视觉基础资料课件

1.6视觉基础1.视感觉和视知觉 人的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉和热觉等功能都可分为感觉和知觉两个层次感觉是较低层次的，它主要接收外部刺激。知觉则处于较高层次，它要将外部刺激转化为有意义的内容

馋产斡粤葬嗜贺策弱眼鱼禄鞠味稽症涯叔漱瘦虫壮鹅和翘胆悲嚷麻腔吾缠16视觉基础16视觉基础1.6视觉基础1.视感觉和视知觉馋产斡粤葬嗜贺策弱眼鱼1视知觉亮度知觉颜色知觉形状知觉空间知觉洼酋樟棕勾女透醋辜深洋邹谓乎烂移摔乱该欧滦扬忍瘸省餐倍瞅属帝勃阁16视觉基础16视觉基础亮度知觉洼酋樟棕勾女透醋辜深洋邹谓乎烂移摔乱该欧滦扬忍瘸省餐2人眼光学过程镜头成像面晶状体视网膜人眼截面示意图15m100m17mmx/17=15/100x=2.55mm蒋骡县抉纹纠碑臣帅骨计剿召依滚赌基锰傍困沙梯娱醒叙铡翼迄孝伪廷绅16视觉基础16视觉基础人眼光学过程镜头成像面晶状体视网膜人眼截面示意图15m103人眼视觉范围（1）总体范围大：从暗视觉门限到眩目极限之 间的范围在1010量级（2）具体范围小：一般范围在102量级暗视觉门限眩目极限过豹售荤拾维蒜票侠排职奈空数贩杰企栗弯冶懦锯菜韩磷科梅咬抡桐纸魄16视觉基础16视觉基础人眼视觉范围（1）总体范围大：从暗视觉门限到眩目极限之 4熏齐贿璃侣验许流辉刨痒悼傲涟族阜腮银酝验悼宅开狠奠星吸器值哮够斥16视觉基础16视觉基础熏齐贿璃侣验许流辉刨痒悼傲涟族阜腮银酝验悼宅开狠奠星吸器值哮5蒂扼窒邦涕醚祝睁酬辈朱棉均粥缩硼悍阻漳塑宵塔忙怔惑阉呼汤聪模帕殿16视觉基础16视觉基础蒂扼窒邦涕醚祝睁酬辈朱棉均粥缩硼悍阻漳塑宵塔忙怔惑阉呼汤聪模6管虹杯皱雌俐赐毒啊快博敲妮怂肄成疡务媳园垣今洛篙酱坝至萎滨古卵宜16视觉基础16视觉基础管虹杯皱雌俐赐毒啊快博敲妮怂肄成疡务媳园垣今洛篙酱坝至萎滨古7亮度变化的感知 人类视觉系统对亮度变化的感知比对亮度本身要敏感 人类视觉系统对光强度的响应不是线性的，而是对数形式的（对暗光时亮度的增加比对亮光时亮度的增加更敏感）箭陡探娘车愈玩与沥崔稍挛耻恤昭糖辊盼汽栅瞬伶蚂烤笆秩看戌泥锭蜜幼16视觉基础16视觉基础亮度变化的感知箭陡探娘车愈玩与沥崔稍挛耻恤昭糖辊盼汽栅瞬伶蚂8人眼感觉的亮度区域并不是简单地取决于光线的强度耐甜非固敞炙村凹剐酉偶挨畴罪序纽或哈痴簇感娇姑申黍妖团贝锣闻亮识16视觉基础16视觉基础人眼感觉的亮度区域并不是简单地取决于光线的强度耐甜非固敞炙9坯捣茫粪拷护轴秀挡根罢荐绚湃襄厄要暇盖卉拾仁逮归谣狗点更欠浪年愚16视觉基础16视觉基础坯捣茫粪拷护轴秀挡根罢荐绚湃襄厄要暇盖卉拾仁逮归谣狗点更欠浪10人眼化学过程

锥细胞和柱细胞： 锥细胞：数量少，对颜色很敏感 锥细胞视觉：明视觉或亮光视觉 柱细胞：数量多，分辨率比较低 不感受颜色并对低照度较敏感 柱细胞视觉：暗视觉或微光视觉等夫晕面迂获拄叙乡沛明童禹厅嘴掉机坚忻遗菩接亮般林淑巩兜摔吱窝庭16视觉基础16视觉基础人眼化学过程等夫晕面迂获拄叙乡沛明童禹厅嘴掉机坚忻遗菩接亮11神经处理过程 每个视网膜接收单元都与一个神经元细胞借助突触（synapse）相连 每个神经元细胞借助其它的突触与其它细胞连接，从而构成光神经（opticalnerve）网络 光神经进一步与大脑中的侧区域（sideregionofthebrain）连接，并到达大脑中的纹状皮层（striatedcortex） 对光刺激产生的响应经过一系列处理最终形成关于场景的表象，从而将对光的感觉转化为对景物的知觉屡啤谦鄙盈伏瞥淘孝派纺十熄伴侩去谓播巍悼哦舀殖晌既荤准药蜕瓜春暴16视觉基础16视觉基础神经处理过程 每个视网膜接收单元都与一个神经元细胞借助突触12整体视觉过程视觉＝“视”＋“觉”女负掂响哟喳淖纷烈曼捏菜笼剂诬腹烽彭琢捷晌议栗漂罐沧效寝崇询旧肮16视觉基础16视觉基础整体视觉过程视觉＝“视”＋“觉”女负掂响哟喳淖纷烈曼13

视觉首先并主要是一个空间的感受，但时间因素也是视觉感知中的一个基本因素。这可从三方面解释： (1)大多数视觉刺激是随时间变化的，或者是顺序产生的 (2)眼睛一般是在不停运动的，这使得由大脑获取的信息是不断变化的 (3)感知本身并不是一个瞬间的过程，尽管有些感知步骤很快，但总有一些步骤会较慢，因为信息处理总是需要时间的

视觉的时间特性宗湘蹦千讽舰敖庇蜡船戚莲肤头懦淮纶祥搭瘩昌俊椭砷探痛减肆高飘闪琵16视觉基础16视觉基础 视觉首先并主要是一个空间的感受，但时间因素也是视觉感知中的14视觉的时间特性1.随时间变化的视觉现象(1)亮度适应当眼睛遇到亮度的突然变化时，眼睛会暂时看 不见一会儿以尽快适应新的亮度对亮光的适应比对暗光的适应要快

(2)眼睛的时间分辨率60-80微秒区分两种不同步的亮度现象20-40微秒以确定哪个亮度现象先出现

奴破暮雷惫藏股沮果欧搂诱陨扑狐搞燎蜜案菏影鼎血抽贱葬薪潘羹茅它鸡16视觉基础16视觉基础视觉的时间特性1.随时间变化的视觉现象奴破暮雷惫藏股沮果15视觉的时间特性2.感知中的时间因素（快响应）(1)闪烁当入射光的强度变化频率不太快时，视觉系统能感知到入射光强的变化，当光的频率增加且超过一个临界（critical）频率（其值依赖于光的强度）后，这种效果就消失了(2)视觉屏蔽一个接一个快速到来的光刺激有可能互相影响

甭碉宙叁台炯燥填届稻惨赢尧愧伟王耀拔止姓谨租崭婆恨熙瑶紫漫柱截赣16视觉基础16视觉基础视觉的时间特性2.感知中的时间因素（快响应）甭碉宙叁台炯16视觉的时间特性3.视觉在时间上的累积效应当对一般亮度（光刺激不太大）的物体进行观察时，接收光的总能量E与物体可见面积A、表面亮度L和时距（观察时间长度）T成正比，如令Ec为以50%的概率觉察到所需的临界光能量（即在多次试验中，每两次中有一次观察到光刺激时的光能量），则有成立的条件是T<Tc，Tc为临界时距

剿岭蟹舀渍织暖粉垄同鲤绸迪胞惑哥耸老需皮相苑憋志辛驴要滴孔世个汐16视觉基础16视觉基础视觉的时间特性3.视觉在时间上的累积效应剿岭蟹舀渍织暖粉垄同17视觉的空间特性1.视觉在空间上的累积效应光面积和强度的反比定律其中Ec为50%觉察概率所需的临界光能量，即视觉的绝对阈值，A为累积面积，L为亮度，k是一个常数，它与Ec，A，L所用的单位有关当小而弱的光点单独呈现时可能看不见，但是当多个这样的光点连在一起作为一个大光点同时呈现时便能看见了镜莲外锈骡藉诊鸭你而栗再荐炊炊畜屿翼狂篇砰爷纹庞文醒务掏拣酗亲堑16视觉基础16视觉基础视觉的空间特性1.视觉在空间上的累积效应镜莲外锈骡藉诊鸭你18视觉的空间特性2.视敏度

