第2章数字图像表示及其处理.ppt

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人眼的亮度感觉
7. 人眼的亮度对比效应
（1）两物体亮度相同，但人感到背景暗的物 体亮，背景亮的物体暗;
（2）两不同亮度物体处在不同亮度背景下， 人按对比度c感觉物体亮度对比;
（3）亮度恒定：人眼观察c1=c2的物体，会 认为两物体亮度相同(近)。
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图中间方块的亮度相同，当背景变亮时，它们变暗
5. 人眼亮度感觉的应用
(1) 由以上可知，若原图像①→处理→恢复→重现图 像② ,只要①和②的对比度及亮度差别级数(灰度级/层 次)相同，就能给人以真实的感觉，这就为图像处理奠 定了灵活的基础。
（2）大部分图像的 c ≤ 100故一幅图像数字化时， 灰度级取256左右。
6. 人眼适应性
（1） 暗适应：亮→暗：慢（10分钟左右） （2） 亮适应：暗→亮：快（3分钟左右）
3. 图像“黑”“白”（“亮”、“暗”）对比参数
（1）对比度c 或灰度之比)
=Bmax/Bmin(图像中最大和最小亮度
（亮度2）；相B对0—对背比景度亮cr度=）100%*（B-B0)/B0 (B—物体
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人眼的亮度感觉
4. 主观亮度S与实际亮度B之间的关系(对数关系)
S = K lnB + k0
其中，每个锥状视细胞连接着一个视神经末梢，故分辨率高，分辨
细节、颜色；
2） 杆(柱)状细胞：暗视细胞，在弱光下检测亮度，无 色彩感觉。
柱细胞的数量要比锥细胞大得多，在视网膜表面上大约有 75,000,000 ~150,000,000 个柱细胞。
多个杆状视细胞连接着一个视神经末梢，故分辨率低，仅分辨图的
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人眼的视觉错觉
人类感知现象存在视觉错觉。在错觉中， 眼睛填充上了不存在的信息或者错误感知 物体的几何特点。
（a）一个正方形的轮廓看得很清楚，尽管 在图像中这些部分并没有线
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人眼的视觉错觉
（b）仅仅几条直线就可以给出一个圆的 错觉。（c）两条水平线长度相同，但是 感觉一个比另一个短。
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2.1人眼成像过程
可计算物体在视网膜上的成像尺寸。 例如，上图中，观察者看1个相距100m高
15m的柱状物体。 如果用x代表以mm为单位的视网膜上的成
像尺寸，根据图中的几何关系， 15/100=x/17， X=2.55mm。
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人眼的机理与照相机类似
1. 瞳孔：透明的角膜后是不透明的虹膜， 虹膜中间的圆孔称为瞳孔，其直径可调节， 从而控制进入人眼内的光通量 ↔ 照相机 光圈作用
轮廓。
4. 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
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人眼的亮度感觉
1. 人眼亮度感觉范围
1） 总范围很宽（10-2~106,c=108） 2） 人眼适应某一环境亮度后，范围限制↓
① 适当平均亮度下： c= 103 ② 很低亮度下：c=10 2. 人眼对亮暗程度所形成的“黑”“白”感觉具有相 对性，在不同的环境下对同样亮度的主观感受并不相 同。
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2.1人眼成像过程
大多数颜色光可分解为红（R）、绿 （G）、蓝（B）3种光，称为三基色。
按不同比例混合称相加混色：
红+绿=黄 红+蓝=品红 绿+蓝=青 红+绿+蓝=白
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2.1人眼成像过程
除了三层薄膜，在瞳孔后面有一个扁球形的透明体 (水晶体)。水 晶体的作用如同可变焦距的一个透镜，它的曲率可以由睫状肌 的收缩进行调节，从而使景象始终能刚好地聚焦于黄斑区。眼 睛的晶状体和普通光学透镜之间的主要差别在于前者的适应性 强。
用眼睛看建筑物侧面的图解，C点是晶状体的光心
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2.1人眼成像过程
物体反射或透射了照射光谱的一部分而吸收了其 余部分呈现颜色。
人从一个物体感受的颜色由物体反射光的性质决 定。一个Leabharlann Baidu体若所有反射的可见光波长是相对平 衡的，则物体对观察者来说是显示白色。然而， 一个物体在可见光谱的有限范围内反射时会呈现 各种颜色色调。
如，绿色物体反射波长主要在500~570范围的 光，而吸收其他波长的大部分能量。
2. 晶状体：瞳孔后是一扁球形弹性透明体， 其曲率可调节，以改变焦距， 使不同距离 的图在视网膜上成像 ↔ 照相机透镜作用
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人眼的机理与照相机类似
3. 视细胞：视网膜上集中了大量视细胞，分为两类：
1） 锥状细胞：明视细胞，在强光下检测亮度和颜色；
每个眼内约有6,000,000~7,000,000个锥细胞。它们对颜色很敏 感。
没有颜色的光叫消色光或单色光。属性是它的强 度或大小。用灰度级表示，范围从黑到灰，最后 到白。
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2.1人眼成像过程
人眼对彩色的感知由3个量来度量：
亮度：光作用于人眼的明亮程度 色调：人眼的彩色感觉，反映颜色的种类 饱和度：彩色的深浅或纯洁程度
色调和饱和度合称色度，说明彩色光的颜色类 别和颜色的深浅程度。
第２章数字图像表示及其处理
－主要内容
人眼成像过程 简单的图像形成模型 图像的数字化 数字图像的基本类型 图像的灰度直方图 数字图像的基本文件格式 编程处理图像
2.1 人眼成像过程
人眼是一个平均半径为 20mm的球状器官。它由 三层薄膜包围着，如图所 示。
最外层是坚硬的蛋白质膜，其中，位于前方的大约1／6部分为有弹性 的透明组织，称为角膜，光线从这里进入眼内。其余5／6为白色不透 明组织，称为巩膜，它的作用是巩固和保护整个眼球。中间一层由虹膜 和脉络膜组成。虹膜的中间有一个圆孔，称为瞳孔。它的大小可以由连 接虹膜的环状肌肉组织来调节，以控制进入眼睛内部的光通量大小，其 作用和照相机中的光圈一样。最内一层为视网膜，它的表面分布有大量 光敏细胞。
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人眼的视觉错觉
（d）所有旋转450的线都是等距离的平行线，然而画有交 叉影线就产生错觉，感觉这些线不再平行。
视觉错觉是人类视觉系统的一个特性，这一特性尚未完全 了解。
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能看到很多黑点在闪动吗？
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色彩的迷惑
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运动的齿轮