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长 治 医 学 院CH2 图像与视觉系统主讲：毕浩宇2012.82长 治 医 学 院Ch2 图像与视觉系统2.1 图像 2.1.1有关光学的预备知识 2.1.2 图像的概念 2.1.3图像信息的分类2.2视觉基础 2.2.1 人眼与视觉 2.2.2 颜色视觉 3长 治 医 学 院2.1.1有关光学的预备知识光学理论中用到的主要术语及计量单位 ：1)发光强度I(Intensity) 光源发光的功率称为发光强度 烛光（Candle Power，c）1c是指标准蜡烛发出的光标准蜡烛是由鲸脑油制成，重1/6磅，燃烧率为120各令（1各令0.0648克）的蜡烛 坎德拉（Candle,cd） 1cd就是“全辐射体”加热到铂的熔点（2024K）时从1cm2表面面积发出的光的1/60 在实际应用中可以认为1c1cd 4长 治 医 学 院光学理论中用到的主要术语及计量单位 ：2)光通量 光通量是每秒钟光流量的度量，其单位是流明（lm） 流明是指与1cd的光源相距的单位距离，与入射光相垂直的单位面积上每秒钟流经的光流量叫1 lm2.1.1有关光学的预备知识5长 治 医 学 院3)照度E（Illumination） 入射到某表面的光通量密度称为该表面的照度。

用每单位面积的流明数来表示公制单位： 勒克司（lx） 1 lx=1 lm/m2 辐透（phot） 1 phot=1 lm/cm2英制单位： 英尺烛光 1英尺烛光1 lm/ft2一般换算关系如下：1英尺烛光1 流明/英尺2 10.76lm/m2=10.76lx 2.1.1有关光学的预备知识6长 治 医 学 院4)反射 反射系数 表面反射的流明数/入射到该表面的流明数5）透射 透射系数 物质透射的流明数/入射到该表面的流明数2.1.1有关光学的预备知识7长 治 医 学 院6）亮度物体表面发光的量度 光可以由一个面光源直接辐射出来，也可以由入射光下的某表面反射出来亮度的衡量单位，主要有A、B两组 A组是以每单位面积上的发光强度来表示的； B组是以每单位面积上发出的光通量来表示的二者可以换算 2.1.1有关光学的预备知识8长 治 医 学 院亮度的衡量单位： A组：使用坎德拉为单位 尼特 1尼特1坎德拉/米2（cd/m2） 熙提 1熙提1坎德拉/厘米2（cd/cm2） ； 1熙提104尼特B组：使用流明数为单位 亚熙提 1亚熙提1流明/米2（lm/m2） 朗伯L 1朗伯1流明/厘米2（lm/cm2） ； 1朗伯104亚熙提 。

2.1.1有关光学的预备知识9长 治 医 学 院光学理论中的SI单位（国际单位），见下表：被测量 SI单位 缩写 被测量 SI单位 缩写 发光强度（I） 坎德拉 cd 照度（E） 勒克司 lx 光通量（） 流明 lm 亮度（L） 坎德拉/米2 Cd/m2 2.1.1有关光学的预备知识10长 治 医 学 院2.1.2 图像的概念Image : 是指用镜头等科技手段得到的视觉形象，一般来讲可定义为“以某一技术手段被再现于二维画面上的视觉信息”通俗的说就是指那些用技术手段把目标（Object）原封不动的一模一样的再现的图像它包含用计算机等机器产生的景物图像处理应是Image Processing 2.1.2 图像的概念11长 治 医 学 院图像最普遍的数学表达式为：If(x,y,z,t) 其中(x,y,z)是空间坐标，是波长，t是时间I是图像的强度这样一个表达式可以代表一幅活动的、彩色的、立体图像 I f(x,y) 静止的、平面的、单色的图像一幅平面图像可以用二维亮度函数来表示 0 f(x,y) 2.1.2 图像的概念12长 治 医 学 院f(x,y)可以看成由两个分量组成 ：i(x,y)表示照射分量，由光源的性质来确定 ，单位用照度来度量，即lm/m2或lx ；r(x,y)表示反射分量 ，取决于景物中的物体 If(x,y)i(x,y) r(x,y) 式中：0 i(x,y)；0r(x,y)12.1.2 图像的概念13长 治 医 学 院举例：i(x,y)的典型值 晴朗的日子，太阳在地球表面造成的照度为9000英尺烛光，也就是96840勒克司或者96840流明/平方米。