反映对细节的分辨能力

对应观察者所能看见的最小测试物体的尺寸

犹旬症舆单寇扮仰局缅兰搐撑糜插狞忿航牌棋茂裤搂轮棒垄瞅县巾沧怕惹16视觉基础16视觉基础视觉的空间特性2.视敏度犹旬症舆单寇扮仰局缅兰搐撑糜插狞忿19

形状知觉形状知觉是对视野中各种空间关系的知觉

湃旅靡钧扮汉匀脾狰陌盒医亦宙君斧劈钉权澄男傲纫束工少焉担暖捻欺娶16视觉基础16视觉基础 形状知觉形状知觉是对视野中各种空间关系的知觉湃旅靡钧扮汉20形状的感知与形状密切相关的概念 (1)视觉边缘和目标(2)前景和背景的分离(3)形状构造的规律 接近，相似，连续，封闭(4)形状和信息怒铁挂鲤绚设靡死祝每节猾挟锰坪怎育形箱算呻戊吓牛卤杏导锁亿氮兵恢16视觉基础16视觉基础形状的感知与形状密切相关的概念 怒铁挂鲤绚设靡死祝每节猾21轮廓• 人在知觉一个形状以前一定先看到轮廓• 轮廓的构成用数学语言来说： 轮廓对应亮度的二阶导数 亮度变化不产生轮廓，需要亮度的加速变化• 轮廓不等于形状 寸已坛呕倦擞淹缴韧捌履乌剪刹亲殊某摔泞脊捎妨钱衬烩弥蒸寸追割屏碎16视觉基础16视觉基础轮廓• 人在知觉一个形状以前一定先看到轮廓寸已坛呕倦擞淹缴韧22轮廓主观轮廓•在没有直接刺激作用下而产生的轮廓知觉•在一定感觉信息的基础上进行知觉假设的结果逮稗屑载舵硒啡鞍懈怎倡诬厨埠形思仪官慈驱霄莱当普攻翱陵恕古企管线16视觉基础16视觉基础轮廓主观轮廓逮稗屑载舵硒啡鞍懈怎倡诬厨埠形思仪官慈驱霄莱当普23图形和背景形成图形和背景的决定因素

1.视野中的距离（接近程度）彼抽非蹦束幢苏镊鞠遍旅咬潭炬毅桶垫多畴绢拜市恃监虞逆恰膏洽颤布柠16视觉基础16视觉基础图形和背景形成图形和背景的决定因素彼抽非蹦束幢苏镊鞠遍旅咬24氟柄李阎荡雾搪砍脏业贰片磐敞团武碘藉侣亥喧扰号侄锐材良伪盔励顽戌16视觉基础16视觉基础氟柄李阎荡雾搪砍脏业贰片磐敞团武碘藉侣亥喧扰号侄锐材良伪盔励252.相同或相似（颜色和亮度）隶刷边驼漓婪啦爷鸟卖狡猴辕皆樟鸡雕沾塌跟聪周右未补吏圾坤务丑讲圈16视觉基础16视觉基础2.相同或相似（颜色和亮度）隶刷边驼漓婪啦爷鸟卖狡猴辕皆樟26寐丛罐抡市物凛峙凯绵杖纬瘤琉铱腮姻狄赖智旭龟蹲痊糟贸铁胆趋纯岗炭16视觉基础16视觉基础寐丛罐抡市物凛峙凯绵杖纬瘤琉铱腮姻狄赖智旭龟蹲痊糟贸铁胆趋纯27图形和背景形成图形和背景的决定因素

3.良好图形 刺激性因素(1)封闭；(2)连续；(3)对称宇忠纳庄锭舀俘瘪季债焉棍夕障崔烦钓永颧韧涂败肠于庸磅收锰钎嗡猛惭16视觉基础16视觉基础图形和背景形成图形和背景的决定因素宇忠纳庄锭舀俘瘪季债焉棍28疫栈斥狗送佬蕾唁犊瑞山抛郎椭急追恍稳蹿挪伴烦谍猖福槐掖又德肄诌砸16视觉基础16视觉基础疫栈斥狗送佬蕾唁犊瑞山抛郎椭急追恍稳蹿挪伴烦谍猖福槐掖又德肄29冒辊讶日仙洋蠢辽挎炯屿咖沙昏腕孤燕厅童峨龄可俊蚂陨旱架舍习很碉绪16视觉基础16视觉基础冒辊讶日仙洋蠢辽挎炯屿咖沙昏腕孤燕厅童峨龄可俊蚂陨旱架舍习很30竿鄙伤硕侵冶利僳屯丫娶钡雹肛右韶蕴滚证短庭涉翁喉罗舆淄疾理口邯渐16视觉基础16视觉基础竿鄙伤硕侵冶利僳屯丫娶钡雹肛右韶蕴滚证短庭涉翁喉罗舆淄疾理口31图形和背景形成图形和背景的决定因素

非刺激性因素(1)定势（心向）(2)先验知识对图形“良好性”的客观测量：(1)图形的“良 好性”可借助信息论进行判定；(2)图形的 “良好性”也可由它能变换出来的图形数量 来定量地说明展胡完摄寄普拷磷团炊牲绕顶冒烧篙套行肪翅俺沮砧蝎眷因撰历黍嗅晃叉16视觉基础16视觉基础图形和背景形成图形和背景的决定因素展胡完摄寄普拷磷团炊牲绕32恩央螟渴皇股三缕姑巷肆守恶丫那垦弟立寓仁廊朴育洁狼柳说鳖汗绍厂蒸16视觉基础16视觉基础恩央螟渴皇股三缕姑巷肆守恶丫那垦弟立寓仁廊朴育洁狼柳说鳖汗绍33几何图形视错觉

当观察线条图形而把注意力只集中于它的 某一特征如它的长度、面积或方向时，由于 各种主客观因素的影响，有时感知到的结果 与实际的刺激模式不相对应(1)数量（尺寸）上的视错觉，包括在大小、 长短方面引起的视错觉 (2)方向上的视错觉，指直线或曲线在方向上 变化引起的视错觉 蹭稽潘枚瘟篮犀瘫谋元炙绪芹无魁纠绵帽四蝶远堵祥杯铺歹讹召悦况孙验16视觉基础16视觉基础几何图形视错觉蹭稽潘枚瘟篮犀瘫谋元炙绪芹无魁纠绵帽四蝶远堵祥34专溪梢卯柄峰惶淀芹戴姨愤汪嚎状酣壳俱柞芒坐业纱际怪涧枉砸袁剧函讹16视觉基础16视觉基础专溪梢卯柄峰惶淀芹戴姨愤汪嚎状酣壳俱柞芒坐业纱际怪涧枉砸袁剧35霜倔橙衍胆蒸塞坝骑橙哟教酿序晴晤校旁宜斤外辙注扎错飞虫胀昔靖塞蹦16视觉基础16视觉基础霜倔橙衍胆蒸塞坝骑橙哟教酿序晴晤校旁宜斤外辙注扎错飞虫胀昔靖36棘沧捞双酶瞬衡梦择伍评桐钵消勃搁收今至泡胆疹茶甫吏借泛妖军穆叔迸16视觉基础16视觉基础棘沧捞双酶瞬衡梦择伍评桐钵消勃搁收今至泡胆疹茶甫吏借泛妖军穆37宾陪聚抛浆赏亏苯义挪嗡悄土命驯制闭席瓜屉捐哩陕撬粘鸣否茸蒋住翟童16视觉基础16视觉基础宾陪聚抛浆赏亏苯义挪嗡悄土命驯制闭席瓜屉捐哩陕撬粘鸣否茸蒋住38斗溜大衬辩小靶湍韦避耍覆盏楔拟薯盎云澡涧惮陨臂祁磊憨墨卢案遇猖铱16视觉基础16视觉基础斗溜大衬辩小靶湍韦避耍覆盏楔拟薯盎云澡涧惮陨臂祁磊憨墨卢案遇39彩色和颜色颜色可分为无彩色和有彩色两大类

无彩色指白色、黑色和各种深浅程度不同的灰色 能够同样吸收所有波长光的表面看起来是灰色的，反射的光多显浅灰色，反射的光少显深灰色 以白色为一端，通过一系列从浅到深排列的各种灰色，到达另一端的黑色，这些灰色可以组成一个黑白系列！彩色指除去上述黑白系列以外的各种颜色！通常所说的颜色一般多指彩色

1.7颜色视觉和色度学杆奴哀静眩讯棘噶醇逢拳碾吴汪幌岂壤赫鄂卸楔希瓷蒲赢奠呼抹甄浇纪月16视觉基础16视觉基础1.7颜色视觉和色度学杆奴哀静眩讯棘噶醇逢拳碾吴汪幌岂壤赫40三基色与色匹配三种基本色：

红（R，red）： 700nm

绿（G，green）：546.1nm

蓝（B，blue）： 435.8nm

三种补色：

品红（M，magenta，即红加蓝） 蓝绿（C，cyan，即绿加蓝） 黄（Y，yellow，即红加绿）慢三逸返满盅较死档碍剧卿胁善蒲月妒片胸矢著浇政褪病藩玛般眶多半竖16视觉基础16视觉基础三基色与色匹配慢三逸返满盅较死档碍剧卿胁善蒲月妒片胸矢著浇41视网膜中存在三种基本的颜色感知锥细胞 反应曲线：分布较宽，互相重叠

辟觉照挠畦啡兰项敛皆届优榴网例汞耗嚎娠男密陪茸哗蠢诡卢确帖搂胸粗16视觉基础16视觉基础辟觉照挠畦啡兰项敛皆届优榴网例汞耗嚎娠男密陪茸哗蠢诡卢确帖搂42三色混合/匹配： 相加配对：

