第三章-2人的视觉特性(8)
安全人机工程学
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 三 章 ︶
5、听觉特性 （1）人耳构造和听觉过程（见图3-8，图3-9） 将声能有骨膜经放大传达到相当于鼓膜面积1/20 的卵圆窗，继而传给前庭阶的液。传到前庭的每 一个振动，都使一定量的液体从前庭向耳蜗的前 庭阶移动，并使听细胞受到刺激，转化成神经脉 冲，经听神经传给大脑，这就是听觉过程。 （2）听觉特征 可听范围 （见图3-10） 能感觉到的频率范围16-20000Hz，最佳2020000Hz，但随着年龄的增长，频率感受的上限逐 年连续降低。
表3－4
听觉 触觉
反应时间随感觉通道的变化
味觉
视觉 嗅觉 咸味 甜味 0.446 酸味 0.523 苦味 1.082
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 三 章 ︶
T （秒 ）
0.115 ～ 0.182
0.117 ～ 0.201
0.188 ～ 0.206
0.200 ～ 0.370
0.308
表3－5
动作部位 握取 手 旋转 脚
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 三 章 ︶
图3－6 学 ︵ 第 三 章 ︶
图3－7a 几种常见视觉错误
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 三 章 ︶
图 3- 7 b
一系列视错觉图
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 三 章 ︶
图
3-7c
视 错 觉 图
二、人的反应时间
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 三 章 ︶
1、定义 2、影响反应时间的影响因素
随感觉通道不同而不同 （见表3-4） 与运动器官有关 （见表3-5） 与刺激性质有关 （见表3-6） 随执行器官不同而不同（见表3-7） 与刺激数目的关系 （见表3-8） 与颜色的配合有关（见表3-9） 与年龄有关（见表3-10） 与训练有关
大学心理学第三章感觉和知觉
感觉剥夺实验
实验持续数日后，人会产生一些幻觉。例如看到大队 老鼠行进的情景，或者听到有音乐传来等等。当实验 进行到第４天时，被测学生出现了双手发抖、不能笔 直走路、应答速度迟缓以及对疼痛敏感等症状。
被测学生参与完实验后，实验者再继续进行追踪调查， 发现被测学生在实验结束后，需要３天以上的时间才 能回复到原来的正常状态。
感觉剥夺实验
实验前，大多数被试以为能利用这个机会好好睡一觉， 或者考虑论文、课程计划。但后来他们报告说，对任 何事情都不能进行清晰的思考，哪怕是在很短的时间 内。他们不能集中注意力，思维活动似乎是“跳来跳 去”的。感觉剥夺实验停止后，这种影响仍在持续。
结果，尽管报酬很高，却几乎没有人能在这项感觉剥 夺实验中忍耐三天以上。最初的８个小时好歹还能撑 住，之后，被测学生有的吹起了口哨，有的自言自语， 显得有点烦躁不安。对于那些８小时后结束实验的被 测学生，即使实验结束后让他们做一些简单的事情也 会频频出错，精神也集中不起来了。
对于一个正常人来说，没有感知觉的生活 是不可忍受的。
感觉剥夺实验
第一个以人为被试的感觉剥夺实验是由贝克斯顿 （Bexton）、赫伦（Heron）、斯科特（Scott） 于1954年在加拿大的一所大学的实验室进行的。
被试是自愿报名的大学生，每天的报酬是20美元 （当时大学生打工一般每小时可以挣50美分）， 所以大学生都极其愿意参加实验。
甜、酸、苦、咸等 味道
嗅觉 肤觉
运动觉
平衡觉
有气味的挥发性物质 鼻腔粘膜的嗅细胞
气味
物体机械的、温度的作 皮肤的和粘膜上的冷点、 冷、温、痛、压、
用或伤害性刺激
温点、痛觉、触觉
触
肌肉收缩、身体各部分 肌肉、肌腱、韧带、关 身体运动状况
14年数字图像处理考试重点
14年数字图像处理考试重点第一章1、基本概念（1）图像处理(image processing)：是对图像信息进行加工以满足人的视觉或应用需求的行为。
（2）数字图像处理(digital image processing)，就是利用计算机技术或其他数字技术，对图像信息进行某些数学运算和各种加工处理，以改善图像的视觉效果和提高图像实用性的技术。
（3）图像分析：通过对图像中不同对象进行分割来对图像中目标进行分类和识别的技术◆图像分析是比图像处理更高一级的计算处理过程。
◆图像分析的目的：是缩减对图像的描述，以使其更适合于计算机处理及对不同目标的分类。
◆图像分析的基本特征：输入是图像，输出是对输入图像进行描述的信息。
图像处理是对图像的低级处理阶段，图像分析是对图像的高一级的处理阶段。
图像的低级处理阶段和高一级的处理阶段是相互关联和有一定重叠性的。
1.2 数字图像处理系统的组成1.3 图像处理技术研究的内容包括图像变换，图像增强，图像恢复，图像压缩编码，图像分割与特征提取，形态学图像处理，彩色、多光谱及高光谱图像处理、图像的表示与描述等。
