色彩学(人眼视觉成像原理)汇总.docx

中色彩学 第二章人眼视觉成像原理&第二章人眼视觉成像原理■视觉的形成 ■颜色的视觉-视觉理论《视觉的形成■人眼的构造■形象的形成4人眼的构造.眼睛等于捕捉光线的 摄影机，而大脑是组 成影像的机构■所有的色彩视觉都是 建立在人的视觉器官 的生理基础上的，所 以研究色彩还必须了 解视觉器官的生理特 征及其功能人眼的构造■人眼的构造相当于一 架摄像机或照相机 包膜前面.是由角膜、晶虹影 状体、前房 、所共同组成的具备镜头功能的组合，前眼层 把物体发出的光线聚 焦到后面的相当与胶 卷的用于检测光线的视网膜上b人眼的构造 眼球眼的形状像一个小球;通常称为眼 球.• ・球内JI有特殊的折光系统.使进入 限内的可见光汇聚在视网膜上.视网 膜上含有成光他视杆细胞和视作细胞. 这些感光细胞把接受到的色光信号传 到神经节细胞,再生视神经传到大陋 皮层枕叶视觉抻经中枢,产生色愍.眼球型有三层股组成 外层是坚切的 H壳.保护眼睛的内部.称为纤维股. 它的前1 6为角膜.后5 6为白色不透 明的巩股，中层称葡荀腴或血素层， 血管层J ,顿色像黑紫端萄.由前向 后分为三部分，虹膜、睫状体和脉络 腺,内层为视网股.筒称网膜，人眼的构造手膜■角膜(cornea)：如 同相机的滤镜.眼球最前端是透明的 角膜,它是平均折射 率为1.336的透明体. 俗称眼白.微向前突 出,曲率半径前表面 约7.7毫米，后表面 约6. 8亳米，光由这 里折射进入眼球而成像。

晏晶镜晶央后给眼以的分伸它焦体JIM中以传视眼态部的节 晶枷 面来射近花形大体调样 水那正进折谓老：晶起动一 7响我的所、彩觉水引自镜 •如眼投它一眼色错于所能透 体：过膜视种或由用种凸 犬S),体光经网远各觉是作一的 状en片状,，视、及视都缩像距人眼的构造-现是网膜中国宽■特殊的黄斑与盲点部分,相星黄色.-色觉之所以有很大的个人差 异与黄斑是有关系的,位置 刚好在通过瞳孔视轴所指的 地方，即视推细胞和视杆细 胞最集中的所在.是视觉最 收税的地方我们看到物体 最清楚时,就是因为影像刚 好投射到黄责上的缘故,黄 斑下面有盲点，虽然是神经 集中的部位,但缺少视觉细 胞.不能看到物J体影像■百点（blind spot ：视神经 与眼球的接点.该处无视细 胞所以无法尊光.人眼的构造-网版(retina)：如同底片.视,膜«视网股是视觉接收器的所在， 它本身也是一个复杂的神经中 心.•眼睛的喜觉为网膜中的视杆细 脆和 所致.视杆纸胞能第恳爱弱光的利意.但不能 分辨•色.视罐的能在聋光下 反应灵敏.具南州叛臃色的本.在中央凹处之内,只为视 错细胞.很少或汉有视杆留胞. 在网膜边缘.寓近眼球前方各 处,有许多视杆细胞.而祝傕 细胞很少.某些动物(如鸡， 因视杆细胞较少.所以在激光 下,它的的视觉很差.成为夜 E 也有些动物，如猫和猫头 V)因视杆细胞很多.所以能在夜间活动人眼的构造 视网膜MHfNAlh人眼的构造 视网膜■ ■视觉器官的两重功能:明视觉与暗视觉■ 1.视锥细胞与明视觉■ •・视特性：色含感 4Mb要・受族色的墓 别.而对明暗的感觉比较低,对光的敏感性小.只有达到一定照 度的情况下.视健细胞才起作用■ be明视觉：指在光亮的条件下.由Mt体编 3.明暗视觉特点：.a.明视觉对400nm《紫色）和700nm （红色）附近的色光感受性很 低,而对555nm的黄绿色部位最敏感，暗视觉对510nm的蓝绿色部位最敏照■ b.啕视觉曲线与视觉曲线之间没有联系明暗视觉特性随人的年龄，性别等因素的变化而变化起作用的辨认物体制 节和靛色的视觉.■ 2.视杆细胞与暗视觉■ a.视杆细胞特性：事受物体的明暗,对光的低密程度离.不IM 受物体颜色的差别.■ b.暗视觉：指视杆细胞的活动特性.可以在光线很暗的情况下工 作.不能反映色光的差异。