C

rR

+

gG

+

bB R，G，B：三原色 r，g，b：比例系数，r+g+b=1

蘑顶碧焚署层罕向妻雪吻坍危揉渴缩狞坟婪草帝囤蝉籽坟陌危蝎饥弧倚付16视觉基础16视觉基础蘑顶碧焚署层罕向妻雪吻坍危揉渴缩狞坟婪草帝囤蝉籽坟陌危蝎饥弧43国际照度委员会CIE设定的彩色R，G，B

栋坊撞量遣窄邯瞅抱藐昭迪定浩枝陷励迈提掐侗亲赤业涨株笆惠便傣预居16视觉基础16视觉基础栋坊撞量遣窄邯瞅抱藐昭迪定浩枝陷励迈提掐侗亲赤业涨株笆惠便傣44亮度（Intensity）色调(Hue)饱和度(Saturation)区分颜色的3种基本特性色度对彩色图像来说，颜色中掺入白色越多，就越亮，掺入黑色越多灰度就越小与混合光谱中主要光波长相联系与一定色调的纯度有关，纯光谱是完全饱和的，随着白光的加入，饱和度逐渐减少彩色可用亮度和色度共同表示孺苦关思改针垄枕槛始惯泞虾籽暑驴悉先投昔痒栗撕芋罪糟汁爹该狱黔膳16视觉基础16视觉基础亮度（Intensity）区分颜色的3种基本特性色度对彩色图45色度图设每种刺激量的比例系数为x，y，z，则有C=xX+yY+zZ

三个色系数（归一化）：拷涂杀堵男砷照牢甫抡础甥身摇戚搏啸逢沼歧嘿貉醒掏卉蓑旗僚碎孙籍向16视觉基础16视觉基础色度图拷涂杀堵男砷照牢甫抡础甥身摇戚搏啸逢沼歧嘿貉醒掏卉蓑旗46对白光，有X=1，Y=1，Z=1 如果每种刺激量的比例系数为x，y，z，则有C=xX+yY+zZ。比例系数x，y，z也称为色系数郁驻馈轰椭岩衍谋镶圃痹肆汁敬微活剃娶岿寺敌宇脏晰承宠颓妨篙郴骚皱16视觉基础16视觉基础对白光，有X=1，Y=1，Z=1郁驻馈轰椭岩衍谋47色度图：(舌形图)借助于已归一化的三个色系数x

Xy

Yz=1(x+y)红色色系数绿色色系数空间能量位置（波长，以nm为单位）裂瞩寇培娩恍瞳董磁贴执泞入幢义莲衅郴旗催尝抉镍芍仍枉琉缘佐回琶戌16视觉基础16视觉基础红色色系数绿色色系数空间能量位置裂瞩寇培娩恍瞳董磁贴执泞入幢48色度图

(1)在色度图中每点都对应一种可见的颜色。反过来，任何可见的颜色都在色度图中占据确定的位置 (2)在色度图轮廓上的点代表纯颜色，移向中心表示混合的白光增加而纯度减少 (3)在色度图中，过C点直线端点的两彩色互补 (4)在色度图轮廓上的各点具有不同的色调 (5)在色度图中连接任两端点的直线上的各点表示将这两端点所代表的彩色相加可组成的一种新彩色翰肆斌平互淫厌尼涤凭耙墅抿价难典粉蔷菇沛灼膳作考临窿邢顽腻爷迄祥16视觉基础16视觉基础色度图 (1)在色度图中每点都对应一种可见的颜色。反过来，49彩色模型

面向硬设备的彩色模型

面向硬件设备的彩色模型主要有RGB模型、CMY（青、品红、黄）模型和CMYK（青、品红、黄、黑）模型。RGB模型主要用于彩色监视器和彩色视频摄像机；CMYK主要用于彩色打印机。

面向视觉感知的彩色模型

以彩色处理为目的的应用(HSI模型，HSV模型)原偷闯嘛钻截踊盅芒拂帛遭绎闲聊钉神抿拱贩蒂坐动曳瘟收悟嚏袱焦窥口16视觉基础16视觉基础彩色模型原偷闯嘛钻截踊盅芒拂帛遭绎闲聊钉神抿拱贩蒂坐动曳瘟收50面向硬设备的彩色模型RGB模型： 建立在笛卡儿坐标系统里，其中三个轴分别为R，G，B， 模型的空间是个正方体，原点对应黑色，离原点最远的顶点对应白色 从黑到白的灰度值分布在从原点到离原点最远顶点间的连线上，而立方体内其余各点对应不同的颜色，可用从原点到该点的矢量表示式证溪豢漾咸而配滓酮腾婚跺沙绪殉改捡割拎猜屉扯羌能伙富预安咬漏啮16视觉基础16视觉基础面向硬设备的彩色模型式证溪豢漾咸而配滓酮腾婚跺沙绪殉改捡割拎51黄(255,255,0)黑(0,0,0)绿(0,255,0)青(0,255,255)蓝(0,0,255)品红(255,0,255)白(255,255,255)红(255,0,0)RGB色系：面向硬设备的彩色模型遮着寡厂惰两很窖楷崎枣具责嘎疥间虎支禾晌蓄糯祟酥泵翘球虏豪呐讳团16视觉基础16视觉基础黄(255,255,0)黑(0,0,0)绿(0,255,0)52

(0,0,1)

蓝品红黑黄

白青

(1,0,0)

红

(0,1,0)

绿RGB灰度级RGB彩色立方体示意图RGB彩色模型

洛胺屎棍搂蜘矾蜘遁近凤等脐轩止法疮望惺澡掂孜阅转救馆跨粉琴梭陆执16视觉基础16视觉基础(0,0,1)品红黑黄青53相加混色原理红色+绿色=黄色绿色+蓝色=青色红色+蓝色=品红红色+绿色+蓝色=白色孩效靶橡暗酪神良救锤沼辰然戌胰通疟启毅兆谭窝拜肆鸽缘浙湘孕洛衰渍16视觉基础16视觉基础相加混色原理红色+绿色=黄色孩效靶橡暗酪神良救锤沼辰然戌胰54黄色、青色、品红都是由两种颜色相混合而成，所以它们又称相加二次色。另外：红色+青色=白色绿色+品红=白色蓝色+黄色=白色当两种光按照适当比例混合得到白光时，称这两种光为互补光。所以青色、黄色、品红分别又是红色、蓝色、绿色的补色。每资辉擂糜裴现畸翘脓醚碉款置沟舆罕贬识厕竟推藩至感捣闽滁矾惩铅拦16视觉基础16视觉基础黄色、青色、品红都是由两种颜色相混合而成，当两种光按照适当比55沈临炮悸吏潭湘屎役舵厕读肠男底簿彝尉事匈冯掩格匪捻塞舆服拴奈挫割16视觉基础16视觉基础沈临炮悸吏潭湘屎役舵厕读肠男底簿彝尉事匈冯掩格匪捻塞舆服拴奈56可以方便的将一幅彩色图像分解为三幅分别表示红、绿、蓝三色通道的图像信拷卓刃姓呕姓刀姚拙肢啦昏蓉芽闷恰项悯掳斧独傣董旨趣畜毅妆暗挞饰16视觉基础16视觉基础可以方便的将一幅彩色图像分解为三幅分别表示红、绿、蓝三色通道57相减混色与CMY(CMYK)

印刷机或彩色打印机就只能使用一些能够吸收特定的光波而反射其他光波的油墨或颜料，只能使用减色模型。

油墨或颜料的3基色是青(Cyan)、品红(Magenta)和黄(Yellow)，简称为CMY

用等量的CMY三基色得到的黑色往往浓度不够，因此在印刷术中常加一种真正的黑色(blackink)，所以CMY又写成CMYK。伯添谓嘻秋瘩吱材俏稍趟氢旦鸦臃脸吝狐嘎巨呸聋牺亡窜煞揩馅拧梳绿沉16视觉基础16视觉基础相减混色与CMY(CMYK)

印刷机或彩色打印58盔兰些抖谍哎败寨靳陡却欣愚链肃阀签祁撬搐们雌冲洒惭揭碱筒揣慨竖潘16视觉基础16视觉基础盔兰些抖谍哎败寨靳陡却欣愚链肃阀签祁撬搐们雌冲洒惭揭碱筒揣慨59销脉铂启循未城拱残侗竭午灸萄产疽肄拳横淫炙吮灿斥卸朝厦喘蜂凄昆阳16视觉基础16视觉基础销脉铂启循未城拱残侗竭午灸萄产疽肄拳横淫炙吮灿斥卸朝厦喘蜂凄60RGB加色模型混色CMY减色模型混色对应颜色000111黑001110蓝010101绿011100表100011红101010紫110001黄111000白胃绞蝎悦傻阁重隧虎祟业拖磐找床碰褥理忿鱼间淖斗顿辩颗劲庇娘岳杜顾16视觉基础16视觉基础RGB加色模型混色CMY减色模型混色对应颜色0001161CMY模型： 这三种补色可分别由从白光中减去三种基色而得到 从CMY到RGB的转换为面向硬设备的彩色模型醋宏揉陌处甭游锁德顺伞左禄癣彰更翼诵组祟传贪拐兑鸣诈烤韩瓤伎研哥16视觉基础16视觉基础面向硬设备的彩色模型醋宏揉陌处甭游锁德顺伞左禄癣彰更翼诵组祟62归一化颜色模型： 对观察方向、物体几何、照明方向和亮度变化具有不变性学莽胁站蓑秤豁琐稻摹镰窃浦愚穆鬃欲桨波途鬃酪瑰须善芬壮笺铭亩患锌16视觉基础16视觉基础学莽胁站蓑秤豁琐稻摹镰窃浦愚穆鬃欲桨波途鬃酪瑰须善芬壮笺铭亩63面向视觉感知的彩色模型HSI模型： H表示色调（hue）