●图像变换(image transform)是简化图像处理过程和提高图像处理效果的基本技术，最典型的图像变换主要有傅里叶变换、离散余弦变换和小波变换等。
●图像增强(image enhancement)是或简单地突出图像中感兴趣的特征，或想方显现图像中那些模糊了的细节，以使图像更清晰地被显示或更适合于人或机器的处理与分析的一种技术。
●图像恢复(image restoration)是一种从图像退化的数学或概率模型出发，研究改进图像外观，从而使恢复以后的图像尽可能地反映原始图像的本来面目的一种技术，其目的是获得与景物真实面貌相像的图像。
●图像压缩编码(image compression)是在不损失图像质量或少损失图像质量的前提下,尽可能地减少图像的存储量，以满足图像存储和实时传输应用需求的一种技术。
光电成像原理与技术考试要点概要
光电成像原理与技术考试要点第一章：1. 试述光电成像技术对视见光谱域的延伸以及所受到的限制。
答:[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题[2] 收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。
对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。
因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。
目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。
除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。
通常把这个短波限确定在X射线（Roentgen射线与y射线（Gamma射线波段。
这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。
2. 光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用？光电成像技术突破了人眼的哪些限制？答:[1]应用:（1人眼的视觉特性（2各种辐射源及目标、背景特性（3大气光学特性对辐射传输的影响（4成像光学系统（5光辐射探测器及致冷器（6信号的电子学处理（7图像的显示[2]突破了人眼的限制：（1可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力（2可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力（3可以捕捉人眼无法分辨的细节（4可以将超快速现象存储下来3. 光电成像器件可分为哪两大类？各有什么特点？答:［1］直视型:用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分,可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.［2］电视型:于电视摄像和热成像系统中。
器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应，不直接显示图像.4. 什么是变像管？什么是像增强器？试比较二者的异同。
答:［1］变像管:接收非可见辐射图像，如红外变像管等，特点是入射图像和出射图像的光谱不同。
［2］像增强器：接收微弱可见光辐射图像，如带有微通道板的像增强器等，特点是入射图像极其微弱，经过器件内部电子图像能量增强后通过荧光屏输出人眼能够正常观看的光学图像。
《人机工程学概论》课程教学大纲
《人机工程学概论》课程教学大纲课程代码：ABJD0806课程中文名称：人机工程学概论课程英文名称：IntrodUCtiOnofErgonomics课程性质：选修课程学分数：2学分课程学时数：32学时授课对象：机械电子工程专业本课程的前导课程：工程图学、控制工程基础、电工与电子技术、机械原理、机械设计、电气控制与P1C等。
一、课程简介人机工程学是研究人、机器及工作环境之间相互作用的一门边缘学科，其研究的主要内容是人机系统中人的作业效能，以达到“人尽其力，机尽其用、环境尽其美”的目的，给人以高度的舒适感和生命保障功能，使整个系统安全高效、综合使用效能达到最高。
本课程是机械电子工程专业的一门专业选修课，其目的是通过本课程的学习，让学生了解人机工程学的的基本理论体系，熟悉人机关系的基本原理及方法，培养建立以人为本的设计思想并应用于具体的基本能力；培养解决人与产品、人与环境、环境与产品三者之间关系问题的能力；培养从产品设计、制造到使用过程中人机问题的能力；培养形式与功能相互和谐的设计能力，并能将其应用于工程实际。
二、教学基本内容和要求第一章概述教学内容包括：人机学的研究对象和目的，人机学的形成、发展及学科思想，设计中的人机工程等。
通过课程介绍使学生了解人机工程学的概念和定义，了解日常生活中的人机工程学应用，了解人机工程学的发展历程，了解人机系统在工业设计中的应用。
第二章人体尺寸及其应用方法教学内容包括：人体尺寸概述，中国成年人的人体尺寸，其它国家的人体尺寸和人体各部分尺寸的比例，产品设计中人体尺寸数据的应用方法和工作空间人体尺寸及其应用等。
