第一章-人眼的视觉特性
人眼视觉特性（HVS）
⼈眼视觉特性（HVS）⼈眼视觉特性(⼀)2248671769qq.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。
第一节_人眼的视觉特性-总结
第一节人眼的视觉特性1、在一般情况下，如有两种光谱成分不同的光，只要三种光敏细胞对它们的感觉相同，则主观彩色感觉（包括亮度和色度）就相同。
2、格拉斯曼定律—复合光的亮度等于各光分量的亮度之和。
3、人眼的视觉范围有一定的限度，明暗感觉是相对的。
4、韦伯-费赫涅尔定律—亮度感觉与亮度L的对数成线性关系。
5、一方面，重现景物的亮度无需等于实际景物的亮度，而只需保持二者的最大亮度与最小亮度的比值不变；另一方面，人眼不能察觉的亮度差别，在重现景物时也无需精确复制出来。
6、人眼分辨景物细节有一极限值，对彩色细节的分辨能力远比对亮度细节分辨力低。
7、视觉的空间频率响应具有低通滤波器性质。
8、人眼存在视觉惰性—电影、电视放映的生理基础。
临界闪烁频率取决于亮度、亮度变化幅度、观看距离等。
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。
人眼的视觉特性
人眼的视觉特性0序言由于liuhonghui和王绪军先生提醒，评定金属丝像质计灵敏度时，应遮蔽粗丝，采用由细到粗逐根观察评定的方法。
为什么不能采用由粗到细的观察方法呢？大概与人眼的某些视觉特性有关。
为此，笔者根据资料〔1〕和自学笔记，编写了这篇短文，希望从中能找出些理论依据来。
由于我水平所限，加上成文仓促，如有不当，望指正。
人眼的视觉特性，是因人而异的，我们在这里讨论的是正常人的统计平均状况。
1视觉范围1.1人眼的光谱灵敏度(1)人眼可识别的电磁波长大约为400-800nm。
波长由长至短，光色分别为红橙黄绿青蓝紫。
同时含有400-800nm各色电磁波的光，称为白光。
(2)人眼对不同的颜色的可见光灵敏程度不同，对黄绿色最灵敏(在较亮环境中对黄光最灵敏，在较暗环境中对绿光最灵敏)，对白光较灵敏。
但无论在任何情况下，人眼对红光和蓝紫光都不灵敏，假如，将人眼对黄绿色的比视感度(灵敏度)设为100%，则蓝色光和红色光的比视感度(灵敏度)就只有10%左右了。
(3)在很暗的环境中(亮度低于10-2cd/m2时)，如无灯光照射的夜间，人眼的锥状细胞失去感光作用,视觉功能由杆状细胞取代,人眼失去感觉彩色的能力，仅能辨别白色和灰色.。
1.2人眼能感受的亮度范围人眼能感受的亮度范围约为10-3—106cd/m2。
当平均亮度适中时(亮度范围约为10—104cd/m2)，能分辨的最大和最小亮度比为1000:1(当亮度为1000 cd/m2时，识别能力最高，有资料称:最小可识别黑度差ΔDmin≈0.08); 当平均亮度很低时，能分辨的最大和最小亮度比不到10:1。
1.3人眼视觉的空间特性(1)空间分辨率为≤12LP/mm;(2)灰度分辨能力为64级。
1.4人眼的时间特性(1)活动图像的帧率至少为15fps时，人眼才有图像连续的感觉;(2) 活动图像的帧率在25fps时，人眼才感受不到闪烁。
笔者注:;监控视频15fps，电视25fps，电脑屏幕60fps。
人眼视觉特性
人眼视觉特性(一)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。
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。
人眼视觉特性
人眼视觉特性 Prepared on 22 November 2020人眼视觉特性1.各种视觉范围光谱范围：我们知道，光线可以分为两类，也就是我们常说的可见光与不可见光。
“可见”与“不可见”是以人眼能否直接观察到为衡量标准的。
那么，人眼可以观察到的光谱范围，到底是多少呢研究发现，人眼可以识别的光线波长范围为400nm—800nm，而光波在390—455nm 内呈紫色，在455—492呈蓝靛色，在492—577nm呈绿色，577—597nm呈黄色，597—622nm呈橙色，770～622nm呈红色。
而人眼能分辨色彩的原因为，在人眼的视网膜上有两种视觉细胞，即锥状细胞和杆状细胞。
锥状细胞分为三种，分别对红、绿、蓝三种色光最敏感，称为红感细胞、绿感细胞、蓝感细胞。
