人眼视觉函数(明视觉)
人眼的视敏特性与视敏函数分析：
人眼的视敏特性与视敏函数分析：视敏特性：人眼的视敏特性是指人眼对不同波长的光具有不同的灵敏度的特性叫视敏特性。
视敏特性常用视敏函数来表示。
（1）视敏函数为确定人眼对不同波长光的敏感程度可作如下实验：用不同光谱的单色光源发光，由“标准观察者”的眼睛观看，当观察者对所有单色光源发出的光获得相同的亮度感觉时，测量此时各不同的单色光源的辐射功率P（λ），显然P（λ）越大，说明人眼对该波长的光越不敏感。
相反，P（λ）越小，说明人眼对该波长的光越敏感。
通常我们用辐射功率的倒数来衡量人眼对波长λ光的敏感程度。
我们把辐射功率的倒数称为视敏函数，即：K（λ）=1/P（λ）式中：P（λ）为辐射功率。
K（λ）越大说明人眼对该波长的光越敏感。
（2）相对视敏函数通常把任意波长光的视敏函数与最大视敏函数的比值称为相对视敏函数。
在明亮条件下，人眼对555nm黄绿光有最高的灵敏度，故：V（λ）=K（λ）/K（555）=P（555）/P（λ）在暗视觉条件下V（λ）=K’（λ）/K’(507)=P’(507)/P’（λ）（3）相对视敏函数曲线相对视敏函数曲线是根据正常视力的观察者实验统计的结果得到的曲线。
如图所示。
由图可知：对于明视觉，当λ=555nm时（为黄绿光），亮度感觉最大。
对于暗视觉，当λ=507nm时（为青偏绿），亮度感觉最大。
在电视技术中都是采用明视觉曲线的。
明暗视觉曲线为何不重合？这是因为在明、暗两种情况下，是由不同的光敏细胞作用的结果。
在人眼的视网膜上有两种光敏细胞：其一是杆状细胞，其灵敏度高，但只能辨别明亮，不能辨别颜色。
在暗视觉条件下主要是由杆状细胞起作用。
故晚上只能辨别明亮，不能辨别颜色。
其二是锥状细胞，其灵敏度较低，但其既能辨别明亮，又能辨别颜色。
在明视觉条件下主要由锥状细胞起作用。
于是就形成了两种照明条件下的两种曲线。
图相对视敏曲线。
透光率计仪器的检定规程
透光率计仪器的检定规程
国家标准的《机动车运行安全技术条件》（GB7258-2017）中第11.5.7 条规定：前风窗玻璃驾驶人视区部位及驾驶人驾驶时用于观察外后视镜的部位的可见光透射比应大于等于70%。
所有车窗玻璃可见光透射比均应≥50%，且不应张贴镜面反光材料的色纸或隔热纸。
汽车车窗玻璃的透光率可以使用透光率计LS110检测。
校准标准：JJF1225-2009《汽车用透光率计校准规范》该标准规定了透光率计必须满足明视觉函数的要求。
明视觉函数（function of photopic vision）的定义：人类的视觉系统对不同波长的光敏感程度不同，即人眼对光的相应程度四波长的函数。
国际照明委员会（CIE）于1971年在实验数据基础上公布了明视觉函数V（λ）标准值，并于1972年由国际计量委员会批准。
透光率计LS110和LS116均符合CIE明视觉函数标准，可通过计量院检测。
透光率计LS117计量检定前提要求说明：
1．光密度检定
检定依据：JJG920-1996《漫透射视觉密度计检定规程》
检定说明：检定光密度时，接收探头不用粘贴黑色绒布.（默认不粘贴绒布，如果接收探头已粘贴黑色绒布，请撕掉后再校准）。
2．透光率检定
检定依据：JJG178-2007 《紫外、可见、近红外分光光度计检定规程》
11500-2008/ISO 5-2 透射密度的几何条件)，接收探头必须粘贴黑色绒布再校准。
视觉函数的两种实现方式
视觉函数的两种实现方式1.引言1.1 概述视觉函数的实现方式是指在计算机视觉领域中，如何将特定功能或任务转化为计算机可以理解和处理的形式。
视觉函数是一种对图像进行处理和分析的功能模块，它可以用于图像的特征提取、目标检测、图像增强等各种视觉任务。
本文将探讨视觉函数的两种实现方式。
这两种方式分别是第一种实现方式和第二种实现方式。
通过对比和分析这两种方式的特点和优缺点，我们可以更好地理解在不同场景和需求下选择适合的实现方式，从而提高计算机视觉任务的效果和效率。
第一种实现方式是xxx，它的描述和优点将在2.1节详细介绍。
第二种实现方式是xxx，同样将在2.2节中进行描述和讨论。
这两种实现方式在概念上有所不同，涉及的技术和算法也会存在差异。