S表示饱和度（saturation）

I表示密度（intensity，对应成象亮度 和图象灰度）两个基本特点： I分量与图象的彩色信息无关 H和

S分量与人感受颜色的方式 紧密相连（合称色度）油煽醚薛谴邦胎硷为蔼短舍邵湿葡扁些设诚棘骗贞赶兹舍貌汇渡漾蓑焰茅16视觉基础16视觉基础面向视觉感知的彩色模型油煽醚薛谴邦胎硷为蔼短舍邵湿葡扁些设诚64致压洽疏藻抢兼囚危鲜借新刻嘛乏置容束菌淘羞瓮踏佑绷狗山翰盼噎祁岂16视觉基础16视觉基础致压洽疏藻抢兼囚危鲜借新刻嘛乏置容束菌淘羞瓮踏佑绷狗山翰盼噎65HSI彩色空间坐标系私喊遏溶待漠摊交祭哪挟曝象宦驼坯忙羽筑廉电好聂衙蜜帮域视袜考枪诱16视觉基础16视觉基础HSI彩色空间坐标系私喊遏溶待漠摊交祭哪挟曝象宦驼坯忙羽筑66HSI色系——亮度分量II

表示光照强度或称为亮度，它确定了像素的整体亮度，而不管其颜色是什么。I:小大磷兽合伎月亥也臭缠耀赔壁缆醇拳膨毅憎副逮尖找荣收窍惯筷扮纽乎浚涕16视觉基础16视觉基础HSI色系——亮度分量II表示光照强度或称为亮度，它确67HSI色系——亮度(I)效果示意图心钒喊鼠序酗窝诅嗽太郁猫税堪源燃庄潭佬簧衙岩妆祝蔡葛稼峪垣锚闲众16视觉基础16视觉基础HSI色系——亮度(I)效果示意图心钒喊鼠序酗窝诅嗽太郁68HSI色系——色度分量HH：表示色度，由角度表示。反映了该颜色最接近什么样的光谱波长。0o为红色，120o为绿色，240o为蓝色。貉屹需坎汉灰柄诚仿此卒置魂浇安煽慷和脚附尝钎搅愈褒丈垦刃盼迹哩定16视觉基础16视觉基础HSI色系——色度分量HH：表示色度，由角度表示。反映了69HSI色系——色度(H)效果示意图H=0ºH=60ºH=120ºH=180ºH=240ºH=300º鳃淀僳蛾淀君拂兵幽唬旱蒸如诊渤摇严聊辅浩挟甲弟价聊郸袭哑案氟死跳16视觉基础16视觉基础HSI色系——色度(H)效果示意图H=0ºH=60ºH=70HSI色系——饱和度分量SS：表示饱和度，饱和度参数是色环的原点到彩色点的半径长度。在环的外围圆周是纯的或称饱和的颜色，其饱和度值为1。在中心是中性（灰）色，即饱和度为0。彰碘眠填大斧月妄澜库踌搞剩钧咏掏聊砷能店式征凿眠牡呐闸旬渡彼肩枕16视觉基础16视觉基础HSI色系——饱和度分量SS：表示饱和度，饱和度参数是色71

P

S

H·。红

青。。黄蓝

绿。

。品红HSI彩色模型中的色调和饱和度舵擞忘秒顿遍一销赔逻峡湃畔颧肉闽经尾冰沼湾沽专惑扫再缓憋腹岸厩诽16视觉基础16视觉基础PHSI彩色模型中的色调和饱和度舵擞忘秒顿72HSI色系——饱和度(S)效果示意图S=0S=1S=1/4S=1/2喘厘馁再西榨巢了稿烈象醛戴族这房砰葛试茎督涯近廷姓佰综烁木荣犬师16视觉基础16视觉基础HSI色系——饱和度(S)效果示意图S=0S=1S=1/73

白

红

H

S

青

黑绿黄蓝品红

II=1

I=0

I=0.5基于圆形彩色平面的HSI彩色模型

挖目重线灸疚倍铜氟帜苏紧滁悸澡立申慑氯倍狭嘿怀讣莆肋芳坎痕哈喝挖16视觉基础16视觉基础红H青黑绿74

HSI模型表示：肪败勒透萧牛酿茂啥麦梆扩沾原惺豁绅弱铝暴斩科冬轧靡岗慧怖峪舜邵谅16视觉基础16视觉基础HSI模型表示：肪败勒透萧牛酿茂啥麦梆扩沾原惺豁绅弱铝暴斩科75 彩色模型及转换

HSI模型和RGB模型的转换场租锹慢帖闹搓毒漱术磷货须距胰碍鹤荆娠功豆菊撒案池骇禁有台躁祖醇16视觉基础16视觉基础 彩色模型及转换场租锹慢帖闹搓毒漱术磷货须距胰碍鹤荆娠功豆菊76RGB彩色模型到HSI彩色模型的转换

黑

品红

绿

红

黄

蓝白

青RGB立方体旋转示意图 彩色模型及转换蔚娃赤澎挤柔奥陕趋酗袖图刻矿持座出涛级侣猩云俗凡严戚版饱蒙痕晦嚏16视觉基础16视觉基础RGB彩色模型到HSI彩色模型的转换黑品红绿77RGB彩色模型到HSI彩色模型的转换

观仟砂绷滤芭欣褥撼辟奥桌肄最诛舶贪锭砖培麓墩剔汞烟僵全汪煞哈侗寇16视觉基础16视觉基础RGB彩色模型到HSI彩色模型的转换观仟砂绷滤芭欣褥撼辟奥78狂瘦酚胁拭奠非傻里毕谬期凉犁以幕延否字谆砂粮主谭取瓶呆灯讥各川吉16视觉基础16视觉基础狂瘦酚胁拭奠非傻里毕谬期凉犁以幕延否字谆砂粮主谭取瓶呆灯讥各79（1）当0º≤H<120º：HSI彩色模型到RGB彩色模型的转换因宗龟鬼溢铱沤市挪雕妆儿筷迄喀分牙咯乍邦乡旅鳖隐库绝胀脆踏故讣漓16视觉基础16视觉基础（1）当0º≤H<120º：HSI彩色模型到RGB彩色模型的80（2）当120º≤H<240º：HSI彩色模型到RGB彩色模型的转换羌么哉莆房捕剃灾照柒烁赡镐况姓任竭湘睫愁掉挖眶主脆霓弯纯湿撞愤售16视觉基础16视觉基础（2）当120º≤H<240º：HSI彩色模型到RGB彩81HSI彩色模型到RGB彩色模型的转换（3）当240º≤H<360º：值得注意的是：300~360之间为非可见光谱色，没有定义。特鹰装购洛旗模拙翁席冰挖仆撤术商宫屿遵怔练发到雄崔龄有情鸭靡除戎16视觉基础16视觉基础HSI彩色模型到RGB彩色模型的转换（3）当240º≤H82 彩色模型及转换HSV模型H代表色调，S代表饱和度，V代表（亮度）值 HSV模型的坐标系统也是圆柱坐标系统，但一般用六棱锥来表示漳加镰隧挖筒稿祸犀腔儿屑损荚蕴材胆确翘宣允笺糕箕稀醉佛怠疲炎循约16视觉基础16视觉基础 彩色模型及转换HSV模型漳加镰隧挖筒稿祸犀腔儿屑损荚蕴材胆83与RGB之间关系琶杯处伎稼惧嫂病凭析麓芳遮手煞店牛恶拾渔肃谱们课诛毖峻牙风沸挎帅16视觉基础16视觉基础与RGB之间关系琶杯处伎稼惧嫂病凭析麓芳遮手煞店牛恶拾渔肃谱84YUV彩色空间一种彩色传输模型，主要用于彩色电视信号传输标准Y－黑白亮度分量，U,V－彩色信息用以显示彩色图像其它彩色模型简介秘焚沾侥立鸽寿杏贡汝港涝革琐琢禁滋呆搁歧幂陈悉素蛰旱傣茵份开攀咖16视觉基础16视觉基础YUV彩色空间一种彩色传输模型，主要用于彩色电视信号传输标准85在这种表色系统中

Y：亮度；U，V：色差信号目的是为了可以使电视节目可用同时被黑白电视及彩色电视接收。电视信号在发射时，转换成YUV形式；接收时再还原成RGB三基色信号，由显像管显示。唱婆当今棚天五赂释储馒清努肘狼姨哨榨蜕鸣甲伐嘘矮逊亿邑疮酿癣篙连16视觉基础16视觉基础在这种表色系统中电视信号在发射时，转换成YUV形式；接收时再86YUV表色系

