的日常生活没有高潮也没有低潮，灰色可以掩盖事物，产生寂静，排挤有生气。