因此，在选择实现方式时，我们需要充分考虑任务的特点、计算资源的限制以及实时性的要求等因素。
通过本文的研究，我们可以更好地理解视觉函数的实现方式，并且希望能够为读者在实际应用中选择合适的实现方式提供一定的参考和启示。
同时，对于视觉函数实现方式的研究也有助于推动计算机视觉技术的发展和应用的进步。
1.2 文章结构文章结构部分的内容，可以按照以下方式进行描述：文章结构部分旨在介绍本文的整体框架和组织方式，以便读者能够清晰地了解文章的结构和内容安排。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先对本文要介绍的主题进行概述，简要介绍什么是视觉函数，并指出本文将讨论的是视觉函数的两种实现方式。
随后，文章将详细阐述视觉函数的两种实现方式，即第一种实现方式和第二种实现方式。
在正文部分，我们将逐一介绍每种实现方式的描述和优点。
第一种实现方式将在2.1节进行讨论。
我们将对该实现方式进行详细的描述，包括其实现原理、具体实现步骤等等。
同时，我们还将强调该实现方式的优点，使读者能够了解在哪些情况下选择这种实现方式更为合适。
第二种实现方式将在2.2节进行讨论。
同样地，我们将对该实现方式进行全面的描述，并提出该方式的优点。
色彩学第二章(人眼视觉成像原理)
如图中的a。同一物体，离人越近， 视角越大，离人越远，视角越小。
视觉功能——视角 视觉功能
由 tan(a/2) = A/2D ， tan(a/2 A/2 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 视觉功能
二．视觉敏锐度 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 视觉敏锐度（V）以视角进行计算，是视觉所能分辨的视角的倒数。 V=1/α（α单位为分） 平时我们说的视力1.0，就是说，在规定的距离下，人的眼睛能 够分辩角度为1/60度（1')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。
人眼的构造——视网膜 人眼的构造
人眼的构造——视网膜 人眼的构造
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 a．视锥细胞特性：包含感红，感绿，感蓝细胞主要感受颜色的差 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，视锥细胞才起作用。 b．明视觉：指在光亮的条件下，由锥体细胞起作用的辩认物体细 节和颜色的视觉。 2． 视杆细胞与暗视觉 a. 视杆细胞特性：感受物体的明暗，对光的敏感程度高，不能感 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。
视觉的特性——光谱光效率函数 视觉的特性
在明光条件下，眼睛对波长555nm的黄绿 在明光条件下，眼睛对波长555nm的黄绿 555nm 光部分感受性最高， 光部分感受性最高，即这个波长的光只需要 较小的能量就能与标准光的明度相匹配。 较小的能量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最敏感。 就是说明是绝对光谱的黄绿色光部委最敏感。 而暗视觉对光谱的蓝绿色部位即510nm 510nm最 而暗视觉对光谱的蓝绿色部位即510nm最 敏感。 敏感。 相应敏感程度见左图。 相应敏感程度见左图。
视觉函数和外量子效率的计算方法
Pint内量子效 每 率秒钟内总的载合流数子量h复 内量子效 注 率入 L电 ED 的 子电 电流 量强 h度
intqI h
int
Ihc
q
17
P：光功率（mW） I：输入电流（mA） λ：峰值波长
16
三、LED的内部量子效率和内部功率
内量子效率 int
辐射性复合速率 辐射性复合速率
int 总复合速率 辐射性复合 非 速辐 率射性复合速
辐射性复 辐合 射 1时 性非间 复辐合 射 1 时性间复合 1 时 r1r间 1n1r
那么LED的内部发光功率为：
。是客观亮度。
9
光通量：是按照国际约定的人眼视觉特性评价的辐射能 通量（辐射功率）。用 F表示，单位：光瓦，流明
光（通lm量）的。计算公式：