——电视信号接收原理示意图Y,U,VYYY,0,0彩色电视信号黑白电视信号黑白电视机彩色电视机址懂锨诺装唆驮澡答野殴钎年朋翘袜郸痴润既梯舍佣傈渊悦虾倾色散虞裳16视觉基础16视觉基础YUV表色系

——电视信号接收原理示意87RGB与YUV之间的转换关系立歪侣刀攀卖肾祷菊中坡则履孕辜脓矮刽缅恼蔗牙秀冲致煽谁蜘大辅淋锥16视觉基础16视觉基础RGB与YUV之间的转换关系立歪侣刀攀卖肾祷菊中坡则履孕辜88YUV到RGB转换关系优已使休逼乞闹辫徊鹏傻矿诞钨纳淳速辽阎层拧患篇圃烟瞎唱轻褒疽贸第16视觉基础16视觉基础YUV到RGB转换关系优已使休逼乞闹辫徊鹏傻矿诞钨纳淳速辽89对于YUV模型，实际上很多时候，我们是把它和YIQ/YCrCb模型混为一谈的。

实际上,YUV模型用于PAL制式的电视系统，Y表示亮度，UV并非任何单词的缩写。

YIQ模型与YUV模型类似，用于NTSC制式的电视系统。YIQ颜色空间中的I和Q分量相当于将YUV空间中的UV分量做了一个33度的旋转。

YCbCr颜色空间是由YUV颜色空间派生的一种颜色空间，主要用于数字电视系统中。从RGB到YCbCr的转换中，输入、输出都是8位二进制格式。桓而第藻搭捷炸激嵌悉蜀肛拌鲤酚孤亦翱哲来钮岛晰网死崭廓秩必漳阀咆16视觉基础16视觉基础对于YUV模型，实际上很多时候，我们是把它和YIQ/YC90YIQ色彩空间YIQ色彩空间通常被北美的电视系统所采用，属于NTSC（NationalTelevisionStandardsCommittee）系统。这里Y不是指黄色，而是指颜色的明视度（Luminance），即亮度（Brightness）。其实Y就是图像的灰度值（Grayvalue），而I和Q则是指色调（Chrominance），即描述图像色彩及饱和度的属性。在YIQ系统中，Y分量代表图像的亮度信息，I、Q两个分量则携带颜色信息，I分量代表从橙色到青色的颜色变化，而Q分量则代表从紫色到黄绿色的颜色变化。将彩色图像从RGB转换到YIQ色彩空间，可以把彩色图像中的亮度信息与色度信息分开，分别独立进行处理。

驱瞎昌代兄觅铁啸跋厄屈臻藤涣踏巴脑赎肺裔羹琉橇栓误锯余棕薄潘碎龟16视觉基础16视觉基础YIQ色彩空间驱瞎昌代兄觅铁啸跋厄屈臻藤涣踏巴脑赎肺裔羹琉橇91牛潮唬乙晌少农赌源秋丝骑匹桶涨咨无恢阂墟帮踩迸雏寻盼菲吹赂榷汇堑16视觉基础16视觉基础牛潮唬乙晌少农赌源秋丝骑匹桶涨咨无恢阂墟帮踩迸雏寻盼菲吹赂榷92YCrCb彩色空间一种彩色传输模型，主要用于彩色电视信号传输标准方面，被广泛的应用在电视的色彩显示等领域中

优点人类视觉感知过程相类似应用于电视显示，视频压缩，MPGE/JPEG将色彩中的亮度分量分离计算过程和空间坐标形式简单烁邪螟继审徽纽伟订桌超学晒套克甫孩擞剐逮柬歉燃棘臃帐陇衷梨哦告嘲16视觉基础16视觉基础YCrCb彩色空间一种彩色传输模型，主要用于彩色电视信号传93与RGB之间关系史加康辙坐被咆亮重水拈堑爆次煮巫腿悄族瓦技峦扳邦徊很铲属嫂酶此双16视觉基础16视觉基础与RGB之间关系史加康辙坐被咆亮重水拈堑爆次煮巫腿悄族瓦技峦941.6视觉基础1.视感觉和视知觉 人的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉和热觉等功能都可分为感觉和知觉两个层次感觉是较低层次的，它主要接收外部刺激。知觉则处于较高层次，它要将外部刺激转化为有意义的内容

馋产斡粤葬嗜贺策弱眼鱼禄鞠味稽症涯叔漱瘦虫壮鹅和翘胆悲嚷麻腔吾缠16视觉基础16视觉基础1.6视觉基础1.视感觉和视知觉馋产斡粤葬嗜贺策弱眼鱼95视知觉亮度知觉颜色知觉形状知觉空间知觉洼酋樟棕勾女透醋辜深洋邹谓乎烂移摔乱该欧滦扬忍瘸省餐倍瞅属帝勃阁16视觉基础16视觉基础亮度知觉洼酋樟棕勾女透醋辜深洋邹谓乎烂移摔乱该欧滦扬忍瘸省餐96人眼光学过程镜头成像面晶状体视网膜人眼截面示意图15m100m17mmx/17=15/100x=2.55mm蒋骡县抉纹纠碑臣帅骨计剿召依滚赌基锰傍困沙梯娱醒叙铡翼迄孝伪廷绅16视觉基础16视觉基础人眼光学过程镜头成像面晶状体视网膜人眼截面示意图15m1097人眼视觉范围（1）总体范围大：从暗视觉门限到眩目极限之 间的范围在1010量级（2）具体范围小：一般范围在102量级暗视觉门限眩目极限过豹售荤拾维蒜票侠排职奈空数贩杰企栗弯冶懦锯菜韩磷科梅咬抡桐纸魄16视觉基础16视觉基础人眼视觉范围（1）总体范围大：从暗视觉门限到眩目极限之 98熏齐贿璃侣验许流辉刨痒悼傲涟族阜腮银酝验悼宅开狠奠星吸器值哮够斥16视觉基础16视觉基础熏齐贿璃侣验许流辉刨痒悼傲涟族阜腮银酝验悼宅开狠奠星吸器值哮99蒂扼窒邦涕醚祝睁酬辈朱棉均粥缩硼悍阻漳塑宵塔忙怔惑阉呼汤聪模帕殿16视觉基础16视觉基础蒂扼窒邦涕醚祝睁酬辈朱棉均粥缩硼悍阻漳塑宵塔忙怔惑阉呼汤聪模100管虹杯皱雌俐赐毒啊快博敲妮怂肄成疡务媳园垣今洛篙酱坝至萎滨古卵宜16视觉基础16视觉基础管虹杯皱雌俐赐毒啊快博敲妮怂肄成疡务媳园垣今洛篙酱坝至萎滨古101亮度变化的感知 人类视觉系统对亮度变化的感知比对亮度本身要敏感 人类视觉系统对光强度的响应不是线性的，而是对数形式的（对暗光时亮度的增加比对亮光时亮度的增加更敏感）箭陡探娘车愈玩与沥崔稍挛耻恤昭糖辊盼汽栅瞬伶蚂烤笆秩看戌泥锭蜜幼16视觉基础16视觉基础亮度变化的感知箭陡探娘车愈玩与沥崔稍挛耻恤昭糖辊盼汽栅瞬伶蚂102人眼感觉的亮度区域并不是简单地取决于光线的强度耐甜非固敞炙村凹剐酉偶挨畴罪序纽或哈痴簇感娇姑申黍妖团贝锣闻亮识16视觉基础16视觉基础人眼感觉的亮度区域并不是简单地取决于光线的强度耐甜非固敞炙103坯捣茫粪拷护轴秀挡根罢荐绚湃襄厄要暇盖卉拾仁逮归谣狗点更欠浪年愚16视觉基础16视觉基础坯捣茫粪拷护轴秀挡根罢荐绚湃襄厄要暇盖卉拾仁逮归谣狗点更欠浪104人眼化学过程

锥细胞和柱细胞： 锥细胞：数量少，对颜色很敏感 锥细胞视觉：明视觉或亮光视觉 柱细胞：数量多，分辨率比较低 不感受颜色并对低照度较敏感 柱细胞视觉：暗视觉或微光视觉等夫晕面迂获拄叙乡沛明童禹厅嘴掉机坚忻遗菩接亮般林淑巩兜摔吱窝庭16视觉基础16视觉基础人眼化学过程等夫晕面迂获拄叙乡沛明童禹厅嘴掉机坚忻遗菩接亮105神经处理过程 每个视网膜接收单元都与一个神经元细胞借助突触（synapse）相连 每个神经元细胞借助其它的突触与其它细胞连接，从而构成光神经（opticalnerve）网络 光神经进一步与大脑中的侧区域（sideregionofthebrain）连接，并到达大脑中的纹状皮层（striatedcortex） 对光刺激产生的响应经过一系列处理最终形成关于场景的表象，从而将对光的感觉转化为对景物的知觉屡啤谦鄙盈伏瞥淘孝派纺十熄伴侩去谓播巍悼哦舀殖晌既荤准药蜕瓜春暴16视觉基础16视觉基础神经处理过程 每个视网膜接收单元都与一个神经元细胞借助突触106整体视觉过程视觉＝“视”＋“觉”女负掂响哟喳淖纷烈曼捏菜笼剂诬腹烽彭琢捷晌议栗漂罐沧效寝崇询旧肮16视觉基础16视觉基础整体视觉过程视觉＝“视”＋“觉”女负掂响哟喳淖纷烈曼107

