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第2章 图象采集 2.1 视觉过程 2.1 视觉过程 2.1 视觉过程 2.1 视觉过程 2.2 成象中的空间关系 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.2 观察距离和角度 2.2.2 观察距离和角度 2.2.3 景深 2.2.3 景深 2.2.3 景深 2.2.3 景深 2.2.3 景深 2.3 光度学和亮度视觉 2.3.1 光度学 2.3.1 光度学 2.3.1 光度学 2.3.1 光度学 2.3.1 光度学 2.3.2 一个简单的成象模型 2.3.2 一个简单的成象模型 2.3.3 视觉系统对光的感知特点 2.3 光度学和亮度视觉 2.4 采样和量化 2.4.1 空间分辨率和幅度分辨率 2.4.1 空间分辨率和幅度分辨率 2.4.2 图象质量与采样和量化 2.4.2 图象质量与采样和量化 2.4.2 图象质量与采样和量化 思考与复习 在视觉形成过程中，人眼锥状细胞和柱状细胞分别起什么作用，有什么区别？ 平面直线方程ax + by + c = 0如何用矢量内积的形式表示？ 在图像的几何变换中引入了齐次坐标。齐次坐标到笛卡尔坐标的转换如何实现？ 当人观察一个相距51m，高6m的柱状物体时，其视网膜上的尺寸如何计算？一个6m高的柱状物体放到距离眼睛多远的位置可得到与前一物体同样的尺寸？ 为什么投影逆变换不能将图像平面上的一个点惟一地映射到世界坐标的一个3D点上去？要唯一映射需要什么条件？ 什么是角区分能力？正常人眼的角区分能力有多大？ 什么是马赫带效应？什么是同时对比度效应？ 亮度函数f与照度i和反射率r之间有什么关系？ 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） 同时对比效应 马赫带效应 感觉亮度 实际亮度 2.4.1 空间分辨率和幅度分辨率 2.4.2 图象质量与采样和量化 2.4.3 对采样和量化的讨论 数字图象 图象（水平）尺寸 M： 图象（垂直）尺寸 N： 象素灰度级数 G (k-bit)： 图象所需的位数 b： 数字图象 存储1幅32 ? 32，16个灰度级的图 需要 4,096 bit 存储1幅128 ? 128，64个灰度级的图 需要 98,304 bit 存储1幅512 ? 512，256个灰度级的图 需要 2,097,152 bit 图象空间分辨率变化所产生的效果 图象幅度分辨率变化所产生的效果 空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果 * 第*页 第2讲 章毓晋 清华大学电子工程系 100084 北京 2.1 视觉过程 2.2 成象中的空间关系 2.3 光度学和亮度视觉 2.4 采样和量化 1． 光学过程 15 / 100 = 2.55 / 17 2． 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 3． 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（optical nerve）网络 光神经进一步与大脑中的侧区域（side region of the brain）连接，并到达大脑中的纹状皮层（striated cortex） 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 整体视觉过程 视觉 ＝ “视” ＋ “觉” 2.2.1 成象几何 2.2.2 观察距离和角度 2.2.3 景深 1、投影变换 将3-D客观场景投影到2-D图象平面 成象过程 三个坐标系统： 世界坐标系统 XYZ 摄象机坐标系统 xyz 图象平面 xy 从 XYZ 到 xyz，从 xyz 到 xy 三个坐标系统 透视变换 3-D点投影后的图象平面坐标 非线性投影等式（分母含变量Z） 2、齐次坐标 可用来将前述非线性（分母中含变量Z）等式表示成线性矩阵形式 例： 直线方程ax + by + c = 0 一条直线也可用矢量l = [a, b,