F VP
波长为λ的辐射通量
若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：
F F 1 F 2 ( V P )
单位换算： 1光瓦等于辐射通量为1W，波长 55n5m
的黄绿光所产生的光感觉量。光瓦单位太大，常用另一较 小单位流明（ lm ）
1光瓦=683lm
10
光通量的计算公式 F VP
1光瓦=683lm
F （ lm ） 6 8 3 V P
:主波长
序号
1 2 3 4 5 6 7
Φ(lm)
Φe(mW)
主波长 (nm)
0.676 13.7 461.8
1.015 20.9 461.4
内发出的光通量为 d 时，则该方向上的发光强
度为
I dF
d
12
r
如图13-2，在一半径为 的球心 O
处放一光源，它向球表面lmABCD 所
不同光源的人体视觉及非视觉生物效应的探讨
不同光源的人体视觉及非视觉生物效应的探讨摘要：本文从明视觉、暗视觉及非视觉的三条光谱灵敏曲线出发，讨论不同视觉状态下，光源光谱对人体的作用。
通过测量各种常见光源的光谱，计算暗明比s/p 值和生物节律影响因子acv 值，对光环境进行评价。
另外，选取一天中自然光在各整点时刻的分布状态，计算acv值，比较人工光源和自然光源的差异，从而得到色温对s/p 值和acv 值的影响，为高效、健康的光源选择提供依据。
关键词：非视觉生物效应s/p 值生理周期影响因子色温1. 引论人眼中有三种感光细胞。
最为人们熟知的是杆状细胞和锥状细胞。
锥状细胞在亮度水平大于3cd/m2 的情况下起主要作用，由此定义了明视觉；而杆状细胞在亮度水平小于0.001cd/m2 的情况下被主要激活，从而定义此种亮度水平下属于暗视觉。
1924 年由国际照明委员会（简称C IE）承认的基于人眼对各种波长λ的光的相对灵敏度为光谱光视效率函数。
明视觉光谱光视效率函数V(λ)，其最大值在555nm 处，暗视觉光谱光视效率函数V’(λ)，其最大值在507nm 处。
人眼的第三种感光细胞是对人体褪黑素抑制产生作用的一种细胞，对人体的生物周期起到调节作用。
褪黑素是松果体分泌的一种胺类激素，其分泌量随着年龄的增大而逐渐降低。
褪黑素作为一种光照周期的化学介质参与调节季节性繁殖活动，同时也是视网膜中重要的神经调质。
根据以往的研究，对于健康人体来说，446-477nm 的波长被认为是最可能对褪黑素分泌产生作用的范围[1]。
因此，具有高色温的光源相较于低色温光源对于褪黑素作用更强。
目前，褪黑素抑制作用光谱函数并没有达成共识，因此我们使用了由Gall 基于相关实验结果定义的c(λ)曲线[2]，明视觉曲线采用1978Judd-Vos 进行修正的2º视角光谱光视效率函数曲线，暗视觉曲线为1951 年CIE暗视觉光谱光视效率函数曲线，如图1 所示。
c(λ)曲线相比于明暗视觉曲线更加的向短波长偏移，其峰值在450nm 附近。
人眼视觉特性
人眼视觉特性(HVS)人眼类似于一个光学系统，但它不是普通意义上的光学系统，还受到神经系统的调节。
人眼观察图像时可以用以下几个方面的反应及特性：(1)从空间频率域来看，人眼是一个低通型线性系统，分辨景物的能力是有限的。
由于瞳孔有一定的几何尺寸和一定的光学像差，视觉细胞有一定的大小，所以人眼的分辨率不可能是无穷的，HVS对太高的频率不敏感。
(2)人眼对亮度的响应具有对数非线性性质，以达到其亮度的动态范围。
由于人眼对亮度响应的这种非线性，在平均亮度大的区域，人眼对灰度误差不敏感。
(3)人眼对亮度信号的空间分辨率大于对色度信号的空间分辨率。
(4)由于人眼受神经系统的调节，从空间频率的角度来说，人眼又具有带通性线性系统的特性。
由信号分析的理论可知，人眼视觉系统对信号进行加权求和运算，相当于使信号通过一个带通滤波器，结果会使人眼产生一种边缘增强感觉一一侧抑制效应。
(5)图像的边缘信息对视觉很重要，特别是边缘的位置信息。
人眼容易感觉到边缘的位置变化，而对于边缘的灰度误差，人眼并不敏感。
(6)人眼的视觉掩盖效应是一种局部效应，受背景照度、纹理复杂性和信号频率的影响。
具有不同局部特性的区域，在保证不被人眼察觉的前提下，允许改变的信号强度不同。
人眼的视觉特性是一个多信道(Multichannel)模型。
