《視覺與成像》ppt課件

1、第1頁(yè)第2講第第2 2章章 視覺與成像視覺與成像 2.1 視覺過程視覺過程 2.2 光度學(xué)和亮度視覺光度學(xué)和亮度視覺2.3從覺得到知覺從覺得到知覺2.4視覺特性視覺特性2.5外形知覺外形知覺2.6空間知覺空間知覺2.7運(yùn)動(dòng)知覺運(yùn)動(dòng)知覺 第2頁(yè)第2講2.1 視覺過程視覺過程15 / 100 = 2.55 / 17第3頁(yè)第2講2.1 視覺過程視覺過程2化學(xué)過程 錐細(xì)胞和柱細(xì)胞：錐細(xì)胞：數(shù)量少，對(duì)顏色很敏感錐細(xì)胞視覺：明視覺或亮光視覺柱細(xì)胞：數(shù)量多，分辨率比較低 不感受顏色并對(duì)低照度較敏感柱細(xì)胞視覺：暗視覺或微光視覺第4頁(yè)第2講2.1 視覺過程視覺過程3神經(jīng)處置過程 每個(gè)視網(wǎng)膜接納單元都與一個(gè)神經(jīng)元

2、細(xì)胞借助突觸synapse相連每個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞借助其它的突觸與其它細(xì)胞銜接，從而構(gòu)成光神經(jīng)optical nerve網(wǎng)絡(luò)光神經(jīng)進(jìn)一步與大腦中的側(cè)區(qū)域side region of the brain銜接，并到達(dá)大腦中的紋狀皮層striated cortex對(duì)光刺激產(chǎn)生的呼應(yīng)經(jīng)過一系列處置最終構(gòu)成關(guān)于場(chǎng)景的表象，從而將對(duì)光的覺得轉(zhuǎn)化為對(duì)景物的知覺 第5頁(yè)第2講2.1 視覺過程視覺過程 整體視覺過程視覺 “視 “覺 第6頁(yè)第2講2.2 光度學(xué)和亮度視覺光度學(xué)和亮度視覺第7頁(yè)第2講2.2.1 光度學(xué)第8頁(yè)第2講2.2.1 光度學(xué)rdrd擴(kuò)展光源點(diǎn)光源(a)(b)NSSddQddI第9頁(yè)第2講2.2.1

3、光度學(xué)第10頁(yè)第2講2.2.1 光度學(xué)rdrd擴(kuò)展光源點(diǎn)光源(a)(b)NSSddQcos d dd cos ddddSSISIB第11頁(yè)第2講2.2.1 光度學(xué) d dSE第12頁(yè)第2講2.2.2 一個(gè)簡(jiǎn)單的成象模型),(0yxf第13頁(yè)第2講2.2.2 一個(gè)簡(jiǎn)單的成象模型),(),(),(yxryxiyxf),(0yxi1),(0yxr第14頁(yè)第2講2.2.3 視覺系統(tǒng)對(duì)光的感知特點(diǎn)人眼順應(yīng)的亮度范圍 1總體范圍大：從暗視覺門限到眩目極限之間的范圍在1010量級(jí) 2詳細(xì)范圍小：普通范圍在102量級(jí)總體范圍具體范圍暗視覺門限眩目極限第15頁(yè)第2講2.2.4光度學(xué)和亮度視覺光度學(xué)和亮度視覺亮度

4、變化的感知人類視覺系統(tǒng)對(duì)亮度變化的感知比對(duì)亮度本身要敏感 人類視覺系統(tǒng)對(duì)光強(qiáng)度的呼應(yīng)不是線性的，而是對(duì)數(shù)方式的對(duì)暗光時(shí)亮度的添加比對(duì)亮光時(shí)亮度的添加更敏感 第16頁(yè)第2講2.3 從覺得到知覺從覺得到知覺1. 視覺得和視知覺人的視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺和熱覺等功能都可分為覺得和知覺兩個(gè)層次覺得是較低層次的，它主要接納外部刺激。知覺那么處于較高層次，它要將外部刺激轉(zhuǎn)化為有意義的內(nèi)容視知覺的義務(wù)是確定“什么東西在什么地方What is where P.17第17頁(yè)第2講2.3 從覺得到知覺從覺得到知覺2.視知覺的復(fù)雜性 視知覺是一個(gè)復(fù)雜的過程，在很多情況下只依托光投射到視網(wǎng)膜上構(gòu)成的視網(wǎng)膜圖像和

