大三下05圖像信息原理第一章

第一章視覺特性與三基色原理（1）第一章視覺特性與三基色原理（1）§1.1光的特性

1.1.1電磁輻射與可見光譜

1.1.2光源

§1.2人眼的視覺特性

1.2.2光的度量1.2.3亮度與彩色感覺

1.2.4眼睛的視覺范圍與亮度感覺

1.2.5人眼的分辨力

1.2.6視覺惰性與閃爍感覺

§1.3三基色原理與色度圖

1.3.1三基色原理光的特性

1.1.1電磁輻射與可見光譜

一.電磁波的波譜

無線電波、紅外線、可見光譜、紫外線、X射線、γ射線、宇宙射線等等二.可見光譜可見光：可以引起人眼視覺效應(yīng)的光(電磁波）譜色：顏色按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫順序排列的單色光，稱為譜色（SpectrumColor）非譜色：不能作為單色出現(xiàn)于光譜上的色光

光的特性

電磁波的波譜光的特性

波長780630600580510450430（nm）紅橙黃綠青藍(lán)紫三.標(biāo)準(zhǔn)譜色光

CIE規(guī)定：水銀光譜中700nm紅色光的標(biāo)準(zhǔn)波長

546nm綠色光的標(biāo)準(zhǔn)波長

436nm藍(lán)色光的標(biāo)準(zhǔn)波長光的特性

太陽輻射功率波譜圖1－2太陽輻射功率波譜光的特性1.1.2光源

顏色的產(chǎn)生（兩種色源）:

不發(fā)光的物體在一定光譜分布(功率波譜)的光源照射下,因反射一定的光譜成分和吸收其余部分而呈現(xiàn)一定的彩色;

發(fā)光的物體根據(jù)它的輻射光譜分布,引起人眼的一定彩色感覺。

光的特性一.色溫與相關(guān)色溫色溫：在某一特定溫度下，絕對黑體與光源有相同的輻射特性相關(guān)色溫：在某一特定溫度下，絕對黑體與光源有相近的輻射特性二.標(biāo)準(zhǔn)光源

ABCD65光源

E光源－－等能白光光的特性絕對黑體的輻射功率譜

光的特性

黑體與標(biāo)準(zhǔn)光源的相對功率波譜

人眼的視覺特性

1.2.2光的度量一.視覺光譜光效率V(λ)曲線

人眼的視覺特性

二.光學(xué)中的幾個度量

1.光強(qiáng)(cd=lm/sr)

2.光通量(lm)

3.亮度(cd/m2)

4.照度(lx=lm/m2)

人眼的視覺特性

1.2.3亮度、彩色與立體視覺一.明暗視覺明視覺：在正常光照下眼睛的主觀亮度感覺暗視覺：在夜晚或在微弱光線下人眼的主觀亮度感覺彩條（各色譜）灰色帶（明暗程度不同）暗視覺下

人眼的視覺特性1.2.3亮度、彩色與立體視覺二.彩色視覺彩色的描述：彩色光的亮暗？彩色光的類別？彩色光顏色的深淺等。為確切表示某一彩色光，必須采用三個基本參量。彩色三要素：亮度，色調(diào)和飽和度。

1、亮度（BrightnessorLuminance）指彩色光作用于人眼時引起人眼視覺的明暗程度，通常用Y表示亮度。

人眼的視覺特性2.色調(diào)（tone,spectralhue/colorhue）色調(diào)是指彩色光的顏色類別色調(diào)與波長密切相關(guān)，波長不同→色調(diào)不同3.飽和度（Saturation）飽和度是指顏色的深淺程度，即顏色的濃度高飽和的彩色低飽和的彩色

+白光

人眼的視覺特性三.立體感覺雙眼立體自然界景物具有寬度，高度和深度的三維空間坐標(biāo)，當(dāng)人們在觀看空間某一景物時，由于兩眼相距一定距離，使同一物體在左右兩眼視網(wǎng)膜上的呈象存在一定差異，物體的空間坐標(biāo)決定著差異的大小，這種差異就形成了人眼寬高深的立體視覺。單眼立體感覺