使学生了解人体尺寸的测量方法，了解人体尺寸数据，掌握尺寸修正量和人体尺寸百分位的选择方法，掌握科品功能尺寸的设定方法。
重点：产品设计中人体尺寸数据的应用方法。
第三章桌椅设计教学内容包括：桌椅设计概述，坐姿生理解剖基础，座椅的功能尺寸，座垫与靠垫，办公桌的功能尺寸等。
使学生了解桌椅的历史与现状，了解人的坐姿生理解剖基础，了解座面的高度尺寸、倾角，了解座椅垫的设计要素，了解办公桌的尺寸，掌握人机工程学在桌椅设计中的应用方法。
第三章人的机能特性
视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以 临界视角的倒数来表示。
视力=1/能够分辨的最小物体的视角
人机工程学 Ergonomics
第三章 人的机能特征
2. 视野与视距
视野：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围,常 以角度来表示。(静视野、注视视野、动视野 )
第三章 人的机能特征
数字
左视野
文字
右视野
处理文字的能力较强
处理数字的能力较强
图3-4 人的视觉系统
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人机工程学 Ergonomics
第三章 人的机能特征
图 6 人眼球的基本结构
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32
第三章 人的机能特征
图 － 眼 球 的 水 平 解 剖 图
人机工程学 Ergonomics
人机工程学 Ergonomics
第三章 人的机能特征
表3-9 不同感觉器官的反应时间
感觉器官 触觉
反应时间（ms） 110-160
听觉
120-160
视觉
150-200
冷觉 温觉
150-230 180-240
嗅觉
210-390
痛觉
400-1000
味觉
330-1100
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钢—火焰色，机修—声音。 ❖ 不同职业对人的感觉器官的灵敏性要求不同：美术——色
盲，音乐——听觉，自动监控——视觉和听觉等。
人机工程学 Ergonomics
第三章 人的机能特征
❖ 2.感觉的适应 在同一刺激物的持续作用下，人的感受性发
生变化的过程，称为感觉的适应。 视觉：明适应1-2min，暗适应45min 听觉：15min 味觉：30s 轻触觉：2s
《人机工程学》第三章人体感觉与信息处理
浑然天成
会展中心一
红毯迎宾
l 生活之美，在于发现
人的感觉
一、引言
l 人机关系如图所示：
一、引言
l
一、引言
l 内容： l 感觉系统、神经系统、运动系统的功能限制和
技能特点 l 为人机工学设计和人体生理学、心理学打下基
础
二、感觉和知觉的特征
l 一）、感觉和知觉的定义 l 感觉：直接作用于感觉器官的客观事务个别属性的反
二、感觉和知觉的特征
l 同时对比》》有不同的颜色作的广告，
l
路边的警示牌等—学校西面的广告分析
l 继时对比》》冷热
l
一种坚持30秒后特别甜的糖，用了酸甜继
时对比的感念
l 6）余觉
l 刺激消失，记忆留一定的时间
l 》》电影
l 》》鬼影
l 》》》幻觉
l
二、感觉和知觉的特征
l 三、知觉的基本特征 l 定义：直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况的整
体的反映 1、整体性 l 把许多的部分或多种的属性组成看作具有一定结构的
统一整体。 l 熟悉的物体 l 》》只要有主要特征和个别属性 l 不熟悉的物体 l 》》倾向于感知为一个整体。如： l 数码管 如图的体：
二、感觉和知觉的特征
l 影响知觉整体性的因素有： l 接近
二、感觉和知觉的特征
l 相似
l 二、视觉系统 l 》》眼睛、视神经、视觉中枢的共同活动完成 l 如图：
数字
左视野
文字
右视野
处理文字的能力较强
人的视觉系统
处理数字的能力较强
四、视觉技能及其特征
l 视网膜由三层神经细胞组成，最外层的最重要， 起着不同的作用。
【人体工程学】第三章 人体感知和心理特征
长春理工大学艺术设计系
3.2.3 恒常性
人体工程学
人们总是根据已往的印象、知识、经验去知觉当 前的知觉对象，当知觉的条件在一定范围内改变了的 时候，知觉对象仍然保持相对不变，这种特性称为知 觉恒常性。
大小恒常性：在天空中飞行的飞机，在视网膜中 的知觉恒常性 知觉的恒常性保证了人在变化的环境中，仍然按 事物的真实面貌去知觉，从而更好地适应环境。
人体工程学
第三章 人体感知和心理特征
长春理工大学艺术设计系
本章大纲
1.感觉及其特征 2.知觉及其特征 3.心理特征
人体工程学
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神经系统的组成及其功能
人体工程学
中枢神经
脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；
小脑；大脑
神
脊髓
经 脑神经；脊神经
系 统
按 解 剖
分
周围神经 按功能分