5、人們知的眼或神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)制還難以把全部知覺過程解釋清楚(1) 視覺邊緣：隨視點(diǎn)而變化P.18(2) 亮度對(duì)比：兩個(gè)可視外表僅在它們被看作處在同一個(gè)視覺平面上時(shí)可比較亮度。假設(shè)將它們看作與眼有不同的間隔，要比較它們相對(duì)的亮度就很困難 第18頁(yè)第2講2.3 從覺得到知覺從覺得到知覺3.圖象的雙重感知真實(shí)性 人們?cè)诓炜磮D象時(shí)會(huì)同時(shí)將圖象感知為一個(gè)平面的一部分和一個(gè)3-D空間的一部分。這個(gè)根本的心思景象可稱為圖象的雙重感知真實(shí)性double perceptual reality of images P.18 (1) 有關(guān)圖象2-D真實(shí)性的信息 (2) 有關(guān)圖象3-D真實(shí)性的信息(3) 視點(diǎn)假設(shè) (4)

6、 雙重真實(shí)性和學(xué)習(xí) 第19頁(yè)第2講2.4 視覺特性視覺特性第20頁(yè)第2講2.4.1 視覺的時(shí)間特性視覺首先并主要是一個(gè)空間的感受，但時(shí)間要素也是視覺感知中的一個(gè)根本要素。這可從三方面解釋：(1)大多數(shù)視覺刺激是隨時(shí)間變化的，或者是順序產(chǎn)生的(2)眼睛普通是在不停運(yùn)動(dòng)的，這使得由大腦獲取的信息是不斷變化的(3)感知本身并不是一個(gè)瞬間的過程，雖然有些感知步驟很快，但總有一些步驟會(huì)較慢，由于信息處置總是需求時(shí)間的 第21頁(yè)第2講2.4.1 視覺的時(shí)間特性1. 隨時(shí)間變化的視覺景象(1) 亮度順應(yīng)當(dāng)眼睛遇到亮度的忽然變化時(shí)，眼睛會(huì)暫時(shí)看 不見一會(huì)兒以盡快順應(yīng)新的亮度 對(duì)亮光的順應(yīng)比對(duì)暗光的順應(yīng)要快 (

7、2)眼睛的時(shí)間分辨率60-80微秒?yún)^(qū)分兩種不同步的亮度景象20-40微秒以確定哪個(gè)亮度景象先出現(xiàn) 第22頁(yè)第2講2.4.1 視覺的時(shí)間特性2.感知中的時(shí)間要素 快呼應(yīng)(1)閃爍當(dāng)入射光的強(qiáng)度變化頻率不太快時(shí)，視覺系統(tǒng)能感知到入射光強(qiáng)的變化，當(dāng)光的頻率添加且超越一個(gè)臨界critical頻率其值依賴于光的強(qiáng)度后，這種效果就消逝了(2)視覺屏蔽一個(gè)接一個(gè)快速到來(lái)的光刺激有能夠相互影響 第23頁(yè)第2講2.4.1 視覺的時(shí)間特性3.視覺在時(shí)間上的累積效應(yīng)當(dāng)對(duì)普通亮度光刺激不太大的物體進(jìn)展察看時(shí)，接納光的總能量E與物體可見面積A、外表亮度L和時(shí)距察看時(shí)間長(zhǎng)度T成正比，如令Ec為以50%的概率覺察到所需的臨

8、界光能量即在多次實(shí)驗(yàn)中，每?jī)纱沃杏幸淮尾炜吹焦獯碳r(shí)的光能量，那么有成立的條件是T Tc，Tc為臨界時(shí)距 TLAEc第24頁(yè)第2講2.4.2 視覺的空間特性1.視覺在空間上的累積效應(yīng)光面積和強(qiáng)度的反比定律其中Ec為50%覺察概率所需的臨界光能量，即視覺的絕對(duì)閾值，A為累積面積，L為亮度，k是一個(gè)常數(shù)，它與Ec，A，L所用的單位有關(guān)當(dāng)小而弱的光點(diǎn)單獨(dú)呈現(xiàn)時(shí)能夠看不見，但是當(dāng)多個(gè)這樣的光點(diǎn)連在一同作為一個(gè)大光點(diǎn)同時(shí)呈現(xiàn)時(shí)便能看見了 LAkEc第25頁(yè)第2講2.4.2 視覺的空間特性2.視敏度反映對(duì)細(xì)節(jié)的分辨才干 對(duì)應(yīng)察看者所能看見的最小測(cè)試物體的尺寸 視敏度為1：表示對(duì)應(yīng)視角為1度1時(shí)的 分辨才干