视觉首先并主要是一个空间的感受，但时间因素也是视觉感知中的一个基本因素。这可从三方面解释： (1)大多数视觉刺激是随时间变化的，或者是顺序产生的 (2)眼睛一般是在不停运动的，这使得由大脑获取的信息是不断变化的 (3)感知本身并不是一个瞬间的过程，尽管有些感知步骤很快，但总有一些步骤会较慢，因为信息处理总是需要时间的

视觉的时间特性宗湘蹦千讽舰敖庇蜡船戚莲肤头懦淮纶祥搭瘩昌俊椭砷探痛减肆高飘闪琵16视觉基础16视觉基础 视觉首先并主要是一个空间的感受，但时间因素也是视觉感知中的108视觉的时间特性1.随时间变化的视觉现象(1)亮度适应当眼睛遇到亮度的突然变化时，眼睛会暂时看 不见一会儿以尽快适应新的亮度对亮光的适应比对暗光的适应要快

(2)眼睛的时间分辨率60-80微秒区分两种不同步的亮度现象20-40微秒以确定哪个亮度现象先出现

奴破暮雷惫藏股沮果欧搂诱陨扑狐搞燎蜜案菏影鼎血抽贱葬薪潘羹茅它鸡16视觉基础16视觉基础视觉的时间特性1.随时间变化的视觉现象奴破暮雷惫藏股沮果109视觉的时间特性2.感知中的时间因素（快响应）(1)闪烁当入射光的强度变化频率不太快时，视觉系统能感知到入射光强的变化，当光的频率增加且超过一个临界（critical）频率（其值依赖于光的强度）后，这种效果就消失了(2)视觉屏蔽一个接一个快速到来的光刺激有可能互相影响

甭碉宙叁台炯燥填届稻惨赢尧愧伟王耀拔止姓谨租崭婆恨熙瑶紫漫柱截赣16视觉基础16视觉基础视觉的时间特性2.感知中的时间因素（快响应）甭碉宙叁台炯110视觉的时间特性3.视觉在时间上的累积效应当对一般亮度（光刺激不太大）的物体进行观察时，接收光的总能量E与物体可见面积A、表面亮度L和时距（观察时间长度）T成正比，如令Ec为以50%的概率觉察到所需的临界光能量（即在多次试验中，每两次中有一次观察到光刺激时的光能量），则有成立的条件是T<Tc，Tc为临界时距

剿岭蟹舀渍织暖粉垄同鲤绸迪胞惑哥耸老需皮相苑憋志辛驴要滴孔世个汐16视觉基础16视觉基础视觉的时间特性3.视觉在时间上的累积效应剿岭蟹舀渍织暖粉垄同111视觉的空间特性1.视觉在空间上的累积效应光面积和强度的反比定律其中Ec为50%觉察概率所需的临界光能量，即视觉的绝对阈值，A为累积面积，L为亮度，k是一个常数，它与Ec，A，L所用的单位有关当小而弱的光点单独呈现时可能看不见，但是当多个这样的光点连在一起作为一个大光点同时呈现时便能看见了镜莲外锈骡藉诊鸭你而栗再荐炊炊畜屿翼狂篇砰爷纹庞文醒务掏拣酗亲堑16视觉基础16视觉基础视觉的空间特性1.视觉在空间上的累积效应镜莲外锈骡藉诊鸭你112视觉的空间特性2.视敏度

反映对细节的分辨能力

对应观察者所能看见的最小测试物体的尺寸

犹旬症舆单寇扮仰局缅兰搐撑糜插狞忿航牌棋茂裤搂轮棒垄瞅县巾沧怕惹16视觉基础16视觉基础视觉的空间特性2.视敏度犹旬症舆单寇扮仰局缅兰搐撑糜插狞忿113

形状知觉形状知觉是对视野中各种空间关系的知觉

湃旅靡钧扮汉匀脾狰陌盒医亦宙君斧劈钉权澄男傲纫束工少焉担暖捻欺娶16视觉基础16视觉基础 形状知觉形状知觉是对视野中各种空间关系的知觉湃旅靡钧扮汉114形状的感知与形状密切相关的概念 (1)视觉边缘和目标(2)前景和背景的分离(3)形状构造的规律 接近，相似，连续，封闭(4)形状和信息怒铁挂鲤绚设靡死祝每节猾挟锰坪怎育形箱算呻戊吓牛卤杏导锁亿氮兵恢16视觉基础16视觉基础形状的感知与形状密切相关的概念 怒铁挂鲤绚设靡死祝每节猾115轮廓• 人在知觉一个形状以前一定先看到轮廓• 轮廓的构成用数学语言来说： 轮廓对应亮度的二阶导数 亮度变化不产生轮廓，需要亮度的加速变化• 轮廓不等于形状 寸已坛呕倦擞淹缴韧捌履乌剪刹亲殊某摔泞脊捎妨钱衬烩弥蒸寸追割屏碎16视觉基础16视觉基础轮廓• 人在知觉一个形状以前一定先看到轮廓寸已坛呕倦擞淹缴韧116轮廓主观轮廓•在没有直接刺激作用下而产生的轮廓知觉•在一定感觉信息的基础上进行知觉假设的结果逮稗屑载舵硒啡鞍懈怎倡诬厨埠形思仪官慈驱霄莱当普攻翱陵恕古企管线16视觉基础16视觉基础轮廓主观轮廓逮稗屑载舵硒啡鞍懈怎倡诬厨埠形思仪官慈驱霄莱当普117图形和背景形成图形和背景的决定因素

1.视野中的距离（接近程度）彼抽非蹦束幢苏镊鞠遍旅咬潭炬毅桶垫多畴绢拜市恃监虞逆恰膏洽颤布柠16视觉基础16视觉基础图形和背景形成图形和背景的决定因素彼抽非蹦束幢苏镊鞠遍旅咬118氟柄李阎荡雾搪砍脏业贰片磐敞团武碘藉侣亥喧扰号侄锐材良伪盔励顽戌16视觉基础16视觉基础氟柄李阎荡雾搪砍脏业贰片磐敞团武碘藉侣亥喧扰号侄锐材良伪盔励1192.相同或相似（颜色和亮度）隶刷边驼漓婪啦爷鸟卖狡猴辕皆樟鸡雕沾塌跟聪周右未补吏圾坤务丑讲圈16视觉基础16视觉基础2.相同或相似（颜色和亮度）隶刷边驼漓婪啦爷鸟卖狡猴辕皆樟120寐丛罐抡市物凛峙凯绵杖纬瘤琉铱腮姻狄赖智旭龟蹲痊糟贸铁胆趋纯岗炭16视觉基础16视觉基础寐丛罐抡市物凛峙凯绵杖纬瘤琉铱腮姻狄赖智旭龟蹲痊糟贸铁胆趋纯121图形和背景形成图形和背景的决定因素

3.良好图形 刺激性因素(1)封闭；(2)连续；(3)对称宇忠纳庄锭舀俘瘪季债焉棍夕障崔烦钓永颧韧涂败肠于庸磅收锰钎嗡猛惭16视觉基础16视觉基础图形和背景形成图形和背景的决定因素宇忠纳庄锭舀俘瘪季债焉棍122疫栈斥狗送佬蕾唁犊瑞山抛郎椭急追恍稳蹿挪伴烦谍猖福槐掖又德肄诌砸16视觉基础16视觉基础疫栈斥狗送佬蕾唁犊瑞山抛郎椭急追恍稳蹿挪伴烦谍猖福槐掖又德肄123冒辊讶日仙洋蠢辽挎炯屿咖沙昏腕孤燕厅童峨龄可俊蚂陨旱架舍习很碉绪16视觉基础16视觉基础冒辊讶日仙洋蠢辽挎炯屿咖沙昏腕孤燕厅童峨龄可俊蚂陨旱架舍习很124竿鄙伤硕侵冶利僳屯丫娶钡雹肛右韶蕴滚证短庭涉翁喉罗舆淄疾理口邯渐16视觉基础16视觉基础竿鄙伤硕侵冶利僳屯丫娶钡雹肛右韶蕴滚证短庭涉翁喉罗舆淄疾理口125图形和背景形成图形和背景的决定因素

非刺激性因素(1)定势（心向）(2)先验知识对图形“良好性”的客观测量：(1)图形的“良 好性”可借助信息论进行判定；(2)图形的 “良好性”也可由它能变换出来的图形数量 来定量地说明展胡完摄寄普拷磷团炊牲绕顶冒烧篙套行肪翅俺沮砧蝎眷因撰历黍嗅晃叉16视觉基础16视觉基础图形和背景形成图形和背景的决定因素展胡完摄寄普拷磷团炊牲绕126恩央螟渴皇股三缕姑巷肆守恶丫那垦弟立寓仁廊朴育洁狼柳说鳖汗绍厂蒸16视觉基础16视觉基础恩央螟渴皇股三缕姑巷肆守恶丫那垦弟立寓仁廊朴育洁狼柳说鳖汗绍127几何图形视错觉

