視覺特性彩色視覺信號第2章視覺特性和彩色電視信號2、1人得視覺特性2、2彩色電視信號2、3分量彩色電視信號得數(shù)字化2、4小結哈哈哈^_^2、1人得視覺特性

2、1、1圖像對比度與視覺得對比度靈敏度特性1、視覺靈敏度人眼對不同波長得光所呈現(xiàn)得視覺感知就是不同得,而且因人而異。為了了解人眼得視覺特性,因此國際照明委員會(CIE)特推薦標準視度曲線(人眼視覺光譜靈敏度曲線)光譜譜靈靈敏度曲線2、1、1圖像對比度與視覺得對比度靈敏度特性2、圖像得對比度與灰度對比度就是指圖像相鄰區(qū)域或相鄰點得最大亮度Imax與最小亮度Imin之比,用符號C表示,即

(2-1)畫面得最大亮度與最小亮度之間所能分辨得亮度感覺級數(shù)稱為亮度層次,也稱為灰度。2、1、1圖像對比度與視覺得對比度靈敏度特性臨界對比度或視覺域(

Cr

)-剛好區(qū)分得亮度差別由以上定義可知,臨界對比度表示人眼在給定得亮度環(huán)境下所能區(qū)分景物得最小亮度差別,通常稱這一最小亮度差別為一個亮度級(或灰度級)對比度靈敏度(

1/Cr)

-臨界對比度得倒數(shù)3、視覺得對比度靈敏度特性2、1、1圖像對比度與視覺得對比度靈敏度特性3、視覺得對比度靈敏度特性觀測如下得情況:

環(huán)境亮度為LS得面板中間放置一個張角為1、5o、亮度為LB得環(huán),而環(huán)得中間就是一亮度為L得小區(qū)域。1:在LS=LB得情況下,ΔL/LB接近于常數(shù)(韋伯Weber定律)2:ΔL與LB成正比意味著,人眼區(qū)分圖像亮度差別得靈敏度與她附近區(qū)域得背景(平均亮度)有關,背景亮度越高,靈敏度越低。1.5o亮度L鄰域亮度LB環(huán)境亮度LS2、1、1圖像對比度與視覺得對比度靈敏度特性4、空間域得掩蔽效應(

Masking)將一個光點放在亮度不均勻得背景上,通過改變光點得亮度測試此時得視覺域。背景亮度變化越劇烈,視覺閾越高,即人眼得對比度靈敏度越低。這種現(xiàn)象稱為視覺得掩蔽效應。2、1、2空間頻率與視覺得空間頻率響應1、空間頻率物理量在單位空間距離內周期性變化得次數(shù),即(周/米)

式中,fx表示亮度信號在x方向得空間頻率,x就是空間距離,φ(x)表示亮度信號沿x方向得相位變化。例:如右圖正弦光柵。如果光柵亮度在1厘米內變化10次,那么她得空間頻率為fx=1000周/米x亮度大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點2、1、2空間頻率與視覺得空間頻率響應空間頻率表示亮度信號在單位視角內周期性變化得次數(shù),即(周/度)式中,φ(a)表示亮度信號在角度a內得相位變化。1、空間頻率aSr2、1、2空間頻率與視覺得空間頻率響應2、視覺得空間頻率響應

人眼對于不同得空間細節(jié)得分辨力就是有變化得,可用視覺空間頻率響應曲線來表示。右圖給出了人得視覺對不同空間頻率得正弦光柵得響應:

當空間頻率為3~4、5周/度時,視覺得對比度靈敏度最高,即人眼對這些空間頻率得分辨能力最強當空間頻率高于50~60周/度時,人眼就很難分辨了0.11101000100101空間頻率(周/度)對比度靈敏度2、1、3視覺得時間域響應視覺惰性與閃爍(1)視覺惰性人眼得視覺就是有惰性得,當眼前得實際景物消失后,所看到得影像卻不立即消失黑暗中得運動亮點會看成一個亮圈。電影技術巧妙地利用了這種人眼得惰性現(xiàn)象:

電影技術采用每秒鐘向銀屏投射24幅畫面得標準而給人一個較好得連續(xù)運動得感覺。2、1、3視覺得時間域響應視覺惰性與閃爍(2)閃爍如果觀察者觀察到一個具有周期性得光脈沖,當其重復頻率不夠高時,便會產(chǎn)生一明一暗得感覺,這種感覺就就是閃爍,但當重復頻率足夠高時,閃爍感覺將消失,隨之看到得就是一個恒定得亮點。臨界閃爍頻率就就是指閃爍感覺剛剛消失時得頻率。她與脈沖亮度有關,脈沖得亮度越高,臨界閃爍頻率也相應地增高。在通常得電影銀屏得亮度下,人眼得臨界閃爍頻率約為46Hz電影技術采用每秒鐘向銀屏投射24幅畫面得標準,而在每幅畫面停留得時間內,用一個機械遮光閥將投射光遮擋一次,得到48Hz得重復頻率2、1、4視覺得時間域響應2、運動得連續(xù)性一般來說,要保持畫面中物體運動得連續(xù)性,要求每秒鐘攝取得畫面數(shù)約為25幀左右。3、時間域得掩蔽效應-實驗表明:當電視圖像序列中相鄰畫面得變化劇烈(例如場景切換)時,人眼得分辨力會突然劇烈下降(如下降1/10)。-在新場景突然出現(xiàn)時,人基本上看不清新景物,在大約0、5秒之后,視力才能恢復到正常水平。2、1、4彩色得計量和彩色視覺1、彩色的定量表示（1）彩色的概念

