02数字图像基础2-1

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1、第2讲数字图像基础2-1——视觉及其视觉感知本讲内容视觉和视知觉人眼的构造亮度视觉成像传感器成像模型与成像变换采样与量化图像的尺度缩放问题——双线性插值放大图像7/20/20212ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)视觉和视知觉的概念视觉：主要研究光的物理本质、光刺激视觉感受器官的程度、光经过视网膜后经视觉系统加工而产生的亮度与颜色的感觉视知觉：研究人是如何通过视觉形成关于外在世界的空间表象的。知觉将视野中的一些分散刺激加以组织，构成了具有一定形状的整体，是在人脑中枢进行的一组整合活动7

2、/20/20213ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)一些典型的视觉错觉与视知觉有关系7/20/20214ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)本讲内容视觉和视知觉人眼的构造亮度视觉成像传感器成像模型与成像变换采样与量化图像的尺度缩放问题——双线性插值放大图像7/20/20215ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)人眼的视网膜构造视网膜由感光细胞（锥细胞和柱细胞）构成，其中心区域称为中央凹锥细胞主要分布在中央凹区域，明视觉

3、柱细胞主要分布在远离中央凹的区域，暗视觉感光细胞在视网膜上的分布呈非均匀分布，中央凹区域密度最大，远离中央凹密度减小人眼光学系统和视网膜的结构特点可以满足对大视场、高分辨率和快速反映的同时要求；对亮度的适应范围大7/20/20216ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)杆状体和锥状体的分布Cones锥状Rods杆状7/20/20217ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)本讲内容视觉和视知觉人眼的构造亮度视觉成像传感器成像模型与成像变换采样与量化图像的尺度缩

4、放问题——双线性插值放大图像7/20/20218ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)亮度视觉人的视觉系统能适应的亮度范围为1010量级通过改变其总体敏感度实现大范围亮度适应同一时刻所能区分的亮度等级范围约为30-40级左右带有测光与变焦功能的摄像机的工作原理与其类似人眼对亮度的响应函数近似为对数函数马赫带效应人眼对亮度变化跳变区（边缘区）更敏感同时对比度效应人眼更重视相对亮度变化7/20/20219ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)人眼的亮度适应范围闪

5、光极限Glarelimit主观亮度Subjectivebrightness适应范围Adaptationrange夜视阈值Scotopicthreshold夜视觉Scotopic昼视觉Photopic7/20/202110ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)马赫带效应7/20/202111ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)同时对比度效应7/20/202112ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)对比灵敏度（韦伯比）7/20

6、/202113ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)本讲内容视觉和视知觉人眼的构造亮度视觉成像传感器成像模型与成像变换采样与量化图像的尺度缩放问题——双线性插值放大图像7/20/202114ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)图像信息的载体：光和电磁波谱7/20/202115ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)面阵传感器成像数码照相机、摄像机……7/20/202116ImageProcessing(CopyrightPEI

7、Jihong)本讲内容视觉和视知觉人眼的构造亮度视觉成像传感器成像模型与成像变换采样与量化图像的尺度缩放问题——双线性插值放大图像7/20/202117ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)数字图像获取过程光源对目标形成光强分布——光学系统进行变换——传感器感应到空间分布的光强——采样——量化——存储7/20/202118ImageProcessing(CopyrightPEIJihong)成像模型图像函数图像可以看成是一个二维空间的函数f(x,y):f(x,y)=i(x,y)r(x,y)

8、其中：f(x,y)表示在空间特定坐标点（x,y）位置处的亮度；0