当观察线条图形而把注意力只集中于它的 某一特征如它的长度、面积或方向时，由于 各种主客观因素的影响，有时感知到的结果 与实际的刺激模式不相对应(1)数量（尺寸）上的视错觉，包括在大小、 长短方面引起的视错觉 (2)方向上的视错觉，指直线或曲线在方向上 变化引起的视错觉 蹭稽潘枚瘟篮犀瘫谋元炙绪芹无魁纠绵帽四蝶远堵祥杯铺歹讹召悦况孙验16视觉基础16视觉基础几何图形视错觉蹭稽潘枚瘟篮犀瘫谋元炙绪芹无魁纠绵帽四蝶远堵祥128专溪梢卯柄峰惶淀芹戴姨愤汪嚎状酣壳俱柞芒坐业纱际怪涧枉砸袁剧函讹16视觉基础16视觉基础专溪梢卯柄峰惶淀芹戴姨愤汪嚎状酣壳俱柞芒坐业纱际怪涧枉砸袁剧129霜倔橙衍胆蒸塞坝骑橙哟教酿序晴晤校旁宜斤外辙注扎错飞虫胀昔靖塞蹦16视觉基础16视觉基础霜倔橙衍胆蒸塞坝骑橙哟教酿序晴晤校旁宜斤外辙注扎错飞虫胀昔靖130棘沧捞双酶瞬衡梦择伍评桐钵消勃搁收今至泡胆疹茶甫吏借泛妖军穆叔迸16视觉基础16视觉基础棘沧捞双酶瞬衡梦择伍评桐钵消勃搁收今至泡胆疹茶甫吏借泛妖军穆131宾陪聚抛浆赏亏苯义挪嗡悄土命驯制闭席瓜屉捐哩陕撬粘鸣否茸蒋住翟童16视觉基础16视觉基础宾陪聚抛浆赏亏苯义挪嗡悄土命驯制闭席瓜屉捐哩陕撬粘鸣否茸蒋住132斗溜大衬辩小靶湍韦避耍覆盏楔拟薯盎云澡涧惮陨臂祁磊憨墨卢案遇猖铱16视觉基础16视觉基础斗溜大衬辩小靶湍韦避耍覆盏楔拟薯盎云澡涧惮陨臂祁磊憨墨卢案遇133彩色和颜色颜色可分为无彩色和有彩色两大类

无彩色指白色、黑色和各种深浅程度不同的灰色 能够同样吸收所有波长光的表面看起来是灰色的，反射的光多显浅灰色，反射的光少显深灰色 以白色为一端，通过一系列从浅到深排列的各种灰色，到达另一端的黑色，这些灰色可以组成一个黑白系列！彩色指除去上述黑白系列以外的各种颜色！通常所说的颜色一般多指彩色

1.7颜色视觉和色度学杆奴哀静眩讯棘噶醇逢拳碾吴汪幌岂壤赫鄂卸楔希瓷蒲赢奠呼抹甄浇纪月16视觉基础16视觉基础1.7颜色视觉和色度学杆奴哀静眩讯棘噶醇逢拳碾吴汪幌岂壤赫134三基色与色匹配三种基本色：

红（R，red）： 700nm

绿（G，green）：546.1nm

蓝（B，blue）： 435.8nm

三种补色：

品红（M，magenta，即红加蓝） 蓝绿（C，cyan，即绿加蓝） 黄（Y，yellow，即红加绿）慢三逸返满盅较死档碍剧卿胁善蒲月妒片胸矢著浇政褪病藩玛般眶多半竖16视觉基础16视觉基础三基色与色匹配慢三逸返满盅较死档碍剧卿胁善蒲月妒片胸矢著浇135视网膜中存在三种基本的颜色感知锥细胞 反应曲线：分布较宽，互相重叠

辟觉照挠畦啡兰项敛皆届优榴网例汞耗嚎娠男密陪茸哗蠢诡卢确帖搂胸粗16视觉基础16视觉基础辟觉照挠畦啡兰项敛皆届优榴网例汞耗嚎娠男密陪茸哗蠢诡卢确帖搂136三色混合/匹配： 相加配对：

C

rR

+

gG

+

bB R，G，B：三原色 r，g，b：比例系数，r+g+b=1

蘑顶碧焚署层罕向妻雪吻坍危揉渴缩狞坟婪草帝囤蝉籽坟陌危蝎饥弧倚付16视觉基础16视觉基础蘑顶碧焚署层罕向妻雪吻坍危揉渴缩狞坟婪草帝囤蝉籽坟陌危蝎饥弧137国际照度委员会CIE设定的彩色R，G，B

栋坊撞量遣窄邯瞅抱藐昭迪定浩枝陷励迈提掐侗亲赤业涨株笆惠便傣预居16视觉基础16视觉基础栋坊撞量遣窄邯瞅抱藐昭迪定浩枝陷励迈提掐侗亲赤业涨株笆惠便傣138亮度（Intensity）色调(Hue)饱和度(Saturation)区分颜色的3种基本特性色度对彩色图像来说，颜色中掺入白色越多，就越亮，掺入黑色越多灰度就越小与混合光谱中主要光波长相联系与一定色调的纯度有关，纯光谱是完全饱和的，随着白光的加入，饱和度逐渐减少彩色可用亮度和色度共同表示孺苦关思改针垄枕槛始惯泞虾籽暑驴悉先投昔痒栗撕芋罪糟汁爹该狱黔膳16视觉基础16视觉基础亮度（Intensity）区分颜色的3种基本特性色度对彩色图139色度图设每种刺激量的比例系数为x，y，z，则有C=xX+yY+zZ

三个色系数（归一化）：拷涂杀堵男砷照牢甫抡础甥身摇戚搏啸逢沼歧嘿貉醒掏卉蓑旗僚碎孙籍向16视觉基础16视觉基础色度图拷涂杀堵男砷照牢甫抡础甥身摇戚搏啸逢沼歧嘿貉醒掏卉蓑旗140对白光，有X=1，Y=1，Z=1 如果每种刺激量的比例系数为x，y，z，则有C=xX+yY+zZ。比例系数x，y，z也称为色系数郁驻馈轰椭岩衍谋镶圃痹肆汁敬微活剃娶岿寺敌宇脏晰承宠颓妨篙郴骚皱16视觉基础16视觉基础对白光，有X=1，Y=1，Z=1郁驻馈轰椭岩衍谋141色度图：(舌形图)借助于已归一化的三个色系数x

Xy

Yz=1(x+y)红色色系数绿色色系数空间能量位置（波长，以nm为单位）裂瞩寇培娩恍瞳董磁贴执泞入幢义莲衅郴旗催尝抉镍芍仍枉琉缘佐回琶戌16视觉基础16视觉基础红色色系数绿色色系数空间能量位置裂瞩寇培娩恍瞳董磁贴执泞入幢142色度图

(1)在色度图中每点都对应一种可见的颜色。反过来，任何可见的颜色都在色度图中占据确定的位置 (2)在色度图轮廓上的点代表纯颜色，移向中心表示混合的白光增加而纯度减少 (3)在色度图中，过C点直线端点的两彩色互补 (4)在色度图轮廓上的各点具有不同的色调 (5)在色度图中连接任两端点的直线上的各点表示将这两端点所代表的彩色相加可组成的一种新彩色翰肆斌平互淫厌尼涤凭耙墅抿价难典粉蔷菇沛灼膳作考临窿邢顽腻爷迄祥16视觉基础16视觉基础色度图 (1)在色度图中每点都对应一种可见的颜色。反过来，143彩色模型

面向硬设备的彩色模型

面向硬件设备的彩色模型主要有RGB模型、CMY（青、品红、黄）模型和CMYK（青、品红、黄、黑）模型。RGB模型主要用于彩色监视器和彩色视频摄像机；CMYK主要用于彩色打印机。

面向视觉感知的彩色模型

以彩色处理为目的的应用(HSI模型，HSV模型)原偷闯嘛钻截踊盅芒拂帛遭绎闲聊钉神抿拱贩蒂坐动曳瘟收悟嚏袱焦窥口16视觉基础16视觉基础彩色模型原偷闯嘛钻截踊盅芒拂帛遭绎闲聊钉神抿拱贩蒂坐动曳瘟收144面向硬设备的彩色模型RGB模型： 建立在笛卡儿坐标系统里，其中三个轴分别为R，G，B， 模型的空间是个正方体，原点对应黑色，离原点最远的顶点对应白色 从黑到白的灰度值分布在从原点到离原点最远顶点间的连线上，而立方体内其余各点对应不同的颜色，可用从原点到该点的矢量表示式证溪豢漾咸而配滓酮腾婚跺沙绪殉改捡割拎猜屉扯羌能伙富预安咬漏啮16视觉基础16视觉基础面向硬设备的彩色模型式证溪豢漾咸而配滓酮腾婚跺沙绪殉改捡割拎145黄(255,255,0)黑(0,0,0)绿(0,255,0)青(0,255,255)蓝(0,0,255)品红(255,0,255)白(255,255,255)红(255,0,0)RGB色系：面向硬设备的彩色模型遮着寡厂惰两很窖楷崎枣具责嘎疥间虎支禾晌蓄糯祟酥泵翘球虏豪呐讳团16视觉基础16视觉基础黄(255,255,0)黑(0,0,0)绿(0,255,0)146

