光源的特性与人眼的视觉
人眼视觉特性（HVS）
⼈眼视觉特性（HVS）⼈眼视觉特性(⼀)2248671769qq.⼈眼类似于⼀个光学系统，但它不是普通意义上的光学系统，还受到神经系统的调节。
⼈眼观察图像时可以⽤以下⼏个⽅⾯的反应及特性：(1)从空间频率域来看，⼈眼是⼀个低通型线性系统，分辨景物的能⼒是有限的。
由于瞳孔有⼀定的⼏何尺⼨和⼀定的光学像差，视觉细胞有⼀定的⼤⼩，所以⼈眼的分辨率不可能是⽆穷的，HVS对太⾼的频率不敏感。
(2)⼈眼对亮度的响应具有对数⾮线性性质，以达到其亮度的动态围。
由于⼈眼对亮度响应的这种⾮线性，在平均亮度⼤的区域，⼈眼对灰度误差不敏感。
(3)⼈眼对亮度信号的空间分辨率⼤于对⾊度信号的空间分辨率。
(4)由于⼈眼受神经系统的调节，从空间频率的⾓度来说，⼈眼⼜具有带通性线性系统的特性。
由信号分析的理论可知，⼈眼视觉系统对信号进⾏加权求和运算，相当于使信号通过⼀个带通滤波器，结果会使⼈眼产⽣⼀种边缘增强感觉⼀⼀侧抑制效应。
(5)图像的边缘信息对视觉很重要，特别是边缘的位置信息。
⼈眼容易感觉到边缘的位置变化，⽽对于边缘的灰度误差，⼈眼并不敏感。
(6)⼈眼的视觉掩盖效应是⼀种局部效应，受背景照度、纹理复杂性和信号频率的影响。
具有不同局部特性的区域，在保证不被⼈眼察觉的前提下，允许改变的信号强度不同。
⼈眼的视觉特性是⼀个多信道(Multichannel)模型。
或者说，它具有多频信道分解特性(Mutifrequency channel decompositon )。
例如，对⼈眼给定⼀个较长时间的光刺激后，其刺激灵敏度对同样的刺激就降低，但对其它不同频率段的刺激灵敏变却不受影响(此实验可以让⼈眼去观察不同空间频率的正弦光栅来证实)。
视觉模型有多种，例如神经元模型，⿊⽩模型以及彩⾊视觉模型等等，分别反应了⼈眼视觉的不同特性。
Campbell和Robosn由此假设⼈眼的视⽹膜上存在许多独⽴的线性带通滤波器，使图像分解成不同频率段，⽽且不同频率段的带宽很窄。
光与视觉的基础知识
光与视觉的基础知识人眼的视觉特性•光是一种电磁波，广义上它的波长从几个纳米至一毫米左右，而人眼所能看见的只是一小部分，通常波长范围为380nm至780nm，我们把这部分光称为可见光。
•可见光的波长不同，引起人眼的颜色感觉就不同。
单色光波长由长至短，对应的颜色感觉由红到紫。
一般认为:•红色780nm～620nm 橙色620nm～590nm 黄色590nm～560nm•黄绿色560nm～530nm 绿色530nm～500nm 青色550nm～470nm•蓝色470nm～430nm 紫色430nm～380nm•上述的范围只是根据人们的习惯大致划分。
实际上随着波长的变化，颜色是连续渐变的，没有严格的界限。
•物体分为发光体和不发光体。
•发光体的颜色由它本身发出的光谱所确定，如白炽灯发黄和日光灯发白。
•不发光体的颜色与照射光的光谱和不发光体对照射光的反射、透射特性有关。
如绿叶反射绿色的光、吸收其他颜色的光而呈现绿色；绿叶拿到暗室的红灯下观察成了黑色。
•由此可见，光是一种客观存在的物质，而色是人眼对这种物质的视觉反应。
白炽灯卤粉荧光灯低压汞灯三基色荧光灯三基色绿粉蓝色LED基本量值•光通量:光通量是光源在单位时间内发出的光量，也即为辐射通量（或辐射功率）能够被人眼视觉系统所感受的那部分有效当量。
可以用来判断可见光谱范围内光谱效率所能引起的主观感觉的强弱。
•单位：lm•符号表示：Φ立体角及其度量方法sr），它是半径为•发光强度：光源在给定方向上的发光强度是该光源在该方向的立体角元dΩ内传输的光通量dΦ除以该立体角元之商，即•Ι= dΦ/dΩ•单位：1cd＝1lm/1sr•实际光源或灯具各方向的发光强度不同。
为了描述其发光的空间分布特性，需要用发光强度分布曲线（又叫配光曲线）来表示。
