人眼的生理特性课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,课次,3,：人眼的生理特性,0.,图像与视觉,图像是自然界景物的客观反映，是人类认识世界和人类本身的重要源泉。,图像最终需要由人活机器来观察、辨别、理解。人的视觉系统对图形、图像具有高度的识别能力。,视觉的相关概念：,感觉：,人眼对光刺激的反应，如亮度、颜色等；,知觉：,即直觉，对图像形状、大小、运动、颜色等变化的反应，反映了图像在时间和空间的变化特性；,认识：,即识别，对图像内容、含义的理解；,感情：,图像引起的不同情绪,大脑视觉区域,视神经,视交叉,视放射线,视觉皮质,视神经束,外侧膝状体,1.,眼睛的构造及功能,眼睛的功能,一部精巧的照相机,1.,眼睛的构造及功能,直径,24mm,近似球状体,眼球壁：,外中内三层,角膜、巩膜,脉络膜、虹膜（瞳孔）、睫状体,视网膜（黄斑、盲点）,瞳孔：,直径随光强变化,晶状体：,曲率可变的凸透镜,（,18.9,22.7mm,）,9,8,7,6,5,4,3,2,1,10,-4,10,-2,1 10,2,10,4,瞳孔直径,mm,亮度,cd/m,2,眼睛构造,1.,眼睛的构造及功能,外层：由角膜、巩膜组成,眼球外层起维持眼球形状和,保护,眼内组织的作用。,前,1/6,为透明的,角膜,，光线由此射入,其余,5/6,为白色的,巩膜,，俗称“眼白”，巩膜为致密的胶原纤维结构，不透明，呈乳白色，质地坚韧。,1.,眼睛的构造及功能,中层：虹膜、睫状体和脉络膜（又称色素膜）,具有丰富的色素和血管，,输送养料、滋养眼睛,。,虹膜,，呈圆环形，脉络膜的最前部分，位于晶体前面，眼的颜色由虹膜中的色素决定。虹膜中央的小圆孔叫做瞳孔，控制进入人眼的光强。,睫状体,，前接虹膜根部，后接脉络膜通过视网膜睫状体部及睫状环与玻璃体膜紧密相连，外侧为巩膜，内侧则通过悬韧带与晶状体赤道部相连。,脉络膜,位于巩膜和视网膜之间。脉络膜的血循环营养视网膜外层，其含有的丰富色素起,遮光暗房,作用。,1.,眼睛的构造及功能,内层：视网膜,约占眼球内表面,2/3,，是一层透明的膜，也是视觉形成的神经信息传递的第一站。,它包含,感光细胞（杆体细胞和锥体细胞）、双极细胞,和,神经节细胞,。,1.,眼睛的构造及功能,锥体和杆体细胞,锥体细胞,杆体细胞,分布,视网膜中央,较边缘部分,作用条件,亮光,暗光,功能,明视觉,暗视觉,颜色辨别,能辨别,不能辨别,细节辨别,能辨别,不能辨别,体积,大,小,对光的敏感性,弱,强（,500,倍）,神经连接,一对一,多对一,视紫红质,无,有,2.,明视觉、暗视觉光谱光效率函数,在明视觉条件下，人眼能对,380,780n,m,可见光谱范围的不同波长辐射有感觉。人们对不同色光的感受性是不同的，可用,光谱光效率函数,来表征。,光谱光效率函数（视敏函数）：,达到同样亮度时不同波长所需能量的倒数,单色光能量,相对视敏函数：,2.,明视觉、暗视觉光谱光效率函数,0.03,3,555,507,3.,明适应与暗适应,暗适应（,dark adaptation,）,人从光亮中进入暗室时，在最初的瞬间什么都看不见，逐渐才适应了黑暗，从而区分出周围物体的轮廓。,在此过程中眼睛的感受度增高。,锥体细胞适应快，光感提高几十倍；杆体细胞适应慢，光感提高几十万倍。,明适应（,light adaptation,）,人眼从黑暗到强光下，开始觉得眩晕，睁不开眼睛，大约,1,分钟后才能看清楚周围的景物。