人眼的构造 视网膜人眼的构造视神经与中心寓视神经 optic nerve)：将收集到 的光线转化为脉冲 传向大脑,如同光 野.中心离 fovea V 视细胞最密集之处 为视段投影到网膜 上的焦点.这一小 凹是视觉最敏脱的 地方眼皮(eyelid)： 如同相机的快门■ 人眼的构造 你知道吗？■ 色育形成的原因• UU吉之所以能辨识麟色，是由于眼修存在三种能辨色的怪状照施.这三种椎状细 胞分别能吸收不用波长范B8的光.分别是蓝-萦,绿色、红-黄 当椎状细胞受到 报伤或发信不全时.就有可能造成色高.• 以发生原因来分，色盲可分为先天性色盲和后天性色盲.先天性色盲多为红域色盲.对于红绿辨色有阵得• 后天性色盲的发生除因可能与视网膜，视神经病变有关，例如外伤,青光酿2.色盲分类 部分色1T全色盲• 部分色盲：大致可分为红 色盲和血 色盲.可利用石谅氏色盲拉史图来做检渊• 红，色盲.红色盲”少居受红色的抬状锚舱• 色盲缺少生打?的椎状细胞• 红色弱：患者相状细胞对红色赂光的波形接近感受绿色的椎状细胞波形.• 色弱息者椎状细胞对绿色感光的波形接近感堂红色的椎状细胞波形K色盲患者M乏R受法光的椎状细胞i人眼的构造 你知道吗?全色盲.全色盲是指眼球中椎状细胞缺少.或无作用,仅靛依靠眼球中杆状细胞 来感受视觉影像光线的强弱 其视觉所见的景像只有灰密的色阶分布. 眼睛对于亮度非常敏感.在白天的室外需戴上深色的太阳眼镜保护眼睛• 一般社会上存在的全色盲比较非常少,但在大西洋上的平格拉普盘 PinKlapJ和彭培离Pohnpeii上却有极高的比例为全色盲，因为岛上的 基因库小.难以避免近亲繁殖，至使岛上全色盲的比例高于全世界其他 地方的三万分之一.平格拉普岛人口约七百人.全色盲的比例高达十二 分之一，这种造成全色盲的基因叫作马斯肯基因，离上约有三分之一的 人为带因者3.色盲患者在职业的选择上会受到限制.特别是美术.医学,化工等性质 的工作,需要依籁大量的辨色能力.在就学与在职训嫁时就常因体检结 果而垓拒绝但在文学,史学.法律等方面就较不受限■许多交通号志常用红绿来表示，对于色盲患者.可教导他们依亮灯位看 来辨识.&形象的形成.正常人的眼睛，在适当的照度下.观看250nm距离的物体最清楚而 且易省力，不易疲劳,人们把这一距离称为“明示距离”.•视觉与年龄：视觉发生于出世后约一个月左右.大致一年以后即 可对所有色彩具备完全感受能力.随年龄的增长（大约30岁开始） 其效力日趋衰退（50岁以后特别明显）.视觉的特性-12^1^视觉功能-视觉的特性视角觉功能是人们借助视觉器官完成一 定的视觉任务的能力.如图中的••同一物体,高人越近,视角越大,离人越远,视角越小..衡氨指标：视觉区别物体细节的能力. 辩认对比的能力。

