《人眼视觉原理》ppt课件

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1、2021/8/23第二章人眼的视觉特性与图像探测2.1.人眼的视觉特性与模型2.2.图像探测理论与图像探测方程2.3.目标的探测与识别2021/8/23第二章人眼的视觉特性与图像探测2.1.人眼的视觉特性与模型人眼的构造视网膜的结构（杆状细胞，锥状细胞）视细胞的分布人眼的视觉特性视觉的适应绝对视觉阈阈值对比度光谱灵敏度分辨力视觉系统的调制传递函数2021/8/23视网膜视网膜的结构杆状细胞锥状细胞视细胞的分布2021/8/23视觉的适应明视觉暗视觉中介视觉颜色适应3×10-5cd/m23cd/m

2、23×105cd/m2暗视觉明视觉中介视觉2021/8/23人眼的视觉特性绝对视觉阈：全黑视场下，人眼感觉到的最小光刺激值，约10－9lx量级。眩目亮度：与像场亮度相关。阈值对比度：时间不限，使用双眼探测一个亮度大于背景亮度的圆盘，察觉概率为50%时，不同背景亮度下的对比度。对比度C：当Lt和Lb分别为目标与背景的亮度时，对比度表示为：由于背景亮度、对比度和人眼所能探测的目标张角三者之间存在制约关系（Wald定律），特别是在目标张角<7’，时，存在Rose定律：2021/8/23人眼的视觉特性光

3、谱灵敏度（光谱光视效率）：人眼对各种不同波长的辐射光有不同的灵敏度（响应），对大量正常视力观察者的实验表明：在较明亮环境中，人眼视觉对波长0.555μm左右的绿光最敏感；在较暗条件下，人眼视觉对波长0.512μm左右的黄绿光最敏感；右图给出不同视场亮度下，人眼的光谱光视效率曲线：人眼的分辨力：人眼能区分两发光点的最小角距离称为极限分辨角θ，其倒数为人眼分辨力。从内因分析，影响分辨力的因素为眼睛的构造。从外因分析，是目标的亮度与对比度。人眼会根据外界条件自动进行适应，从而可以得到不同的极限分辨角。

4、明视觉暗视觉人眼观察物体的要求灵敏度：以量子阈值表示时，最小可探测的视觉刺激是58~145个蓝绿光(波长为0.51m)的光子轰击角膜引起的，据估算，这一刺激只有5~14个光子实际到达并作用于视网膜上。分辨力：对比度：图案不同，对对比度的要求也不同（如点与点：26％；方波条纹之间：3％）信噪比：人眼观察物体需要排出干扰，如果干扰太大将影响到人眼的观察效果。图案不同，人眼对信噪比的要求不同（如方波图案：1～1.5左右；余弦图案：3～3.5左右）10-6lx10-5lx10-4lx10-3lx202

5、1/8/23第二章人眼的视觉特性与图像探测2.2.图像探测理论与图像方程图像信号与图像噪声理想条件下光电成像的图像探测方程2.3.目标的探测与识别理论分析证明：光电成像存在着图像探测的极限值，这一极限称为图像探测灵敏阈。一个景物的细节能否被光电成像系统所探测到，即形成一个可以被人眼识别的输出图像，与如下三个因素相关。景物细节的辐射亮度（单位面积的辐射强度）；景物细节对光电成像系统接收孔径的张角；景物细节与背景之间的辐射对比度。2021/8/23第二章人眼的视觉特性与图像探测图像信号与图像噪声图像

6、信号：光电成像系统在有效积分时间内接收到两个相邻的像元的辐射量子数的平均值分别为和，此时，系统能否分辨出这两个像元，取决于与的差异。故图像信号值可以表示为右式：图像噪声（光子噪声）：各像元所辐射的光子数的瞬时值n统计平均值的偏差称为“涨落”，用均方根表示，由于光子发射服从泊松分布，故其均方根值可表示为右式：图像信噪比：只有图像信噪比的值大于阈值信噪比，信号才可以被探测到，阈值信噪比由实验获得。2021/8/23第二章人眼的视觉特性与图像探测理想条件下光电成像的图像探测方程光电成像所输出的图像信号

7、表达式：式中L、Φ表示两个边长为h的正方形相邻像元的辐射亮度和辐射通量（功率），φ为像元与探测器表面的法线交角。p为像元瞬间发射出的量子数，d为像元与成像系统距离，r为成像系统孔径的半径，τ为有效积分时间，η为量子效率，Q为每流明光通量在每秒内所通过的光子数。2021/8/23第二章人眼的视觉特性与图像探测理想条件下光电成像的图像探测方程光电成像所输出的图像信号表达式：式中L、Φ表示两个边长为h的正方形相邻像元的辐射亮度和辐射通量（功率），φ为像元与探测器表面的法线交角。p为像元瞬间发射出的量子

8、数，d为像元与成像系统距离，r为成像系统孔径的半径，τ为有效积分时间，η为量子效率，Q为每流明光通量在每秒内所通过的光子数。光电成像系统输出的图像信噪比：2021/8/23第二章人眼的视觉特性与图像探测理想条件下光电成像的图像探测方程理想探测器图像探测方程(罗斯方程)夏根方程弗里斯-罗斯定律2021/8/23第二章人眼的视觉特性与图像探测2021/8/23第二章人眼的视觉特性与图像探测2.3.目标的探测与识别目标搜索的一般原理目标探测－识别模型约翰逊准则2021/8/23第二章人眼的视觉特性与图