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数字图像处理 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 2.1 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 2.2.2 观察距离和角度 2.2.2 观察距离和角度 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 2.4.1 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 图象幅度分辨率变化所产生的效果 *章毓晋 (TH-EE-IE) 第*页 第2讲 章毓晋 清华大学电子工程系 100084 北京 通信工程学院 何志伟 Email：zwhe@hdu.edu.cn QQ: 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” 花瓶？人脸？ 视觉错觉 2.2.1 成象几何 2.2.2 观察距离和角度 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） 正常人视力的角区分能力约为一分 在观察感兴趣场景时，需要使其中最小的细 节在眼睛的视场中对应一个约一分的弧所对 应的角 如果一个点在眼睛的视场中对应不到一分的 弧所对应的角，则人观察不到这个点 如果两个相邻点与眼睛间连线的夹角不到一 分，则人分辨不出这两个点 给定点尺寸：最远观察距离 给定观察距离：能看见的最小点 最佳观察距离 = 3400 * 图象高度 / 显示线数 2.3.1 光度学 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 辐射度量学 研究各种电磁辐射强弱的学科 光是一种电磁辐射 光度学 研究光的强弱的学科 光通量的单位：lm（流明） 点光源 线度足够小，或距离观察者足够远 发光强度I：点光源沿某个方向上单位 立体角d?内发出的光通量dF 单位：cd（坎） 1 cd = 1 lm / sr 点光源 立体角（solid angle） 是从一点（称为立体角的顶点）出发通过一条闭合曲线上所有点的射线围成的空间部分，所以立体角表示由顶点看闭合曲线时的视角。 可以取一立体角在以其顶点为球心所作的球面上截出部分的面积与球面半径的平方之比作为对该立体角的度量。立体角的单位是球面度，记为sr。一个球面度对应在球面上所截取的面积等于以球半径为边长的正方形面积时的立体角。 扩展光源 有一定发光面积的光源 光度学亮度B (单位：cd / m2) 照度（illumination） 一个被光线照射的表面上的照度定义为照射在单位面积上的光通量。设面元dS上的光通量为dF，则此面元上的照度E为： 单位：lx（勒[克斯]），1 lx = 1 lm / m2 照度：是光源对物体辐射的一种量度 亮度：观察者对物体表面光强的量度 图象成象模型 2-D亮度函数：