■ 一.视角■ «A： 立体大小时■■所形成的张角.■ L视角的大小与物体的距离成反比.与物体的大小成正比❷■ 2.具有正常视觉的人能够分桁物体空 间两点间所形成的最小视角为 r=0. 00029弧度.■ 3.视角的大小决定了视网膜上像的大 小.而视网膜上像的大小又决定了人 们视觉的清晰度视觉功能1 视角由 tan （a/2） = A/2D, 得出a = A/D 不同物体在跟人眼相 同距离时，物体越大. 则视角越大，物体在 视网膜上成的像越大《视觉功能^ 视觉敏锐度Ez.视觉敞蔽.1.视觉敏锐度：人们使用视觉器官辩认外界物体的敏锐程度.表示视觉辩认物体细节的能力，在医学上称为“视力”.2.视觉辩认物体细节的能力与观察距离有很大关系视觉敬锐度（V）以视角进行计算.是视觉所能分辨的视角的倒数V=1/a （a单位为分）■ 平时我们说的视力L0,就是说.在规定的距离下，人的眼睛能够分辩角度为1 60度（「）的物体的细节，因为人眼的视锥细胞间的 距离为6微米,所以.我们的眼睛的分辩能力并不怎样强的.这一点 和主观感觉上有不小差异.视觉的特性E波是一种耀射能.通常.光通亮越大,人感灵光越明凫 但这是对同一种光波而言 光辐射能胡相同但波长不同的色光,无论是明视觉还是暗视觉.其产生的明亮程度是不相同的 也勉是说.人眼对可见光滑内的 不同液长徜射具有不同的感餐性 有的色光人眼感觉明亮,有的 比较暗•视觉的特性光谱光效率函数为了了蜴光造各个部分的不同视觉效果，科学家测量了眼瞒对等能 光滑不同波长光的视觉感觉性.■■方法是将光清上不同波长的光与一 个标准光在明度上匹配,然后测量出这个波长所需的能量.•光谱光效率函数竽俺光一个光通上各个旅长的单色光■射■■僵幅等的•.明视觉曲线明视觉的等能光谙相对明度曲线的简称.暗视觉曲线［/《人）卜暗视觉等能光谱相对明度曲城• V（入）和VY N的相对值代表等能光谱波长为'的单色光辐射引起的明亮 理觉的程度.• 2.光谱光效率：代表等能光请波长为入的单色光短射引起的明亮感觉 的程度.• 光谱光效率函数VC）和VY入）随波长变化的函数.也称为“视见函数”4视觉的特性光谱光效率函数Xvim明视梵与幽视觉的 光谓光奴率曲螳在明光条件下.眼睛对波长555nm的黄绿 光部分感受性最高，即这个波长的光只需要 较小的能■就能与标准光的明度相匹配“也 就是说明是绝对光谱的黄绿色光部委量敏感.而暗视觉对光谨的蓝绿色部位即510,最 敏感.相应敏感程度见左图.««««««%*B府朴阳B陶臬中用中央电-0卜*上a英度水学区天8龙宜及尤立幻Mb三法♦竹5升”ft.的30分*A««n«国，夕,A««h«卜视觉的特性 人眼视觉延迟小间辨别，在某种条件下，闪烁的灯光可能会被知觉 为连续的.- 人眼睹的视觉暂留约为每秒16-24次左右，因此只要以每秒30次或更短的时间间隔来更新屏幕画面,就 可以骗过人的眼睛,让我们以为画面没有变过。

虽然 如此，实际上每秒30次的屏幕刷新率所产生的闪烁现 象我们的眼睛仍然能够察觉从而产生疲劳的感觉.所 以屏幕的场频越高.画面越稳定,使用者越感觉舒 适.一般屏幕刷新率场频在每秒75次以上人眼就完全 觉察不到了，所以建议场频设定在75Hz-85Hz之间，这 足以满足一般使用者的需求了颜色对比 同时对比・鞋视场中.相翎区域的不同顺包的相互影响 称为•'颜色对比”..颇色对比有两种情形：一和是同时对比，另 一种是连续对比.• I vttt： *是t•到二“・色所产生自 此取柒 在产生对比时，两色彩的对应各属慢 间都分别出现相互在相反倾向上，加强刺激强 度的现象也就是说当色相各异的颜色配制在一 起，每一颜色的色调向另一题色的互补色方向 变化• 例：在绿色背景下,灰色带有红色感觉.在黄 色背景下则带有蓝色感觉..① 每一颇色都在其周围诱导出其互补色• (2 如果两种颜色是互补色则彼此加强饱和度,使对比变得极为强烈颜色对比连续对比• 例】绿叶中的红花更得更红连续对比:先看某种♦色，然后又看裁I第二种JR。