9、視敏度為2對(duì)應(yīng)視角為0.5度 覺察解象E認(rèn)知定位P.22第26頁(yè)第2講2.5 外形知覺外形知覺2.5.32.5.4幾何圖形視錯(cuò)覺第27頁(yè)第2講2.5.1 外形的感知與外形親密相關(guān)的概念 P.23 (1)視覺邊緣和目的 (2)前景和背景的分別 (3)外形構(gòu)造的規(guī)律接近，類似，延續(xù)，封鎖(4)外形和信息 第28頁(yè)第2講2.5.2 輪廓人在知覺一個(gè)外形以前一定先看到輪廓輪廓的構(gòu)成用數(shù)學(xué)言語(yǔ)來(lái)說(shuō)：輪廓對(duì)應(yīng)亮度的二階導(dǎo)數(shù)亮度變化不產(chǎn)生輪廓，需求亮度的加速變化 輪廓不等于外形 P.25第29頁(yè)第2講2.5.2 輪廓客觀輪廓 在沒有直接刺激作用下而產(chǎn)生的輪廓知覺 在一定覺得信息的根底上進(jìn)展知覺假設(shè)的結(jié)果第3

10、0頁(yè)第2講2.5.3 圖形和背景構(gòu)成圖形和背景的決議要素 1. 視野中的間隔接近程度2. 一樣或類似顏色和亮度P.26第31頁(yè)第2講2.5.3 圖形和背景構(gòu)成圖形和背景的決議要素 3.良好圖形P.28刺激性要素 (1)封鎖；(2)延續(xù)；(3)對(duì)稱 (a)(b)(c)(d)第32頁(yè)第2講2.5.3 圖形和背景構(gòu)成圖形和背景的決議要素 非刺激性要素 (1)定勢(shì)心向 (2)先驗(yàn)知識(shí) 對(duì)圖形“良好性的客觀丈量：(1)圖形的“良好性可借助信息論進(jìn)展斷定；(2)圖形的 “良好性也可由它能變換出來(lái)的圖形數(shù)量 來(lái)定量地闡明 P.30 第33頁(yè)第2講2.5.4 幾何圖形視錯(cuò)覺 當(dāng)察看線條圖形而把留意力只集中于它

11、的某一特征如它的長(zhǎng)度、面積或方向時(shí)，由于各種主客觀要素的影響，有時(shí)感知到的結(jié)果與實(shí)踐的刺激方式不相對(duì)應(yīng) (1) 數(shù)量尺寸上的視錯(cuò)覺，包括在大小、長(zhǎng)短方面引起的視錯(cuò)覺 P.30 (2) 方向上的視錯(cuò)覺，指直線或曲線在方向上變化引起的視錯(cuò)覺 P.31第34頁(yè)第2講2.5.4 幾何圖形視錯(cuò)覺第35頁(yè)第2講2.6 空間知覺空間知覺第36頁(yè)第2講2.6.1 非視覺性深度線索(1) 眼睛聚焦調(diào)理(2) 雙眼視軸的幅合有生理根底原來(lái)平行的視軸向P點(diǎn)幅合時(shí)左眼向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為q L，右眼向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為q R，且有 q = q L + q R知道轉(zhuǎn)角q 就可以算出物距D 第37頁(yè)第2講2.6.2 雙目深度

12、線索 雙目視覺中，每只眼睛的視網(wǎng)膜上先各構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的視像。它們不完全一樣，導(dǎo)致雙眼視差橫向象差 雙眼視像傳到大腦皮層后結(jié)合起來(lái)，產(chǎn)生一個(gè)單一的具有深度感的視像對(duì)應(yīng)點(diǎn)：雙眼視場(chǎng)中許多點(diǎn)被感知為一個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)的左右視網(wǎng)膜圖像組成對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)雙眼單視第38頁(yè)第2講2.6.2 雙目深度線索 中央眼：從客觀覺得上單一的器官實(shí)際上假想的，處于兩眼正中 客觀方向： P.36 隨機(jī)立體圖 輪廓知覺并不是立體視覺的先決條件CSFCLLSRCRSCFS中央眼中央眼第39頁(yè)第2講2.6.3 單目深度線索刺激物本身的一些物理?xiàng)l件(1) 大小和間隔s = S/D 歐幾里德定律(2) 照明的變化1) 光亮與陰影的分布； 2) 顏色分布 3) 空氣透視(3) 線性透視(4) 紋理梯度 (5) 物體的遮擋(6) 運(yùn)動(dòng)視差PABv方向運(yùn)動(dòng)視差第40頁(yè)第2講2.6.3