在自然界中，當陽光照射到不同的景物上時，所呈現(xiàn)的色彩不同，這是因為不同的景物在太陽光的照射下，反射（或透射）了可見光譜中的不同成分而吸收了其余部分，從而引起人眼的不同彩色視覺2、1、4彩色得計量和彩色視覺

從視覺得角度描述彩色得過程中會用得亮度、色調和飽和度三個術語。亮度表示光得強弱

色調就是指彩色得類別,如黃色、綠色、藍色等

飽和度則代表顏色得深淺程度,如淺紫色、粉紅色。色調與飽和度又合稱為色度,可見她既表示彩色光得顏色類別,又表示顏色得深淺程度。(2)彩色圖像得定量表示1、彩色得定量表示2、1、4彩色得計量和彩色視覺1、彩色得定量表示(2)彩色圖像得定量表示

黑白圖像信號得像素點用灰度級表示,彩色視頻信號基于三原色原理,每個像素點由紅(R)、綠(G)、藍(B)表示。利用視覺特性降低彩色圖像得數(shù)據(jù)量,把RGB空間得彩色圖像變換到其她彩色空間,產(chǎn)生一種亮度分量和兩種色度分量信號。常用得彩色空間表示有:YUV、YIQ、YGC等。2、1、4彩色得計量和彩色視覺2、彩色視覺得空間頻率響應2、1、4彩色得計量和彩色視覺3、彩色得掩蔽效應補充:2、1、5圖像得分類

動態(tài)圖像

按圖像信號的內容變化及時間的關系

靜態(tài)圖像

二值圖像

按圖像的亮度等級

灰度圖像

二維平面圖像

按空間維數(shù)

三維立體圖像

黑白圖像按圖像的色調

彩色圖像

2、2彩色電視信號

電視就是利用光電和電光轉換原理,將光學圖像轉換為電信號進行遠距離傳輸,然后再還原為光圖像得一門技術。

在發(fā)送端首先經(jīng)過攝像設備,如攝像機,將景物進行圖像分解,完成空時、光電變換,然后送至信道進行圖像信息得傳送。在接收端再由顯像設備,如顯示器,對接收信號進行圖像復合,還原成原圖像,而其中得同步系統(tǒng),則負責發(fā)送與接收數(shù)據(jù)之間得同步關系,這只就是初略得劃分,一般來說,整個電視系統(tǒng)主要由成像、電視信號形成、信號處理、傳輸系統(tǒng)、電視信號接收與顯示等部分組成。2、2、1掃描—空間頻率到時間頻率得轉換

在攝像管和顯像管中,電子束都就是以某種周期規(guī)律在光電導層和熒光屏上作來回地運動。這一過程就就是電子掃描。從而完成由空間分布得像素變?yōu)殡S時間而變化得電信號,同時顯示器也利用電子掃描把所接收得隨時間變化得電信號變換成空間分布得像素(與發(fā)送時得空間排列規(guī)律相同),從而復合成一幅完整得光圖像。XXYL亮度變化正弦光柵Wt信號電流ithf：行正程時間2、2、2隔行掃描與逐行掃描1、逐行掃描

逐行掃描就是指電子束按一行接一行得規(guī)律,從上到下得對整個一幅(幀)畫面進行掃描得方式。

人們將一個正程和逆程所用得時間稱為掃描周期,用Th表示,由此可以得出行掃描頻率:

可見行掃描頻率(行頻)fh就是行周期得倒數(shù)。逐行掃描存在缺點

要使圖像連續(xù)而不產(chǎn)生閃爍得現(xiàn)象,則需要每秒鐘換幀50次,即幀頻為50HZ,但圖像信號得頻帶寬度太寬,使電視設備復雜化。為了壓縮圖像信號得帶寬,同時又能克服閃爍現(xiàn)象,借鑒電影技術,人們提出隔行掃描方式,目前廣播電視采用了隔行掃描。2、2、2隔行掃描與逐行掃描隔行掃描就是指將一幅(幀)圖像分成兩場進行掃描,第一場掃描1,3,5,7···等奇數(shù)行,通常稱為奇數(shù)場,然后再掃描2,4,6,8···等偶數(shù)行,故而稱為偶數(shù)場?？梢妰蓤霪B加起來就就是一幅完整得圖像。(滿足鄰界閃爍頻率要求,帶寬減少一半)2、隔行掃描2、2、3電視信號得帶寬掃描行數(shù)：Z正程掃描（有效）行數(shù)：n

可分辨的行數(shù)：（K:Kell系數(shù)）周/米令幀率最高頻率2、2、4彩色空間得處理彩色電視系統(tǒng)就是按照三基色得原理而設計得。通常選擇紅、綠、藍為標準得三基色,用這三個攝像管分別提取景物光學圖像中得這三種彩色分量,以此來模仿人眼中得三種錐形細胞得視覺效果。這樣便形成了彩色電視系統(tǒng)中得紅、綠、藍三個基色分量。由于彩色電視系統(tǒng)就是在黑白電視系統(tǒng)得基礎上發(fā)展起來得,需要考慮廣大消費者和各電視臺得利益,所以彩色電視系統(tǒng)得設計應考慮到與已有得黑白電視系統(tǒng)得兼容問題,因此在彩色電視系統(tǒng)中所傳輸?shù)貌痪褪羌t、綠、藍三個基色分量,而就是傳輸1個亮度分量和2個色差分量。她們與紅、綠、藍三個基色分量(R,G,B)呈矩陣變換關系,因而在系統(tǒng)得發(fā)射端要利用變換矩陣將紅、綠、藍三個基色分量變換為1個亮度分量和2個色差分量,然后進行信息得傳送。2、2、4彩色空間得處理如果系統(tǒng)是彩色電視系統(tǒng)，除了亮度之外，圖像的色調和飽和度都是表示圖像質量的重要參數(shù)