当天空有云时，太阳在地球表面造成的照度为1000英尺烛光，也就是10760勒克司；晴天的夜晚而且是满月的情况下，地球表面的照度为0.01英尺烛光0.1076勒克司；一般照明充分的房间内照度为100英尺烛光1076勒克司 2.1.2 图像的概念14长 治 医 学 院举例：r(x,y)的典型值 黑天鹅绒 0.01不锈钢 0.65白色墙 0.80镀银金属 0.90白雪 0.98 2.1.2 图像的概念15长 治 医 学 院符号信息文字、符号、图形等表示的具体的或抽象的事物 景物信息能给人以主观感觉但并不取决与人本身的客观场景信息 情绪信息 依赖于受信者的图像信息，它不仅能给人以直观的感觉，而且能以其特殊的艺术内容刺激人的感官，使受信者“触景生情” 2.1.3图像信息的分类从图像所携带的信息的种类出发分类 ：16长 治 医 学 院TV型的自然风景 肖像、风景画、建筑物图片等空间摄影照片和地球资源探测图片电子显微镜照片和标准的显微镜照片文本指通过打印或手记的记号图像图样通常就是简单的由线段和图形构成的单色二值图像 专用图像如：X射线照片、微波照片、超生波图像等 2.1.3图像信息的分类从图像的应用角度出发分类 ：17长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 人眼视觉人眼视觉18长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 人眼视觉人眼视觉感光细胞(photoreceptor cells)： 杆状细胞(rod)：单色夜视，约有7500万到15000 万个，分布在视网膜表面 锥状细胞(cone)：彩色视觉，约有600万到700万个，它们主要位于视网膜的中间部分 19长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 人的视觉系统能够适应光强度的级别的范围是很宽的，由夜视阈值到强闪光之间的光强度的级别约为1010级 ；背景亮度会影响到对目标亮度的感觉；同时对比度（Simultaneous ContrastSimultaneous Contrast） 在相同亮度的刺激下,由于背景亮度不同,人眼所感受到的主观亮度不同 20长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 Simultaneous ContrastSimultaneous ContrastThe round dots are all exactly the same color gray. I merely created the one on the extreme right and then copied it to each of the darker rectangles. Clearly, the lightness of the background effects the way in which we perceive the center gray dot. This effect is called simultaneous contrast. Again, as can be seen in other demonstrations, the perception of this kind of display is a result of lateral interactions.21长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 Simultaneous ContrastSimultaneous ContrastThe circular area in each quadrant in the left figure is exactly the same color. The different appearance is due to the surround and the lateral interactions that occur. On the right I merely changed the background colors so that they are all identical. You can now see that the circular areas are, indeed, identical. This phenomenon is called simultaneous color contrast.22长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 Simultaneous ContrastSimultaneous Contrast23长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 平行线24长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 乾坤转 25长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 波涛荡漾 26长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 无中生有的点 27长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 28长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 缪勒莱耶错觉 29长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 30长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 31长 治 医 学 院2.2.1 人眼与亮度视觉 32长 治 医 学 院2.2.2 颜色视觉 光的三基色 ： 红(Red)，绿(Green)，蓝(Blue) 彩色视觉特性: 亮度(Brightness) 感受到的光强度 色调(Hue)表示颜色 饱和度(Saturation) 与色调的纯度有关 33长 治 医 学 院2.2.2 颜色视觉 颜色模型颜色模型RGB模型HIS模型 H: hue 色调 S: saturation 饱和度 I: intensity 强度，明度CYM系统 cyan(青)，yellow(黄)，magenta(红紫)CYMK系统 CYM+black34长 治 医 学 院2.2.2 颜色视觉 35长 治 医 学 院2.2.2 颜色视觉 36长 治 医 学 院2.2.2 颜色视觉 37长 治 医 学 院TermsPhotoreceptor cells:感光细胞 Rod: 杆状细胞Cone: 锥状细胞Retina: 视网膜Simultaneous Contrast:同时对比度Brightness:亮度Hue:色调Saturation:饱和度38长 治 医 学 院 Thank you for your attention谢谢 谢谢。