它是照明计算和设计的一种重要依据•光出射度Mv(Luminous exitance)•1.定义：面光源单位元表面所发射的光通量•2.公式：Mv=dΦv/dＡ•发光均匀：Mv=Φv/Ａ•3.单位：lm/m2（流明/平方米）•光出射度与光照度的区别：•光出射度与光照度的表达式和单位完全相同．•区别在于:Me描写面辐射源向外发射的辐射特性(a)•E描写辐射接受面所接受的辐射特性(b)色温与标准光源•照明光源的作用非常重要，其光谱功率分布情况会直接影响被照物体的颜色。
光源对人眼视觉健康影响因素深入剖析
光源对人眼视觉健康影响因素深入剖析光源是我们日常生活中必不可少的因素之一，它不仅能够让我们看清周围的世界，还对我们的视觉健康产生着重要的影响。
然而，并不是所有的光源对人眼视觉健康都是有利的。
在本文中，我们将深入剖析影响人眼视觉健康的光源因素，并探讨如何保护我们的视力。
首先，光源的亮度对人眼视觉健康有重要影响。
过强的光线会导致眼睛疲劳和不适。
这是因为眼睛需要在适宜的环境中调节瞳孔大小来适应光线的强度。
当光线过强时，瞳孔无法完全适应，导致眼睛肌肉长时间处于紧张状态，从而导致眼睛疲劳和酸涩感。
因此，合理控制光源的亮度对于保护眼睛健康非常重要。
其次，光源的颜色温度也会影响人眼的视觉健康。
颜色温度是指光源的色调，通常用开尔文（K）来表示。
较高的颜色温度（如5000K以上）的光源，会发出偏蓝色调的光线，这种光线对眼睛有一定的刺激性，长时间接触可能导致眼睛疲劳和视力下降。
因此，在选择光源时，我们应该尽量选择颜色温度适宜的光源，如较低的色温（如3000K）的光源，以减少对眼睛的刺激。
另外，光源的频闪也是人眼视觉健康的重要考虑因素之一。
频闪是指光源在工作时出现的快速闪烁现象。
这种频闪虽然肉眼无法察觉，但对眼睛的健康却有一定的影响。
频闪光源可能会引起眼睛疲劳和干涩感，甚至对人体生物节律产生负面影响。
因此，在日常选择光源时，我们应尽量选择频闪较少的光源，如LED灯等。
此外，光源的色彩还可以影响人眼的视觉健康。
在室内环境中，尤其是工作场所和家庭照明中，我们通常使用白光或者自然光。
然而，如果光源的色彩不均衡或呈现出过强的对比度，会对眼睛造成视觉疲劳和不适感。
因此，我们应该选择具有均衡色彩分布的光源，并避免过强的对比度，以保护眼睛的健康。
除了以上所述的因素外，长时间接触电子屏幕也会对眼睛健康产生不利的影响。
电子设备发出的蓝光对眼睛有一定的刺激性，长时间暴露在电子屏幕前可能导致眼睛疲劳和视力下降。
为了保护眼睛健康，我们应该注意使用电子屏幕时的姿势和时间，定期休息并远离屏幕。
光有哪些基本特性,分别能产生哪些视觉效应 一组 吴金涛
2 、 亮度
亮度是表示由 被照 面的单位面积 亮度 是表示由被照 面的 单位面积 所 是表示由 被照面的 单位面积所
反射出来的光通量，它与被照面的反射率有关。 反射出来的光通量， 它与被照面的反射率有关。 出来的光 通量 反射率 有关 物体只有具有一定的亮度才能在人眼的视网膜 物体只有具有一定的亮度才能在人眼的视网膜 上成像。 上成像。 在一般亮度情况下，视力随亮度的增加 一般亮度情况下，视力随亮度的增加 情况下 而提高。 观察对象的周围亮度与 而提高。当观察对象的周围亮度与中心亮度相 或周围稍暗时视力最好 稍暗时视力最 周围比中心亮， 等或周围稍暗时视力最好。若周围比中心亮， 视力显著下降。 则视力显著下降。过高的亮度或强烈的亮度对 则会引起眼睛的不舒适感而造成视力下降。 比，则会引起眼睛的不舒适感而造成视力下降。
人眼的这种视觉特性称为视觉度视觉度光有基本特性1照度2亮度3光色4材料的光学性质光源在光源在某一方向单位某一方向单位立体角内立体角内所所发出发出的的光光通量通量叫做光源在该方叫做光源在该方向的发光强度发光强度单位单位坎德拉坎德拉cdcd
1、光是一种电磁能 2、可见光的波长范围：380~780(nm) 可见光的波长范围：
常用照明灯具的显色指数（ ） 表 常用照明灯具的显色指数（Ra）
灯具类型 白炽灯 卤钨灯 白色荧光灯 日光色灯 Ra 97 95～99 ～ 55～85 ～ 75～94 ～ 灯具类型 高压汞灯 高压钠灯 氙灯 Ra 20～30 ～ 20～25 ～ 90~94
