大三下05图像信息原理第一章

第一章视觉特性与三基色原理（1）第一章视觉特性与三基色原理（1）§1.1光的特性

1.1.1电磁辐射与可见光谱

1.1.2光源

§1.2人眼的视觉特性

1.2.2光的度量1.2.3亮度与彩色感觉

1.2.4眼睛的视觉范围与亮度感觉

1.2.5人眼的分辨力

1.2.6视觉惰性与闪烁感觉

§1.3三基色原理与色度图

1.3.1三基色原理光的特性

1.1.1电磁辐射与可见光谱

一.电磁波的波谱

无线电波、红外线、可见光谱、紫外线、X射线、γ射线、宇宙射线等等二.可见光谱可见光：可以引起人眼视觉效应的光(电磁波）谱色：颜色按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫顺序排列的单色光，称为谱色（SpectrumColor）非谱色：不能作为单色出现于光谱上的色光

光的特性

电磁波的波谱光的特性

波长780630600580510450430（nm）红橙黄绿青蓝紫三.标准谱色光

CIE规定：水银光谱中700nm红色光的标准波长

546nm绿色光的标准波长

436nm蓝色光的标准波长光的特性

太阳辐射功率波谱图1－2太阳辐射功率波谱光的特性1.1.2光源

颜色的产生（两种色源）:

不发光的物体在一定光谱分布(功率波谱)的光源照射下,因反射一定的光谱成分和吸收其余部分而呈现一定的彩色;

发光的物体根据它的辐射光谱分布,引起人眼的一定彩色感觉。

光的特性一.色温与相关色温色温：在某一特定温度下，绝对黑体与光源有相同的辐射特性相关色温：在某一特定温度下，绝对黑体与光源有相近的辐射特性二.标准光源

ABCD65光源

E光源－－等能白光光的特性绝对黑体的辐射功率谱

光的特性

黑体与标准光源的相对功率波谱

人眼的视觉特性

1.2.2光的度量一.视觉光谱光效率V(λ)曲线

人眼的视觉特性

二.光学中的几个度量

1.光强(cd=lm/sr)

2.光通量(lm)

3.亮度(cd/m2)

4.照度(lx=lm/m2)

人眼的视觉特性

1.2.3亮度、彩色与立体视觉一.明暗视觉明视觉：在正常光照下眼睛的主观亮度感觉暗视觉：在夜晚或在微弱光线下人眼的主观亮度感觉彩条（各色谱）灰色带（明暗程度不同）暗视觉下

人眼的视觉特性1.2.3亮度、彩色与立体视觉二.彩色视觉彩色的描述：彩色光的亮暗？彩色光的类别？彩色光颜色的深浅等。为确切表示某一彩色光，必须采用三个基本参量。彩色三要素：亮度，色调和饱和度。

1、亮度（BrightnessorLuminance）指彩色光作用于人眼时引起人眼视觉的明暗程度，通常用Y表示亮度。

人眼的视觉特性2.色调（tone,spectralhue/colorhue）色调是指彩色光的颜色类别色调与波长密切相关，波长不同→色调不同3.饱和度（Saturation）饱和度是指颜色的深浅程度，即颜色的浓度高饱和的彩色低饱和的彩色

+白光

人眼的视觉特性三.立体感觉双眼立体自然界景物具有宽度，高度和深度的三维空间坐标，当人们在观看空间某一景物时，由于两眼相距一定距离，使同一物体在左右两眼视网膜上的呈象存在一定差异，物体的空间坐标决定着差异的大小，这种差异就形成了人眼宽高深的立体视觉。单眼立体感觉

人眼的视觉特性1.2.5人眼的分辨力一.定义：人眼对被观物体上能分辨的相邻最近两点视角θ的倒数二.视觉的空间频率相应空间频率：ν（线/度)空间频率响应三.彩色细节分辨力人眼的分辨力与色调有关大面积积着色原理：当传送彩色图象时，细节部分只传送黑白信息，不传颜色；而大面积部分传送彩色信息。人眼的视觉特性人眼的分辨力

人眼的视觉特性视觉的空间频率响应空间频率是指单位视角(1度)内所含黑或白的条纹数人眼的视觉特性四.彩色色调分辨阈人眼的视觉特性人眼对不同波长的光有不同的色调感觉。但严格地讲,只有波长为572nm的黄光、

503nm的绿光和478nm的蓝光,其色调不随光强而变化,其它波长的色光都随光强的改变略有变化。在可见光谱中,从紫到红分布着各种不同的颜色,人眼能分辨出色调差别的最小波长变化称为色调分辨阈.其数值随波长而改变.人眼对480~640nm区间色光的色调分辨力较高,其中,对50Onm(青一绿色)和600nm(橙黄色〉两个波长来说,只要波长变化约1nm,便可分辨出色调的变化。而从655nm的红色到可见光谱长波末端,以及从43Onm的紫色到可见光谱短波末端，人眼几乎感觉不到色调的差别。当饱和度减小时,人眼的色调分辨力将下降;当亮度太大或太小时,色调分辨力也会下降。

五.彩色饱和度分辨力人眼的视觉特性人眼的视觉特性

人眼能分辨出自然界中各种彩色具有不同的饱和度,但对不同颜色的饱和度变化却有不完全一样的灵敏度。可以进行这样的实验,使各种波长色光的饱和度,由100%逐渐降低一直到零为止,由此确定出视觉所能分辨出的饱和度变化的等级数。结果发现在黄色区人眼只能分辨出四级饱和度,而在红色、蓝色区域,灵敏度较高,可以分辨出25个等级。

人眼的视觉特性

1.2.6视觉惰性与闪烁感觉一.视觉惰性：人眼亮度感觉的滞后特性视觉暂留性：光象一旦在视网膜上形成，在它消失后，视觉将会对这个光象的感觉维持一个有限的时间二.

闪烁感觉：对于频率不高的周期性光脉冲，人眼所产生的一明一暗的感觉。临界闪烁频率：引起闪烁感觉从有到无的转折之最低光源重复频率

人眼的视觉特性

视觉惰性

三基色原理与色度图

1.3.1三基色原理

Young-Helmholtz（1891）三色学说

Wald（1964）对人类色彩视觉的研究结果：三种锥体细胞的光谱吸收的峰值分别在红、绿和蓝波段。*多光谱图像(multi-spectralimage)*三色原理三基色原理与色度图

这三种颜色被称为人类视觉的三基色实践证明，光谱上的大多数颜色都可以用红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三种单色加权混合产生，基于RGB三基色的颜色表示称为RGB颜色模型．三种感受器的光谱敏感示意图[Wald,1964]三基色原理与色度图一.

三基色原理1).自然界里的大多数彩色光可以分解为三种基色成份，而这三种基色也可以按一定比例混合得到不同的彩色光

2).三基色必须是相互独立的彩色，即其中任一种基色都不能由其它两种基色混合产生3).三基色之间的混合比例，决定了混合色的色度

4).混合色的亮度等于三基色亮度之和

三基色原理与