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1. 视敏度K() 1. 视敏度K() 2. 相对视敏函数Vs () 1. 单色光光通量 (i) 2. 可见光光通量 3. 发光效率 UB 1. 三基色 1.
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2018/12/9
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Visual Intelligence Lab
Harbin Institute of Technology
1
Visual-Audio Signal Processing
(图像处理部分)
2
本部分内容要点(Key Points in the Chapter):
0 数字图像处理对象
1 空域中图像处理算子
2 频域中图像处理算子
3 数字图像复原方法
第三部分——
3
本部分内容要点(Key Points in the Chapter):
0 数字图像处理对象
1 空域中图像处理算子
2 频域中图像处理算子
3 数字图像复原方法
第三部分——
4
本部分内容要点(Key Points in the Chapter):
0 数字图像处理对象
1 空域中图像处理算子
2 频域中图像处理算子
3 数字图像复原方法
第三部分——
0-1 数字图像处理概况
——数字图像种类、演变及应用
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本部分内容要点(Key Points in the Chapter):
0 数字图像处理对象
1 空域中图像处理算子
2 频域中图像处理算子
3 数字图像复原方法
第三部分——
0-2 数字图像处理基础
——色度学、光度学、视觉现象
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0-2-1 光度学 Photometry
光度学是研究光的辐射能量与人眼睛亮度
感受两者间关系的科学。
一. 相对视敏函数 V
s
(
)
二. 光通量
三. 发光强度 I
四. 照度 E
五. 亮度 B
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一. 相对视敏函数V
s
(
)
1. 视敏度K(
)
• 在辐射功率相同的情况下,不同波长的光不仅给人以不同的色
彩感觉,而且也给人以不同的亮度感觉。
• 在获得相同的亮度感觉前提下,测出各种波长的辐射功率为
P
(
),那么其倒数
便称为波长为的光的视敏度。
• K(
)越大,获得相同亮度感觉、波长为的光需要辐射的功率
越小。
• 说明人眼对这种波长的光有较高的灵敏度。
)(P
1
)(K
8
• 实验表明
:
K
m
=max(K(
))= K(555)
• 人眼对波长为555nm的光有最大的敏感度。
400 500 600 700 (nm)
V
s
()
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
一. 相对视敏函数V
s
(
)
1. 视敏度K(
)
)(P
)555(P
)(V
K
)(K
)(V
s
m
s
2. 相对视敏函数 V
s
(
)
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二.光通量
(
i
)
人眼所感受到的光辐射功率不仅和光本身所辐射的功率大小
有关,而且也和人对不同波长光的视敏度有关。
1. 单色光光通量
(
i
)
)()()(
isii
VP
单位:光瓦——1瓦辐射功率波长为555nm的光产生的光通量为1光瓦。
国际的光通量单位:流明(lm)
国际照明委员会规定:绝对黑体在铂的凝固温度(2045K) 下,从
5.305×10
-3
cm
2
面积上辐射的光通量为1lm。
1光瓦=680流明
10
dVP
s
)()(
780
380
dVP
s
)()(680
780
380
—单位为光瓦
—单位为流明
2. 可见光光通量
3. 发光效率 U
B
=光通量/辐射功率
单位:?
单位:流明/瓦
dPdVPU
sB
0
780
380
)()()(680
例1:一个40瓦的钨丝灯泡输出的光通量为468流明,问发光效率几何 ?
瓦流明瓦流明 /7.1140468 PU
B
例2:一个40瓦的日光灯可输出2100流明的光通量,求其发光效率 ?
瓦流明瓦流明 /5.52402100 PU
B
12
三.发光强度 I
定义:单位立体角发出的光通量
单位:
坎德拉(cd)
ddI
其中:立体角
的单位为立体弧度
dI
点光源:向四周的光辐射是均匀的。
由于球心对球面的立体角为4立体角弧度,则
4I
I
4
流明=坎德拉·球面度
540×10
12
Hz频率的单色光源在给定方向上的发光强度称为1cd。
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与文化融合
四. 照度 E
定义:光通量/被照射物体表面面积
单位:
勒克司(lx)
SddE
S:为被照射物体表面面积
1勒克司=1流明/平方米
自然光照下各种环境下的照度
天安门广场:
10lx
40lx
99
年
50
周年
环境条件
黑夜
月夜
阴天室内
阴天室外
晴天室内
晴天室外
照度(lx)
0.001-0.02
0.02-0.2
5-50
50-500
100-1000
1000-10000
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与文化融合
天安门广场:10lx
40lx
以天安门为中心,以长安
街及其延长线和南北中轴线重
要繁华街道,城市古建筑、标
志性建筑和现代化高大建筑为
主体的北京市夜景照明体系已
构成。
左图为夜幕下的西单广场2002100519:26
四. 照度 E
15
2002-10-05-19:26
2002-09-27-19:00
2002-09-27-19:00
1999-09-20-22:00
四. 照度 E
16
五.亮度 B
定义:指定方向的发光强度/垂直于指定方向平面上的投影
单位:
尼特(nit)…...