人眼的視覺特性1.2.5人眼的分辨力一.定義：人眼對被觀物體上能分辨的相鄰最近兩點(diǎn)視角θ的倒數(shù)二.視覺的空間頻率相應(yīng)空間頻率：ν（線/度)空間頻率響應(yīng)三.彩色細(xì)節(jié)分辨力人眼的分辨力與色調(diào)有關(guān)大面積積著色原理：當(dāng)傳送彩色圖象時，細(xì)節(jié)部分只傳送黑白信息，不傳顏色；而大面積部分傳送彩色信息。人眼的視覺特性人眼的分辨力

人眼的視覺特性視覺的空間頻率響應(yīng)空間頻率是指單位視角(1度)內(nèi)所含黑或白的條紋數(shù)人眼的視覺特性四.彩色色調(diào)分辨閾人眼的視覺特性人眼對不同波長的光有不同的色調(diào)感覺。但嚴(yán)格地講,只有波長為572nm的黃光、

503nm的綠光和478nm的藍(lán)光,其色調(diào)不隨光強(qiáng)而變化,其它波長的色光都隨光強(qiáng)的改變略有變化。在可見光譜中,從紫到紅分布著各種不同的顏色,人眼能分辨出色調(diào)差別的最小波長變化稱為色調(diào)分辨閾.其數(shù)值隨波長而改變.人眼對480~640nm區(qū)間色光的色調(diào)分辨力較高,其中,對50Onm(青一綠色)和600nm(橙黃色〉兩個波長來說,只要波長變化約1nm,便可分辨出色調(diào)的變化。而從655nm的紅色到可見光譜長波末端,以及從43Onm的紫色到可見光譜短波末端，人眼幾乎感覺不到色調(diào)的差別。當(dāng)飽和度減小時,人眼的色調(diào)分辨力將下降;當(dāng)亮度太大或太小時,色調(diào)分辨力也會下降。

五.彩色飽和度分辨力人眼的視覺特性人眼的視覺特性

人眼能分辨出自然界中各種彩色具有不同的飽和度,但對不同顏色的飽和度變化卻有不完全一樣的靈敏度?？梢赃M(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn),使各種波長色光的飽和度,由100%逐漸降低一直到零為止,由此確定出視覺所能分辨出的飽和度變化的等級數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在黃色區(qū)人眼只能分辨出四級飽和度,而在紅色、藍(lán)色區(qū)域,靈敏度較高,可以分辨出25個等級。

人眼的視覺特性

1.2.6視覺惰性與閃爍感覺一.視覺惰性：人眼亮度感覺的滯后特性視覺暫留性：光象一旦在視網(wǎng)膜上形成，在它消失后，視覺將會對這個光象的感覺維持一個有限的時間二.

閃爍感覺：對于頻率不高的周期性光脈沖，人眼所產(chǎn)生的一明一暗的感覺。臨界閃爍頻率：引起閃爍感覺從有到無的轉(zhuǎn)折之最低光源重復(fù)頻率

人眼的視覺特性

視覺惰性

三基色原理與色度圖

1.3.1三基色原理

Young-Helmholtz（1891）三色學(xué)說

Wald（1964）對人類色彩視覺的研究結(jié)果：三種錐體細(xì)胞的光譜吸收的峰值分別在紅、綠和藍(lán)波段。*多光譜圖像(multi-spectralimage)*三色原理三基色原理與色度圖

這三種顏色被稱為人類視覺的三基色實(shí)踐證明，光譜上的大多數(shù)顏色都可以用紅(Red)、綠(Green)、藍(lán)(Blue)三種單色加權(quán)混合產(chǎn)生，基于RGB三基色的顏色表示稱為RGB顏色模型．三種感受器的光譜敏感示意圖[Wald,1964]三基色原理與色度圖一.

三基色原理1).自然界里的大多數(shù)彩色光可以分解為三種基色成份，而這三種基色也可以按一定比例混合得到不同的彩色光

2).三基色必須是相互獨(dú)立的彩色，即其中任一種基色都不能由其它兩種基色混合產(chǎn)生3).三基色之間的混合比例，決定了混合色的色度

4).混合色的亮度等于三基色亮度之和

三基色原理與