計(jì)算機(jī)視覺教程CCV02

1、第2章視覺和視知覺 2.1視覺過程和特性2.2形狀知覺2.3空間知覺2.4運(yùn)動知覺2.1視覺過程和特性2.1.1視覺過程2.1.2視覺的時(shí)間特性2.1.3視覺的空間特性2.1.1視覺過程光學(xué)過程：眼睛和照相機(jī)光學(xué)過程基本確定了成像的尺寸2.1.1視覺過程化學(xué)過程：錐細(xì)胞和柱細(xì)胞基本確定了成像的亮度或顏色神經(jīng)處理過程：在大腦神經(jīng)系統(tǒng)里進(jìn)行將對光的感覺轉(zhuǎn)化為對景物的知覺2.1.2視覺的時(shí)間特性隨時(shí)間變化的視覺現(xiàn)象：(1)亮度適應(yīng)(2)眼睛的時(shí)間分辨率感知中的時(shí)間因素：(1)慢響應(yīng)，對應(yīng)整體時(shí)間刺激的總和(2)快響應(yīng)，對應(yīng)對快速變化的刺激的反應(yīng)效果總和2.1.2視覺的時(shí)間特性視覺在時(shí)間上的累積效應(yīng)：

2、接收光的總能量E與物體可見面積A、表面亮度L和時(shí)距（觀察時(shí)間長度）T成正比在Tc時(shí)間內(nèi)眼睛受刺激的程度和刺激的時(shí)距成正比。若時(shí)距超過Tc，則不再有時(shí)間累積效應(yīng)2.1.3視覺的空間特性視覺在空間上的累積效應(yīng)：光面積和強(qiáng)度的反比定律當(dāng)小而弱的光點(diǎn)單獨(dú)呈現(xiàn)時(shí)可能看不見，但是當(dāng)多個(gè)這樣的光點(diǎn)連在一起作為一個(gè)大光點(diǎn)同時(shí)呈現(xiàn)時(shí)便能看見2.1.3視覺的空間特性視敏度：在良好的光照條件下，人所能看到的景物細(xì)節(jié)的精確性視敏度可用不同方式借助不同的測試物或圖形進(jìn)行測試2.2形狀知覺2.2.1形狀的感知2.2.2輪廓2.2.3圖形和背景2.2.1形狀的感知(1)視覺邊緣和目標(biāo)(2)前景和背景的分離前景位于輪廓內(nèi)部，

3、它具有某種形狀背景一般位于輪廓外部，并不具有特定的形狀(3)形狀構(gòu)造的規(guī)律根據(jù)格式塔理論，形狀有一些構(gòu)造規(guī)則 (4)形狀和信息2.2.2輪廓 輪廓（封閉的邊界）是形狀知覺中最基本的概念，人在知覺一個(gè)形狀以前一定先看到輪廓輪廓的構(gòu)成如果用數(shù)學(xué)語言來說就是輪廓對應(yīng)亮度的二階導(dǎo)數(shù)輪廓與形狀又有區(qū)別，輪廓不等于形狀輪廓在幫助構(gòu)成形狀時(shí)還有“方向性”。輪廓通常傾向于對它所包圍的空間發(fā)生影響，即輪廓一般是向內(nèi)部而不是向外部發(fā)揮構(gòu)成形狀的作用 2.2.2輪廓 主觀輪廓：在沒有直接刺激作用下產(chǎn)生的輪廓知覺。主觀輪廓的形成是在一定感覺信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行知覺假設(shè)的結(jié)果 2.2.2輪廓 圖形和背景：形狀感知的第一步是

4、將目標(biāo)從背景中區(qū)分出來(1)圖形有一定的形狀，背景相對來說沒有形狀 (2)盡管圖形和背景在同一個(gè)物理平面上，前景常看起來更接近觀察者(3)圖形一般占據(jù)比背景小的區(qū)域面積，但圖形與背景相比常更動人，更傾向于具有一定的意義 (4)圖形和背景不能同時(shí)看到，但可順序看到 2.3空間知覺2.3.1非視覺性深度線索2.3.2雙目深度線索2.3.3單目深度線索2.3.1非視覺性深度線索 非視覺性深度線索有其生理基礎(chǔ)：(1)眼睛聚焦調(diào)節(jié) (2)雙眼視軸的輻合為將兩眼對準(zhǔn)物體，兩眼視軸必須完成一定的輻合運(yùn)動?？刂埔曒S輻合的眼肌運(yùn)動能給大腦提供關(guān)于物體距離的信息 2.3.2雙目深度線索 人對空間場景的深度感知主要

5、依靠雙目視覺雙眼視差是產(chǎn)生立體知覺和深度知覺的原因，它提供了雙目深度線索 人處在正常的身體姿勢時(shí)，兩眼的視差是沿水平方向的，這稱為橫向像差。人的深度知覺主要由橫向像差產(chǎn)生主觀視覺方向與作用在視網(wǎng)膜上任何一對相應(yīng)點(diǎn)處刺激物的實(shí)際位置可能不一致2.3.3單目深度線索 在單目視覺中刺激物本身的一些物理?xiàng)l件，通過觀察者的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)，在一定條件下也可以成為知覺深度和距離的線索(1)大小和距離(2)照明的變化(3)線性透視(4)紋理梯度(5)物體的遮擋 2.3.3單目深度線索 (6)運(yùn)動視差當(dāng)觀察者在固定環(huán)境中運(yùn)動時(shí)，由于物體的距離不同，導(dǎo)致視角變化快慢產(chǎn)生差異 2.4運(yùn)動知覺運(yùn)動速度的上下限是以下變量的函數(shù)(1)物體的尺寸(2)亮度和反差(3)環(huán)境，運(yùn)動的感知有一定的相對性表觀運(yùn)動：在一定條件下，當(dāng)實(shí)際中沒有景物運(yùn)動時(shí)也可能感知到運(yùn)動眼睛的運(yùn)動：感知在一定程度上依賴這種運(yùn)動 2.4運(yùn)動知覺動態(tài)深度線索：單目深度線索在視網(wǎng)膜有運(yùn)動時(shí)也能提供深度信息運(yùn)動視差：當(dāng)人向兩邊運(yùn)動（橫向運(yùn)動）時(shí)所導(dǎo)致的圖像與視網(wǎng)膜相對運(yùn)動所產(chǎn)生的信息旋轉(zhuǎn)和徑向運(yùn)動（當(dāng)物體移向或離開眼睛）也可提供關(guān)于空間及其中的物體的信息需要區(qū)分對動態(tài)線索的表達(dá)和由于觀察者自身運(yùn)動造成的動態(tài)線索 教程作者（章毓晉）聯(lián)系信息 通信地址：北京清華大學(xué)電子工程系 郵政編碼：10008