或者说，它具有多频信道分解特性(Mutifrequency channel decompositon )。
例如，对人眼给定一个较长时间的光刺激后，其刺激灵敏度对同样的刺激就降低，但对其它不同频率段的刺激灵敏变却不受影响(此实验可以让人眼去观察不同空间频率的正弦光栅来证实)。
视觉模型有多种，例如神经元模型，黑白模型以及彩色视觉模型等等，分别反应了人眼视觉的不同特性。
Campbell和Robosn由此假设人眼的视网膜上存在许多独立的线性带通滤波器，使图像分解成不同频率段，而且不同频率段的带宽很窄。
视觉生理学的进一步研究还发现，这些滤波器的频带宽度是倍频递增的，换句话说，视网膜中的图像分解成某些频率段，它们在对数尺度上是等宽度的。
视觉函数和外量子效率的计算方法
人眼成像过程：
人眼成像过程视细胞受到光刺激产生电脉冲－视神经中枢－大脑成像
光度学的基础知识
1、电磁辐射和可见光谱
紫
蓝
青 绿
黄
橙
红
紫外光
380nm 435.8nm 546.1nm 700nm
红外光
780nm
图1、电磁波辐射波谱
光波是一种具有一定频率范围的电磁波，人们 能用眼睛感受到的波长在380～780 nm的范围内。 波长不同，感受到的颜色就不同 。随着波长的缩短， 可见光依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，只有 单一波长成分的光成为单色光。含有两种以上波长 成分的光为复合光。
发射出的光子数目 内部产生的光子总数 P / h P I / e 1240 I
P：光功率（mW） I：输入电流（mA） λ：峰值波长
三、LED的内部量子效率和内部功率
内量子效率 int
int
辐射性复合时间 r1 1 1 1 1 辐射性复合时间 非辐射性复合时间 r nr
发光强度：指光源所发出的光通量在空间的分布密度。 不同光源发出的光通量在空间的分布往往不同。 公式计算：当点光源在某一方向上的无限小立体角 内发出的光通量为 d 时，则该方向上的发光强度 为
dF I d
如图13-2，在一半径为 包围面积 S 上发出 F
r 的球心
lm
的光通
O
处放一光源，它向球表面 ABCD 所 量。面积 S 在球心形成的立体角
1
辐射性复合速率 辐射性复合速率 总复合速率 辐射性复合速率 非辐射性复合速率
那么LED的内部发光功率为：
Pint 内量子效率 每秒钟内总的载流子复 合数量 h 注入 LED的电流强度 h 电子电量 I Ihc int h int q q 内量子效率
第一节 人眼的视觉特性
第一节人眼的视觉特性一、人眼的亮度感觉1．人眼的光亮感觉光也是一种电磁辐射，人眼对780～380纳米之间电磁波的刺激有光亮的感觉，故波长在这个范围内的电磁波称为可见光。
2．人眼的彩色感觉人眼对780～380纳米之间的光还有彩色感觉，具体如图1-1所示。
3．人眼的视敏特性人眼对380～780纳米内不同波长的光具有不同的敏感程度，称为人眼的视敏特性。
衡量描述人眼视敏特性的物理量为视敏函数和相对视敏函数。
1）视敏函数在相同亮度感觉的条件下，不同波长上光辐射功率的倒数可以用来衡量人眼对各波长光明亮感觉的敏感程度。
称为视敏函数。
2）相对视敏函数实验表明，人眼对波长为555纳米的光最敏感，因此把任意波长的光的视敏函数与最大视敏函数值K(555)相比的比值称为相对视敏函数，记为：如图1－2所示，左边的曲线是暗视觉曲线，右边的是明视觉曲线。
二、人眼亮度感觉的特性（描述人眼对光亮差别的感觉特性）1．亮度：光源或反射面的明亮程度，亮度的单位为（坎德拉/平方米）。
2．亮度视觉的范围：人眼总的感光范围极其宽广，明视觉的亮度感觉范围为到量级，而暗视觉的感觉范围为千分之几到几个。
3．光亮感觉的特点：1）人眼的主观亮度感觉与周围环境亮度有关。
2) 主观亮度感觉S与亮度值B的对数成比例关系：，其中和K是常数。
3) 主观亮度感觉是心理量而不是物理量，故其单位是以实验得出的变化级数（S）来表征的。
实验表明，在不同的亮度B值下，人眼能觉察的最小亮度变化并非定值。
B大，也大；B小，也小，但是/B的值是大致相同的。
将可觉察的最小相对亮度变化 /B称为对比度灵敏度阈，用标记，其值通常在0.005～0.05之间。