当一束光射入人眼时，三种锥状细胞就会产生不同的反应，不同颜色的光对三种锥状细胞的刺激量是不同的，产生的颜色视觉各异，使人能够分辨出各种颜色。
锥状细胞不但可以接受色彩的刺激，还可以感受亮度的刺激。
所以，在白光下，人眼可以同时识别彩色与非彩色的物体，但到了夜间或暗处，锥状细胞即失去感光作用，视觉功能由杆状细胞取代。
此时，人眼便无法感觉彩色，仅能辨别白色和灰色。
既然人眼可看到的光线具有不同的颜色，那么自然人眼对不同的颜色有不同的灵敏度。
在较亮的环境中人眼对黄光最为敏感，而在较暗的环境中对绿光最为敏感。
无论在何种明暗条件中，对白光都较敏感，对红光和蓝紫光都不敏感。
如果用一个尺度来衡量，那就相当于，人眼对黄绿色敏感度为10，对蓝红色敏感度为1。
亮度范围：人眼能感受的亮度范围约为10−3—106cd/m2（坎德拉每平方米，1坎德拉表示在单位立体角内辐射出1流明的光通量），当平均亮度适中时（亮度范围约为10—104cd/m2），能分辨的最大和最小亮度比为1000:1(当亮度为1000 cd/m2时，识别能力最高，有资料称:最小可识别黑度差ΔDmin≈; 当平均亮度很低时，能分辨的最大和最小亮度比不到10:1。
人眼视觉特性(HVS)
人眼视觉特性(一)2248671769@qq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响及特性：(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，以到达其亮度的动态范围。
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，在保证不被人眼发觉的前提下，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，分别反响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。
人眼视觉特性
三、人眼的视觉特性（一）、人眼的视觉生理构造与机理1、人眼的视觉生理构造人眼近似为一个球形，假如从前向后切开，就会得到一个人眼的切面图。
最前面的是充满水晶体的前房。
前房后面是后房，里面装满了后方液。
最后面是视网膜。
在视网膜上分布有大量的感光细胞。
感光细胞分为杆状细胞和锥状细胞，两者功能不一样。
2、人眼的视觉机理视网膜是眼睛感受光辐射能量刺激的机体。
外界的光辐射能量进入眼内，在视网膜上，由杆状细胞和锥状细胞综合成像后，由视神经传递到大脑中枢形成视觉。
（二）、空间环境与人眼的视觉状态人眼所处的空间环境，有明亮的、有黑暗的、有介于明亮与黑暗之间的。
一般定义为：明视觉状态、暗视觉状态和中间视觉状态。
明视觉状态：人眼所处的空间环境，亮度大于3cd，为明视觉状态。
暗视觉状态：人眼所处的空间环境，亮度小于0.001cd，为暗视觉状态。
中间视觉状态：人眼所处的空间环境，介于明视觉和暗视觉之间的，为中间视觉状态。
电光源将电能转换成光辐射能用于照明，其运行环境的空间环境为人眼的明视觉状态。
（三）、人眼的视觉特性1、人眼视网膜上的杆状细胞和锥状细胞，两者对光辐射能量刺激的响应灵敏度不同，功能不一样。
杆状细胞：对光辐射能量刺激的响应灵敏度高，能够感受极微弱的光能量辐射。
但是，不能很好地区分颜色和分辨物体的细节。
锥状细胞：对光辐射能量刺激的响应灵敏度低，不能够感受极微弱的光能量辐射。
但是，对颜色的响应灵敏度高，能够很好地区分颜色，分辨物体的细节。
2、在不同的视觉状态下，人眼的视觉，是由杆状细胞和锥状细胞综合成像后产生的。
因此，对不同光谱的光辐射能量，对应于不同的响应灵敏度。
3、在不同的视觉状态下，对光辐射能量刺激的响应，起主导作用的感光细胞不同。
对不同光谱的光辐射能量，响应灵敏度的对应关系也是不同的。
4、人眼视网膜上的锥状细胞，又细分为三种感光细胞。
在明视觉状态下，分别对可见光辐射能量中的，红、绿、蓝三个可见光谱带的辐射能量，对应于高响应灵敏度。
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。
人眼的视觉特性
人眼的视觉特性
电视机图像的评价来源于人眼，所以，有必要讨论人眼对彩色图像观看的特点，并以此为基础理解电视系统中对图像信号的各种处理。