感觉（传入）神经
人体工程学
认识过程是指人在认识客观事物活动中表现出的各
种心理现象。 人对感觉和知觉的材料进行分析、判断，揭示事物的
规律，使认识活动又深入一步，这叫做思维过程。看见机 器运转时发生抖动，作出判断为出了故障，这就是根据感 觉和知觉材料进行思维活动的结果。人可以在已有知识的 基础上，在头脑中构思出未曾经历过的事物形象，如根据 文献介绍的机械原理和结构，可以构思出该机械的大致轮 廓，这种认识活动叫做想象过程。
感觉的过程：人的感觉器官接受内外环境的刺激，将
其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮质感 觉中枢，便产生了感觉。
长春理工大学艺术设计系
3.1.1 适宜刺激
人体工程学
感觉器官只对相应的刺激起反应，这种刺激形式被称为 该感觉器官的适宜刺激。
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瞳孔正常
瞳孔放大
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
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2）视觉机制
• 虹膜据光线强弱调节瞳孔大小，相当于相机的可调
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• 色觉是一种复杂的生理心理现象。人们能感受到
达各种不同的颜色，是由于可见光中不同波长的
光线作用于人眼视网膜上，并在大脑中引起主观 印象的缘故 • 一种颜色可以由一种波长光线作用而引起，也可 由红、绿蓝三原色适当混合成 • 色觉视野：不同的颜色，对人眼的刺激不同，所 以视野也不同
举
例
备
注
安装最小部件 （表· 电子元件） 安装收音机、 电视机
完全坐着，部 分地依靠视觉 辅助手段 坐着或站着
40～60
中等粗活
粗 活
印刷机、钻井机、 50以下 机床旁工作 包装、粗磨 50～150
至80
30～250
坐着或站着
多
坐着或站着
5）色 觉视野
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
1
主讲教师： 刘爱群 副教授 湖南工学院 安全与环境工程学院
引子：
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
野为有效视野。
• 静视野的有效视野是以视中心线为轴，上30度，下
40度，左右各为15度～20度；其中在中心3度以内
为最佳视野区。
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4）视距
• 视距是指人在控制系统中正常的观察距离。 • 观察各种显示仪表时，若视距过远或过近，对认 读速度和准确性都不利，一般应根据观察物体的 大小和形状在380～760mm之间选择最佳视距。
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视觉器官：眼球
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
人眼的构造
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
③ 动视野：头部固定而自由转动眼球时的可见范围。
在人的三种视野中，注视范围最小，动视野 范围最大。一般以静视野为依据设计视觉显示器 等有关部件，以减少人眼的疲劳
（Ⅰ）垂直面视野
• 垂直面内的静视野最大范围角度
为120°，以视水平线为准，最 大仰、俯角分别为50°、70° • 一般状态下站立时自然视线低于 水平线10°，坐着时低于15°
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
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• 人眼对白色视野最大，对黄、蓝、红色依次减 小，而对绿色视野最小。
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思考：
1
人的特性有哪些？（结构/功能/心理） 人感知功能的特性？（视、听、触觉） 人功能输出特性？（生物力学/疲劳） 人感知、功能输出过程中的心理特性？
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
5
2
3
4
6
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3）视觉刺激
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
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3）视觉刺激
• 眼能感受到的电磁波长为380-780毫微米的可见
光。一般光源发出的光包含多种波长，称为多
① 静视野
• 在很松弛的状态时站和坐着的自