人眼的亮度感觉并非决定于绝对亮度变化，而是决定于相对亮度变化。
故重现景物的亮度无须等于实际景物的亮度，而只需保持最大亮度与最小亮度之比值相同，就能给人以真实感。
4．对比度和亮度层次1) 对比度：指光源或发光面的最大亮度与最小亮度之比值。
人眼视觉特性(HVS)
人眼视觉特征 (一)人眼近似于一个光学系统，但它不是一般意义上的光学系统，还遇到神经系统的调理。
人眼观察图像时能够用以下几个方面的反响及特征：(1)从空间频次域来看，人眼是一个低通型线性系统，分辨光景的能力是有限的。
因为瞳孔有必定的几何尺寸和必定的光学像差，视觉细胞有必定的大小，所以人眼的分辨率不行能是无量的，HVS 对太高的频次不敏感。
(2)人眼对亮度的响应拥有对数非线性性质，以达到其亮度的动向范围。
因为人眼对亮度响应的这类非线性，在均匀亮度大的地区，人眼对灰度偏差不敏感。
(3)人眼对亮度信号的空间分辨率大于对色度信号的空间分辨率。
(4)因为人眼受神经系统的调理，从空间频次的角度来说，人眼又拥有带通性线性系统的特征。
由信号剖析的理论可知，人眼视觉系统对信号进行加权乞降运算，相当于使信号经过一个带通滤波器，结果会令人眼产生一种边沿加强感觉一一侧克制效应。
(5)图像的边沿信息对视觉很重要，特别是边沿的地点信息。
人眼简单感觉到边沿的地点变化，而关于边沿的灰度偏差，人眼其实不敏感。
(6)人眼的视觉掩饰效应是一种局部效应，受背景照度、纹理复杂性和信号频次的影响。
拥有不一样局部特征的地区，在保证不被人眼察觉的前提下，同意改变的信号强度不一样。
人眼的视觉特征是一个多信道(Multichannel) 模型。
或许说，它拥有多频信道分解特征(Mutifrequency channel decompositon ) 。
比如，对人眼给定一个较长时间的光刺激后，其刺激敏捷度对相同的刺激就降低，但对其余不一样频次段的刺激敏捷变却不受影响 (此实验能够让人眼去察看不一样空间频次的正弦光栅来证明 )。
视觉模型有多种，比如神经元模型，黑白模型以及彩色视觉模型等等，分别反响了人眼视觉的不一样特征。
Campbell 和 Robosn 由此假定人眼的视网膜上存在很多独立的线性带通滤波器，使图像分解成不一样频次段，并且不一样频次段的带宽很窄。
光度学与辐射度学的关系
人眼视觉与光度学和辐射度学的关系夏俊峰 2008.09前言关于视觉和光度学及辐射度学方面的内容，已有很多的文章。
但是，这些文章，虽然不少讲的很细致，比如细致地讲述人眼的构造、逐条讲解光度学的概念等。
但是，他们的讲解似乎各自为政，没有讲明光色视觉与光度计量及辐射计量的关系。
很多人对光色的视觉感受量、光度计量、辐射计量的内容似是而非。
将光度学与辐射度学割离，这在初学者和非光学研究者中很常见。
本文不是对视觉特性、光度学、辐射度学的内容做详细介绍，这些资料有很多，读者可以容易找到。
本文的目的是将这些内容串起来，让非光学专业的一般人员能够了解清楚他们之间的关系。
人眼视觉和光度学与辐射度学的关系光也是电磁波，对电磁波能量的计量有辐射度学，对辐射能量的计量单位是瓦（W ）。
在380nm ～780nm 之间的电磁波能够被人眼所感受，呈现不同的色彩，这部分的电磁波就被称作可见光。
由于人眼视觉细胞的生理，各种波长、相同能量的可见光作用到视觉细胞后，人眼却感受到它们的强度是不同的，也就是说，射入人眼相同能量、不同颜色的可见光，人眼感觉却认为它们的亮度不同。
前辈科学家做了大量的工作，就人眼对不同波长的可见光在相同辐射能下的感受，做了大量的测试统计，测出各波长下等同能量的光辐射对应的人眼亮度感受相对值，得出了一个归一化的函数关系，将不同波长下的辐射能量与人眼感受量对应起来。
这个辐射能量与感受亮度相对大小对应的函数，就叫做视见函数，或光谱光效，或光视效率，符号：V λ。
它表明光视效率是随波长λ变化而变化的。
视见函数曲线见附图1。
实际上，对颜色是感觉，不同的人感觉是有差异的。
就是同一个人，在不同状况下，对同一颜色的感受也会有差异，所以说，人对颜色的感觉、判断是有心理作用的。
比如，几个人认为两个波长的光亮度相同，另几个人却说亮度不同。
这种现象是客观存在的。
所以，对视见函数的确定，也是根据对一定数量的受测人员的测试结果的统计值。