1. 相对视敏曲线
图1 相对视敏曲线
横坐标是电磁波的波长，纵坐标是相对视敏度，，对于不同波长的光在相同的辐射功率下，人眼感觉黄绿光最亮，波长自555 nm 起向左和向右渐渐减小或增大时，亮度感觉均渐渐下降。
也就是说三基色中人眼对绿光最敏感，红光次之，蓝光最不敏感。
2. 人眼的亮度感觉：
人眼可以感觉到的亮度范围虽然相当宽,，从暗视觉门限到眩目极限之间的范围在1010 量级。
但它并不能同时感受到如此之大的亮度范围全体。
当平均亮度适中时，人眼能感觉的亮度上、下限之比可达到近1000 ：1 ，而平均亮度过高或过低时，只有10 ：1 。
通常人眼能感觉的亮度上、下限亮度比为100 ：1 。
在不同的环境亮度下,同样的亮度,给人的主观亮度感觉却完全不同。
当人眼适应于不同的平均亮度后,可辨别的亮度范围也不相同。
重现图像的亮度无需与实际景物的亮度相同，二者只需保持最大亮度和最小亮度的比值即对比度相等，在重现景物时可不予精确复制亮度，只保持重现图像的对比度，就会有非常逼真的感觉。
3.人的彩色感觉：
4.人眼彩色细节的辨别力
人眼对亮度细节和色度细节的辨别力不一样，人眼的彩色辨别角比黑白辨别角大3～5倍。
由此，可以得到，对于彩色图像，用较宽的频带传送亮度信号，用较窄的频带传送色度信号。
人眼的视觉特性
人眼的视觉特性 1、引言人眼的视觉系统是世界上最好的图像处理系统，但它远远不是完美的。
人眼的视觉系统对图像的认知是非均匀的和非线性的，并不是对图像中的任何变化都能感知。
例如图像系数的量化误差引起的图像变化在一定范围内是不能为人眼所觉察的。
因此，如果编码方案能利用人眼视觉系统的一些特点，是可以得到高压缩比的。
对人眼视觉特性的深入研究及由此而建立的各种数学模型，一直是各种图像数字压缩算法的基础。
2、人眼的视觉特性人眼对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 K(λ)=1/pr(λ) 。
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。
可见光波长实验表明：视敏涵数的曲线的最大值位于５５５nm处当光线微弱向左偏移最大值为５０7nm处，两者相差近５０nm，人眼就相当于带通滤波器，这就表明人眼对亮度变化比较敏感。
人眼对于蓝光的视觉灵敏度要比红光和绿光低的多．三条曲线的峰值比为Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．５４：０．５７５：０．０５３（蓝光放大２０倍）．三条曲线有相当一部分是重叠的．正常观察条件下，人眼得到的是二者的合成的视觉，不能将他们各自的数值区分开来．大脑根据三者的比例，感知彩色的色调和饱和度，而三者的和决定了光的总亮度。
对比灵敏度人眼对亮度光强变化的响应是非线性的，通常把人眼主观上刚刚可辨别亮度差别所需的最小光强差值称为亮度的可见度阈值。
也就是说，当光强I增大时，在一定幅度内感觉不出，必须变化到一定值I+ΔI时，人眼才能感觉到亮度有变化，ΔI/I一般也称为对比灵敏度。
因此恢复图像的误差如果低于对比灵敏度，即不会被人眼察觉。
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§1.4 光和颜色的本质
图1.1 可见光在电磁波波谱中的位置
§1.4 光和颜色的本质
颜色的本质是什么？
由实验得知: 颜色是不同波长的光波通过人眼 视觉产生的印象。
例如，用700nm波长的光作用于人眼，人的感 觉印象是红色光；用546.1nm波长的光作用于人眼， 人的感觉印象是绿色光；而用435.8nm波长的光作 用于人眼，人的感觉印象则是蓝色光。
实验证明，人眼对不同波长的光的灵敏度是不同 的。人眼的这种视觉特征称为人眼的视敏特性，常用 视觉灵敏度曲线(视敏度曲线)来描述。
§1.5 人眼的视觉特征
图1.3 人眼的视觉灵敏度曲线
图1.3所示的是国际通用的视敏度曲线，也叫相对视敏曲 线，该曲线是通过对大量视力正常者的实验统计得到的。
§1.5 人眼的视觉特征
2002年，TCL发动等离子彩电“普及风暴”， 开启了等离子电视走向消费者家庭的大门。海信 随即跟进。
§1.2 我国电视工业发展概述