,在此过程中，眼睛的感受度降低。,3.,明适应与暗适应,暗适应的两种基本过程：,（主）,视网膜感光化学物质变化,（次）,瞳孔大小变化,视紫红质,（存在于杆体细胞中）,视紫红质,视黄醛蛋白质,光,暗,3.,明适应与暗适应,明、暗适应所需时间,眼睛可感受的最强光强是最弱光强的约一万亿倍。,4.,视敏度和细节视觉,视角：,观看的对象与眼睛所形成的张角,视角大小决定着视网膜上投影的映像大小,视角通常以“,分,”表示,像高：,视角,(,),物体长度,(A),距离,(D),3438,4.,视敏度和细节视觉,视敏度：,人眼分辨物体细节和轮廓的能力，通常以找出两条线间的最小间隔来说明,视角的倒数表示：,正常视敏度：,可辨视角为,1,时的视力为正常视敏度，此时像高约,4,m,（视力表：,1.0,）,视敏度受某些因素影响：距离、亮度、对比度,夫琅禾费圆孔衍射,，人眼最小视角：,视敏度,(V),1,视角,(,),5.,临界闪烁频率,视觉时滞（视觉惰性）：,人眼视觉感受迟于光照开始，也迟于光照结束,视觉后像（视觉残留）：,正后像和负后像,视后像不是静止不变的，而是由迅速相互交替的几个时“相”所组成，即黑暗“相”代替光明“相”，然后光明“相”又代替黑暗“相”，一直到完全消失。,视后像持续时间的影响因素：,光的强弱、光的作用时间、不同色光,人眼并非完美的记录工具！,5.,临界闪烁频率,视觉后象：,左图：当你持续看某个刺激物时,去敏感性的细胞对观察图形亮的部分更为敏感，但对暗的部分不敏感。所以当刺激变成白色时，原来最疲劳的细胞的反应比它邻近细胞更强，产生更亮的后象，好象是一盏点燃的灯，这是一个正后象。,右图：亮区域变暗，这是一个负后象。,这些后象有些是有益的，有些是有害的。,英国心理学家,Kenneth Craik,右眼视网膜有一个永久的小孔，这是他在注视太阳两分钟时留下的。,5.,临界闪烁频率,临界闪烁频率（,Critical Flicker Frequency,）,当闪光频率增加到一定程度，人眼就不再感觉到是闪光，而是感到一种固定或连续的光，此时的频率即为,临界闪烁频率（,CFF,）,。,视亮度,临界闪烁频率随光强增加而变高：,弱光下：,CFF,低到,5Hz,强光下：,CFF,提高到,50,55Hz,5.,临界闪烁频率,临界闪烁频率的影响因素：,刺激的强度,刺激的面积,视网膜的不同部位,不同的刺激色光,不同的背景光,年龄,疲劳程度,缺氧等,6.,差别感觉阈限,视觉阈限的量子理论：,一个光量子只在一个杆体细胞内分裂一个分子的视紫红质，要使我们感觉到一个闪光亮仍需要,5-14,个杆体细胞的效果积累起来才能达到反应的阈值。,实验测定：初次觉察出来的光度变化同这种光度原有水平的比始终是一个常数。,这种觉察出两个刺激间的最小差别量，叫做,差别感觉阈限,，也可叫做,最小可觉差,。,6.,差别感觉阈限,如果,I,表示最初刺激的强度，以,I+I,表示刚刚觉察出变化的较强刺激强度，则,I/I,是一个常数。,I/I=k,对视觉刺激来说，,k=1/100,。,如果原照度是,100lx,，那么照度增加,1lx,，我们才能觉察出照度的增加；如果原照度是,200lx,，那么照度增加,2lx,，我们才能觉察出照度的增加。,刚刚可觉察出来的刺激物的增加量,(,差别阈限值,),是感觉的单位，,E,表示。由上式积分得：,E=klogI+C,由此式知，感觉的大小同刺激强度的对数成正比。,