CosIISddIB
1尼特=1坎德拉/平方米(cd/m
2
)
单位面积在法线方向的发光强度
用来说明物体表面发光的明亮程度。
——可用于发光体及反射光体。
1亚熙提=1流明/平方米
1熙提=1坎德拉/平方厘米(cd/cm
2
)=10
4
尼特
1朗伯=1流明/平方厘米=10
4
亚熙提
•亮度用单位面积的发光强度表示:
•亮度用单位面积的发出的光通量表示:
?
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0-2-1 光度学 Photometry
一. 相对视敏函数 V
s
(
)
二. 光通量
三. 发光强度 I
四. 照度 E
五. 亮度 B
强度与亮度:
物理上强度较大的光源,感觉上看来也较亮(亮度较大);
均匀辐射强度的物体,并不一定呈现出均匀的亮度。
强度不足以是亮度的物理测量。
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Discovered by Sir Isaac Newton(1633)
0-2-2 色度学 Colorimetry
色度学是研究色彩计量的科学。
• 一. 彩色视觉
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Visible range
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400 500 600 700 (nm)
明视觉
暗视觉
彩色视觉——人眼的明视觉的一种功能
在白天正常光照下,
不同波长光的敏感性
——明视觉视敏函数
在夜晚或微光下,
不同波长光的敏感性左移
——暗视觉视敏函数
0-2-2 色度学 Colorimetry
色度学是研究色彩计量的科学。
• 一. 彩色视觉
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Structure of eyeball
盲点
前 房
睫状突
睫状体
后房
角膜
虹膜
睫状肌
晶状体
视轴
玻璃体
光轴
中央凹
巩膜
脉络膜
视网膜
视神经乳头
黄斑
23
Distribution of Photoreceptors
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表征彩色光有三个基本量:
明亮度:光作用于人眼时引起的明亮程度的
感觉。一般情况下,彩色光所包含
的能量大则显得亮,反之则暗。
色 调: 光的一种属性,可区分不同的色。
饱和度:彩色光所呈现颜色的深浅程度。
饱和度愈高颜色愈深,反之亦然。
0-2-2 色度学 Colorimetry
色度学是研究色彩计量的科学。
• 一. 彩色视觉
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0-2-2 色度学 Colorimetry
色度学是研究色彩计量的科学。
• 一. 彩色视觉
二. 三基色原理
1. 三基色
[规定]水银光谱中,波长为700nm的为红光,
546.1nm的为绿光,
435.8nm的为蓝光。
——国际照明委员会(CIE)选择的三基色
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1. 三基色
30%
59%
11%
100%
41%
70%
89%
混色后的白光亮度定为100%,那么
人的主观感觉绿光亮度为59%,
红光亮度为30%,
蓝光亮度为11%.
白光的亮度用Y 表示,它和红绿蓝三色光的关系:
Y= 0.299R+0.587G+0.114B
——NTSC美制电视制式亮度公式
Y= 0.222R+0.707G+0.071B
——PAL(相位逐行交变)电视制式
彩色光的合成:
1. 用三种色光按一定的比例同时投射到一个全反射表面上——直接法
2. 用三种色光按一定的比例同时投射到一个表面的相邻的三个点上——空间混色法
3. 用三种色光按一定的比例一定顺序轮流投射到一个表面的同一位置上——时间混色法
4. 用两只眼睛同时观看两种不同颜色的同一景象,也可以产生混色的效果——生理混色法
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电视——采用相加混色法(RGB)
绘画、摄影、印刷 、印染、打印中:
——采用相减混色法(CMY)
(青色+黄色)
颜料
= 白色 - 红色 - 蓝色 = 绿色
(青色+紫色)
颜料
= 白色 - 红色 - 绿色 = 蓝色
(黄色+紫色)
颜料
= 白色 - 蓝色 - 绿色 = 红色
(青色+黄色+紫色)
颜料
= 白色 - 红色 - 蓝色 - 绿色 = 黑色
红+青 = 绿+紫 = 蓝+黄 = 白
补色
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30
For printing devices
Conversion from RGB to CMY
assumption: all color values are normalized
• Equal amount of CMY black but muddy-looking
Introduce K(black)
B
G
R
Y
M
C
1
1
1
CMY and CMYK color model
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张匡龙
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