2003年4月，长虹掀起背投彩电普及计划，背投电 视最高降幅达40%。
2004年，美国开始对中国彩电实施反倾销，导致 中国彩电无法进入美国市场。在这一年，中国彩 电总销量是3500万台，其中平板彩电销量不过区 区40万台，占整个彩电产品的1.14%。
1978年，国家批准引进第一条彩电生产线，定 点在原上海电视机厂即现在的上广电集团，该 生产线于1982年10月竣工投产。不久，国内第 一个彩管厂咸阳彩虹厂成立。在此期间我国彩 电业迅速升温，并很快形成规模，全国引进大 大小小彩电生产线100条，并涌现出熊猫、金星、 牡丹、飞跃等一大批国产品牌。
§1.2 我国电视工业发展概述
由图可知，人眼对不同颜色光的亮度感觉是不一 样的，人眼最敏感的光波长为555nm，呈草绿色。在 555nm处两侧，随着波长的增加或者减小，亮度感觉 会逐渐降低。
并且，在可见光谱（380nm~780nm）之外，即使 辐射能量再强，人眼也没有感觉（超出了可见光的频 谱范围）。
§1.5 人眼的视觉特征
人眼的色度感觉
光源的选择问题
由于照射光源不同，同一物体会使人眼感受到 不同颜色，即物体所呈现的颜色与光源有关。这是 因为各种光源所含的光谱不同，随波长不同有不同 的辐射能量，因此在不同光源照射下，同一物体会 引起人产生不同的彩色感。
例如，白色光照射绿色物体呈现绿色，而红光照 射绿色物体则呈现暗黑色。
§1.4 光和颜色的本质
§1.3 数字电视技术的发展趋势
§1.3 数字电视技术的发展趋势
传统模拟电视的缺陷
✓ 模拟电视图像清晰度差，存在亮度干扰，大面积 闪烁的现象；
✓ 抗干扰能力差，不能实现远距离传输； ✓ 会产生彩色失真，出现“鬼影”现象； ✓ 模拟电视稳定度及可靠性差，不便于集成及不易
实现自动控制。
§1.3 数字电视技术的发展趋势
标准光源
在电视技术中，采用白光源还是色光源呢？回答
是选用白光源。这是因为人眼对太阳光的感觉是白 色，并且太阳光含有各种光谱。
然而，即使同为白光源，这些白光源也会呈现不 同的颜色。
为了统一测量标准，国际上规定了A、B、C、D、 E五种标准光源，它们有各自不同的光谱特性。这5 种标准白光的光谱能量分布如图1.2所示。
为什么要研究人眼的视觉特性？
电视机重现的图像是供人观看的，是通过人眼感 受的，因此，电视系统的设计必须考虑到人眼的特点 和实际需求。
人眼的视觉特性是电视技术发展的重要依据。
§1.5 人眼的视觉特征
人眼的亮度视觉
人眼最重要的视觉功能是对客观景物的亮度感觉。 亮度就是人眼对光的明暗程度的感觉。同一波长的光， 当其强度不同时，给人的亮度感觉是不同的；同样， 相同强度而波长不同的光，给人的亮度感觉也是不同 的。
§1.5 人眼的视觉特征
不同颜色的光对三种细胞的刺激量是不同的，因 此产生的彩色视觉也是各异，从而我们人眼能分辨出 五光十色的颜色。
在彩色电视技术中正是利用了这一原理，在视觉 图像的重现过程中，不是重现原来景物辐射光的光谱 分布，而是利用三种相似于红、绿、蓝色敏细胞的特 性曲线的三种光源进行配色，使其在色感上达到相同 的彩色感觉。这就是三基色原理。利用三基色原理， 可以大大的简化彩色电视信号的传送与重现过程。
2004年10月开始，平板电视在国内几个大城市市 场的销售额首次超过了传统CRT(模拟)彩电。
2005年上半年，我国平板彩电的销售量达到72.5 万台，同比增长260%；城市家庭液晶电视拥有率 达到了3.56%，等离子电视拥有率达到了2.81%。
§1.2 我国电视工业发展概述
近年来，我国大力推行由电视模拟信号向数字信 号的转换，计划于2015年前在全国范围关闭模拟 信号。其中，2003年- 2004年已有北京、上海、 青岛、江苏、杭州、佛山、深圳、广州、大连等 地开通了数字有线电视播出。2005年，又有福州、 厦门等地开通了数字电视的播放。
课程内容
黑白电视 彩色电视 液晶电视 数字电视
课程目的
使大家了解电视信号处理、传输 的基本理论；
使大家了解电视机系统； 使大家掌握视频信号处理的基本
方法。
课程时间安排及参考资料
本课程共55学时，上课时间： 周四上午3、4节，1-16周 周五上午3、4节，1-12周
参考资料：
李林和主编，《电视机原理与技术》，西安电子科 技大学出版社，2003版 胡振亚，樊西汉主编，《电视机原理与技术93年，中国彩电市场实现了大规模 从黑白电视替换到彩色电视的升级换代。