然视线偏离标准线分别为30°和 38° • 观看展示物的最佳视区在低于标 准视线30°的区域里
（Ⅱ）水平面视野
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① 静视野
• 在水平面内双眼总的最大视野是200度，就单眼 而言，以视中心线为准，向内侧为60度，向外侧
2
问题1？ 在设计人机系统时如何做到 以人为本？需考虑人的特性 和能力，以及人受机器、作 业和环境条件的限制的原因。
引子：
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问题2？
人机系统中操纵人员是如何与机 进行交互？人通过感觉器官获取 来自机器的信息，了解其意义予 以解析并作出决策，然后通过控 制器官给出反应而改变机的状态。 机器随即发出新的信息，如此重 复不断。
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
3
引子：
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4
问题3？ 有哪些环境因素影响人的效 率和行为以及如何影响？人 机系统不是孤立存在的，不 仅机受环境影响，人亦同。 环境因素包括温度、湿度、 噪声、照明、加速、振动等。
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• 视网膜是眼睛的感光装置，有两种细胞分别叫做视
杆细胞和视锥细胞。视杆细胞负责昏暗光线下的视 物，而视锥细胞则负责处理色彩和细节。 • 在视网膜黄斑部位的中央凹区，几乎只有视锥细胞。 这一区域有很高的空间分辨能力和色觉，对于视觉 最为重要。中央凹以外区域，两种细胞兼有，离中 央凹越远视杆细胞越多，视锥细胞则越少。
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
虹膜及瞳孔
• 虹膜是环绕在瞳孔四周有色 彩的部分，它的颜色完全由 父母遗传而来，因人而异。
虹膜内环状的括约肌能够控
制眼球中心瞳孔的大小，而 通过调节瞳孔的大小，虹膜 可以控制进入眼睛光线的强 弱，以避免光线太强，同时
又使得我们在阴暗处也能看
1、视觉的基本概念
2、视觉的基本参数 3、视觉特征 4、视觉损伤与视觉疲劳 5、视觉的运动规律
1、视觉的基本概念
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1）视觉三要素——视觉物体、光、视觉器官
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如安全装置、防护装置、危险区域设计、安全标志 与警示等
机： 人因对系统不良影响与作用可导致事故，为避免人
对机的不利影响进行人员教育与培训、作业方法、应急装 置的安全性设计、组织管理等
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第三章主线
第二、三、四章都是研究人的特性，包括：
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1 视力 能够分辨的最小物体的视角
3）视野
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视野一般以角度表示，可分为：
①静视野：头部固定，眼球静止不动状态下自然可 见的范围 ②注视野：头部固定，而转动眼球注视某一中心点 时所见的范围
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
色 盲 测 定 图
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12色相环
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
色光，人眼可分辨的光色约有120多种。 • 强度效应是指光的刺激强度只有达到一定强度 才能引起视感觉的特性。人眼能够感受的光的 强度从几个勒克司到10000勒克司。
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
为100度。
（Ⅲ）有效视野
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① 静视野
• 在视野边缘上，人只能模糊的看到有无物体存在， 但辨不清其详细形状。能够清楚辨认物体形状的视
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2、视觉的基本参数
1）视角
2）视力 3）视野
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4）视距
5）色觉
衡量视觉机能的参数
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1）视角
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