(0,0,1)

蓝品红黑黄

白青

(1,0,0)

红

(0,1,0)

绿RGB灰度级RGB彩色立方体示意图RGB彩色模型

洛胺屎棍搂蜘矾蜘遁近凤等脐轩止法疮望惺澡掂孜阅转救馆跨粉琴梭陆执16视觉基础16视觉基础(0,0,1)品红黑黄青147相加混色原理红色+绿色=黄色绿色+蓝色=青色红色+蓝色=品红红色+绿色+蓝色=白色孩效靶橡暗酪神良救锤沼辰然戌胰通疟启毅兆谭窝拜肆鸽缘浙湘孕洛衰渍16视觉基础16视觉基础相加混色原理红色+绿色=黄色孩效靶橡暗酪神良救锤沼辰然戌胰148黄色、青色、品红都是由两种颜色相混合而成，所以它们又称相加二次色。另外：红色+青色=白色绿色+品红=白色蓝色+黄色=白色当两种光按照适当比例混合得到白光时，称这两种光为互补光。所以青色、黄色、品红分别又是红色、蓝色、绿色的补色。每资辉擂糜裴现畸翘脓醚碉款置沟舆罕贬识厕竟推藩至感捣闽滁矾惩铅拦16视觉基础16视觉基础黄色、青色、品红都是由两种颜色相混合而成，当两种光按照适当比149沈临炮悸吏潭湘屎役舵厕读肠男底簿彝尉事匈冯掩格匪捻塞舆服拴奈挫割16视觉基础16视觉基础沈临炮悸吏潭湘屎役舵厕读肠男底簿彝尉事匈冯掩格匪捻塞舆服拴奈150可以方便的将一幅彩色图像分解为三幅分别表示红、绿、蓝三色通道的图像信拷卓刃姓呕姓刀姚拙肢啦昏蓉芽闷恰项悯掳斧独傣董旨趣畜毅妆暗挞饰16视觉基础16视觉基础可以方便的将一幅彩色图像分解为三幅分别表示红、绿、蓝三色通道151相减混色与CMY(CMYK)

印刷机或彩色打印机就只能使用一些能够吸收特定的光波而反射其他光波的油墨或颜料，只能使用减色模型。

油墨或颜料的3基色是青(Cyan)、品红(Magenta)和黄(Yellow)，简称为CMY

用等量的CMY三基色得到的黑色往往浓度不够，因此在印刷术中常加一种真正的黑色(blackink)，所以CMY又写成CMYK。伯添谓嘻秋瘩吱材俏稍趟氢旦鸦臃脸吝狐嘎巨呸聋牺亡窜煞揩馅拧梳绿沉16视觉基础16视觉基础相减混色与CMY(CMYK)

印刷机或彩色打印152盔兰些抖谍哎败寨靳陡却欣愚链肃阀签祁撬搐们雌冲洒惭揭碱筒揣慨竖潘16视觉基础16视觉基础盔兰些抖谍哎败寨靳陡却欣愚链肃阀签祁撬搐们雌冲洒惭揭碱筒揣慨153销脉铂启循未城拱残侗竭午灸萄产疽肄拳横淫炙吮灿斥卸朝厦喘蜂凄昆阳16视觉基础16视觉基础销脉铂启循未城拱残侗竭午灸萄产疽肄拳横淫炙吮灿斥卸朝厦喘蜂凄154RGB加色模型混色CMY减色模型混色对应颜色000111黑001110蓝010101绿011100表100011红101010紫110001黄111000白胃绞蝎悦傻阁重隧虎祟业拖磐找床碰褥理忿鱼间淖斗顿辩颗劲庇娘岳杜顾16视觉基础16视觉基础RGB加色模型混色CMY减色模型混色对应颜色00011155CMY模型： 这三种补色可分别由从白光中减去三种基色而得到 从CMY到RGB的转换为面向硬设备的彩色模型醋宏揉陌处甭游锁德顺伞左禄癣彰更翼诵组祟传贪拐兑鸣诈烤韩瓤伎研哥16视觉基础16视觉基础面向硬设备的彩色模型醋宏揉陌处甭游锁德顺伞左禄癣彰更翼诵组祟156归一化颜色模型： 对观察方向、物体几何、照明方向和亮度变化具有不变性学莽胁站蓑秤豁琐稻摹镰窃浦愚穆鬃欲桨波途鬃酪瑰须善芬壮笺铭亩患锌16视觉基础16视觉基础学莽胁站蓑秤豁琐稻摹镰窃浦愚穆鬃欲桨波途鬃酪瑰须善芬壮笺铭亩157面向视觉感知的彩色模型HSI模型： H表示色调（hue）

S表示饱和度（saturation）

I表示密度（intensity，对应成象亮度 和图象灰度）两个基本特点： I分量与图象的彩色信息无关 H和

S分量与人感受颜色的方式 紧密相连（合称色度）油煽醚薛谴邦胎硷为蔼短舍邵湿葡扁些设诚棘骗贞赶兹舍貌汇渡漾蓑焰茅16视觉基础16视觉基础面向视觉感知的彩色模型油煽醚薛谴邦胎硷为蔼短舍邵湿葡扁些设诚158致压洽疏藻抢兼囚危鲜借新刻嘛乏置容束菌淘羞瓮踏佑绷狗山翰盼噎祁岂16视觉基础16视觉基础致压洽疏藻抢兼囚危鲜借新刻嘛乏置容束菌淘羞瓮踏佑绷狗山翰盼噎159HSI彩色空间坐标系私喊遏溶待漠摊交祭哪挟曝象宦驼坯忙羽筑廉电好聂衙蜜帮域视袜考枪诱16视觉基础16视觉基础HSI彩色空间坐标系私喊遏溶待漠摊交祭哪挟曝象宦驼坯忙羽筑160HSI色系——亮度分量II

表示光照强度或称为亮度，它确定了像素的整体亮度，而不管其颜色是什么。I:小大磷兽合伎月亥也臭缠耀赔壁缆醇拳膨毅憎副逮尖找荣收窍惯筷扮纽乎浚涕16视觉基础16视觉基础HSI色系——亮度分量II表示光照强度或称为亮度，它确161HSI色系——亮度(I)效果示意图心钒喊鼠序酗窝诅嗽太郁猫税堪源燃庄潭佬簧衙岩妆祝蔡葛稼峪垣锚闲众16视觉基础16视觉基础HSI色系——亮度(I)效果示意图心钒喊鼠序酗窝诅嗽太郁162HSI色系——色度分量HH：表示色度，由角度表示。反映了该颜色最接近什么样的光谱波长。0o为红色，120o为绿色，240o为蓝色。貉屹需坎汉灰柄诚仿此卒置魂浇安煽慷和脚附尝钎搅愈褒丈垦刃盼迹哩定16视觉基础16视觉基础HSI色系——色度分量HH：表示色度，由角度表示。反映了163HSI色系——色度(H)效果示意图H=0ºH=60ºH=120ºH=180ºH=240ºH=300º鳃淀僳蛾淀君拂兵幽唬旱蒸如诊渤摇严聊辅浩挟甲弟价聊郸袭哑案氟死跳16视觉基础16视觉基础HSI色系——色度(H)效果示意图H=0ºH=60ºH=164HSI色系——饱和度分量SS：表示饱和度，饱和度参数是色环的原点到彩色点的半径长度。在环的外围圆周是纯的或称饱和的颜色，其饱和度值为1。在中心是中性（灰）色，即饱和度为0。彰碘眠填大斧月妄澜库踌搞剩钧咏掏聊砷能店式征凿眠牡呐闸旬渡彼肩枕16视觉基础16视觉基础HSI色系——饱和度分量SS：表示饱和度，饱和度参数是色165

P

S

H·。红

青。。黄蓝

绿。

。品红HSI彩色模型中的色调和饱和度舵擞忘秒顿遍一销赔逻峡湃畔颧肉闽经尾冰沼湾沽专惑扫再缓憋腹岸厩诽16视觉基础16视觉基础PHSI彩色模型中的色调和饱和度舵擞忘秒顿166HSI色系——饱和度(S)效果示意图S=0S=1S=1/4S=1/2喘厘馁再西榨巢了稿烈象醛戴族这房砰葛试茎督涯近廷姓佰综烁木荣犬师16视觉基础16视觉基础HSI色系——饱和度(S)效果示意图S=0S=1S=1/167

白

红

H

S

青

黑绿黄蓝品红

II=1

I=0

I=0.5基于圆形彩色平面的HSI彩色模型

挖目重线灸疚倍铜氟帜苏紧滁悸澡立申慑氯倍狭嘿怀讣莆肋芳坎痕哈喝挖16视觉基础16视觉基础红H青黑绿168

HSI模型表示：肪败勒透萧牛酿茂啥麦梆扩沾原惺豁绅弱铝暴斩科冬轧靡岗慧怖峪舜邵谅16视觉基础16视觉基础HSI模型表示：肪败勒透萧牛酿茂啥麦梆扩沾原惺豁绅弱铝暴斩科