§1.2 我国电视工业发展概述
1993年，TCL在上半年就开始推出“TCL王牌” 大屏幕彩电，29英寸彩电的市场价格在6000元 左右。
1996年3月，长虹向全国发布了第一次大规模降 价的宣言 —— 彩色电视机降低价格8%至18%， 两个月后，康佳随后跟进，打响了彩电工业历 史上规模空前的价格战。当年4月，长虹的销售 额跃居市场第一，国产品牌通过价格将国外品 牌的大量市场份额夺在了手中。这场价格战后 来也导致整个中国彩电业的大洗牌，几十家彩 电生产厂商从此退出。
D光源：相当于白天直射阳光和散射光混合的光。它 可以由彩色显像管所采用的红、绿、蓝三色荧光粉 发出的光按适当比例混合得到。
E光源：是一种理想的等能量光源。 即是说该光源 的光谱能量分布是不随波长变化而变化的。这种光 源在自然界中是不存在的， 仅是科研中的理论光源。
§1.5 人眼的视觉特征
§1.5 人眼的视觉特征
数字电视机原理
自我介绍
姓名： 专业：信号与信息处理 研究方向：无线通信领域中的相关问题
授课教师联系方式
第一章 绪论
§1.1 课程简介 §1.2 我国电视工业发展概述 §1.3 数字电视技术的发展趋势 §1.4 光和颜色的本质 §1.5 人眼的视觉特性
§1.1 课程简介
课程内容 课程目的 课程时间安排及参考资料 课程考核方式
§1.4 光和颜色的本质
光源有哪几种呢？（光源是获得电视图像的先决
条件）
光源有两种。
✓ 一种是物体自身发光的。例如太阳，通电后的电 光，点燃后的蜡烛等。
✓ 另一种是自身不发光，在发光光源的照射下，由 于反射或透射而成为光源。例如，能反射光的平 面镜，能透射光的蓝玻璃等。
§1.4 光和颜色的本质
色光源有哪些呢？
什么是数字电视？
数字电视是指电视节目源的采集、制作、编辑、 播出、传输、接收的全过程都采用数字编码与数字 传输技术。
什么是数字化电视？
在传统的模拟彩色电视的内部加入了数字信号 处理电路，但接收的仍然是模拟电视信号，仍然属 于模拟电视的范畴。
§1.3 数字电视技术的发展趋势
当前我国的现状
电视节目从采集到接收的全过程，大部分实现 了数字化，但某些环节仍然采用模拟技术。
实验得知，人眼视网膜上有三种色敏细胞，分别 对红、绿、蓝光特别敏感。而且，当它们受到某种光 源辐射能量刺激时，根据对三种细胞刺激量比例关系 的不同，人会产生不同的色感。
例如，当一束黄色光射入人眼时，只对红敏细胞 和绿敏细胞产生刺激，引起人的黄色视觉; 当一束紫光 射入人眼时，对红敏细胞和蓝敏细胞产生刺激，引起 人的紫色视觉。
§1.2 我国电视工业发展概述
1999年，消费级等离子彩电出现在国内商场。当 时，40英寸等离子彩电的价格为十几万元。
2001年，中国彩电业大面积亏损，康佳、厦华、 高路华亏损，长虹每股利只有1分钱，这种局面 直到2002年才通过技术提升得以扭转。
2002年，长虹宣布研制成功了中国首台屏幕最大 的液晶电视。其屏幕尺寸大大突破22英寸的传统 业界极限，屏幕尺寸达到了30英寸，当时被誉为 “中国第一屏”。
§1.4 光和颜色的本质
光有单色光和复合光之分。单一波长的光叫单 色光; 由几种波长混合成的光叫复合光。一定成分 的复合光有一种确定的颜色与之对应, 但一种颜色 光的感觉并不对应一种光谱组合, 有可能是由多种 单色光的复合光谱组合引起的，这种现象称为“同 色异谱”现象。
例如，546nm波长的绿光与700nm波长的红光 按一定比例混合后作用于人眼，可得到波长为 580nm的黄光感觉。此时，人眼已分不清是单色黄 光还是红、绿两色的混合光。有人说，太阳光只是 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的七色光组合。其实 这种说法是不妥当的，因为太阳光是多种单色光的 组合，应该不止七色。
§1.2 我国电视工业发展概述
1985年，中国电视机产量已达1663万台，超过 了美国，仅次于日本，成为世界第二的电视机 生产大国。但由于我国电视机市场受结构、价 格、消费能力等条件的限制，电视机普及率还 很低，城乡每百户拥有电视机量只有17.2台和 0.8台。
1987年，我国电视机产量已达到1934万台，超 过了日本，成为世界最大的电视机生产国。
§1.4 光和颜色的本质