光源颜色的选择要和室内空间的功能要求相结合。 例如：象办公室、教室、病房等宜采用冷色 光源，以创造宁静的气氛；象剧院、舞厅等宜采用 暖色光源，以创造热情的气氛。 另：在寒冷的地区宜采用暖色光源；在温暖 的、炎热的地区宜采用冷色光源。
闪烁显像的名词解释
闪烁显像的名词解释闪烁显像，是一种光学现象，发生在电子设备、显示屏幕以及许多其他光学系统中。
它指的是由于光源的不稳定性或物体本身的特性，导致观察者在观察物体时看到不断变化的明亮度或颜色的效果。
这种现象往往在电视、计算机显示器、手机屏幕和舞台灯光等场景中经常出现。
闪烁显像的发生原因可以归结为两个方面：光源或光的本身的特性和人眼的感知机制。
首先，光源本身的不稳定性可能会引起闪烁现象。
例如，传统的荧光灯和钠灯等光源由于其工作原理和电路设计的限制，在照明效果上经常出现明显的闪烁。
其次，激光器等光源在频闪或脉冲工作模式下，由于光的短暂存在时间导致人眼感知到的闪烁。
另外，光的本身特性，如反射、折射、散射等现象，也会引起闪烁效果。
除了光源本身的特性外，人眼的感知机制对闪烁显像也起到了重要的作用。
人眼的感光细胞在接收到光信号时，会根据光信号的亮度和变化频率产生相应的视觉感受。
视杆细胞负责感知低光强度的信号，而视锥细胞负责感知颜色和高光强度的信号。
然而，这些感光细胞的响应速度有限，导致人眼在观察快速变化的光信号时产生视觉暂留现象，从而产生闪烁的感觉。
闪烁显像对人的视觉健康可能会造成一定的影响。
长时间暴露在闪烁光源下，如持续观看闪烁电视或计算机屏幕，可能会导致眼睛疲劳、视觉疲劳和头痛等不适症状。
因此，对于那些经常使用这些设备的人来说，保护视觉健康至关重要。
采取一些措施，如调整显示器的亮度和对比度、使用抗闪烁技术的显示器、保持足够的室内照明等，可以减轻闪烁带来的不适。
在科技发展的今天，随着显示技术的不断进步，闪烁显像问题已经得到了很大的改善。
越来越多的设备采用了高频率刷新率和抗闪烁技术，以减轻闪烁的影响。
例如，LED显示屏以其高刷新率、高亮度和低能耗的特点成为了当前显示技术的主流。
此外，OLED显示屏和AMOLED显示屏也较少出现闪烁问题，因为其自发光原理可以避免背光源发生闪烁。
总之，闪烁显像是一种光学现象，通过光源本身的特性和人眼感知机制共同作用，观察者会看到亮度或颜色不断变化的效果。
人眼视觉原理：光线如何通过眼睛产生视觉
人眼视觉原理：光线如何通过眼睛产生视觉
人眼视觉原理涉及到光线如何通过眼睛产生视觉的过程，包括光的折射、眼睛的结构、视网膜的作用等。
以下是人眼视觉的基本原理：
1. 光的折射：
角膜和晶状体：当光线穿过眼睛表面的角膜和晶状体时，由于它们的曲率，光线会发生折射。
2. 眼睛的结构：
巩膜和虹膜：巩膜是眼球表面的白色区域，而虹膜是有色的环形结构，它们控制着进入眼睛的光量。
瞳孔：虹膜中央的孔道称为瞳孔，通过它调节光线的量，瞳孔在弱光中会放大，而在强光中会缩小。
玻璃体和玻璃体悬挂韧带：玻璃体是眼球内部的透明凝胶状物质，玻璃体悬挂韧带连接晶状体。
3. 焦距调整：
晶状体的调整：眼睛通过调整晶状体的形状来改变光的焦距，从而使物体的清晰影像投影到视网膜上。
4. 视网膜的作用：
视网膜：光线经过眼球的折射和调焦后，最终在视网膜上形成倒置的实像。
感光细胞：视网膜上有两种主要类型的感光细胞，分别是视锥细胞（对颜色敏感，主要负责白天视觉）和视杆细胞（对光强敏感，主要负责夜晚和昏暗环境的视觉）。
5. 神经传递：
视神经：感光细胞产生电信号，通过视神经传递到大脑的视觉皮层。
6. 大脑解码：
大脑处理：大脑对传递过来的电信号进行解码和整合，形成我们所看到的图像。
7. 三维视觉：
双眼视差：由于人类有两只眼睛，双眼之间的微小差异称为视差，通过这种视差，我们能够感知深度和三维空间。
人眼视觉的原理涉及到光的折射、眼球结构、焦距调整、视网膜的感光细胞、神经传递和大脑处理等多个步骤。
这个复杂的过程使我们能够感知到周围环境的光学信息。
二、人眼的视觉特性.
二、人眼的视觉特性.二、人眼的视觉特性任何重现的彩色图像都要由人的眼睛作出评价，所以人眼的特性和局限性决定了彩色电视系统的主要性能。
所以在介绍主要内容之前有必要先了解人眼的视觉特性，以便合理的选择电视系统的基本参数量。
1．人眼的视敏特性与视敏函数视敏特性人眼的视敏特性是指人眼对不同波长的光具有不同的灵敏度的特性叫视敏特性。
视敏特性常用视敏函数来表示。
⑴视敏函数为确定人眼对不同波长光的敏感程度可作如下实验：用不同光谱的单色光源发光，由“标准观察者”的眼睛观看，当观察者对所有单色光源发出的光获得相同的亮度感觉时，测量此时各不同的单色光源的辐射功率P（λ），显然P（λ）越大，说明人眼对该波长的光越不敏感。
相反，P（λ）越小，说明人眼对该波长的光越敏感。
通常我们用辐射功率的倒数来衡量人眼对波长λ光的敏感程度。
我们把辐射功率的倒数称为视敏函数，即：K（λ）=1/ P（λ）式中：P（λ）为辐射功率K（λ）越大说明人眼对该波长的光越敏感。
⑵相对视敏函数7 通常把任意波长光的视敏函数与最大视敏函数的比值称为相对视敏函数。
在明亮条件下，人眼对555nm黄绿光有最高的灵敏度，故：V（λ）= K（λ）/K（555）=P（555）/ P（λ）在暗视觉条件下，V（λ）= K’（λ）/K’(507)=P’(507)/ P’（λ）⑶相对视敏函数曲线相对视敏函数曲线是根据正常视力的观察者实验统计的结果得到的曲线。
如图1-26 所示。
图1-26 相对视敏曲线由图可知：对于明视觉，当λ=555nm 时（为黄绿光），亮度感觉最大。
对于暗视觉，当λ=507nm 时（为青偏绿），亮度感觉最大。
在电视技术中都是采用明视觉曲线的。
8 明暗视觉曲线为何不重合？这是因为在明、暗两种情况下，是由不同的光敏细胞作用的结果。
在人眼的视网膜上有两种光敏细胞：其一是杆状细胞，其灵敏度高，但只能辨别明亮，不能辨别颜色。
在暗视觉条件下主要是由杆状细胞起作用。
不同光源的人体视觉及非视觉生物效应的探讨
不同光源的人体视觉及非视觉生物效应的探讨摘要：本文从明视觉、暗视觉及非视觉的三条光谱灵敏曲线出发，讨论不同视觉状态下，光源光谱对人体的作用。
通过测量各种常见光源的光谱，计算暗明比s/p 值和生物节律影响因子acv 值，对光环境进行评价。
另外，选取一天中自然光在各整点时刻的分布状态，计算acv值，比较人工光源和自然光源的差异，从而得到色温对s/p 值和acv 值的影响，为高效、健康的光源选择提供依据。
关键词：非视觉生物效应s/p 值生理周期影响因子色温1. 引论人眼中有三种感光细胞。
最为人们熟知的是杆状细胞和锥状细胞。
锥状细胞在亮度水平大于3cd/m2 的情况下起主要作用，由此定义了明视觉；而杆状细胞在亮度水平小于0.001cd/m2 的情况下被主要激活，从而定义此种亮度水平下属于暗视觉。
1924 年由国际照明委员会（简称C IE）承认的基于人眼对各种波长λ的光的相对灵敏度为光谱光视效率函数。
明视觉光谱光视效率函数V(λ)，其最大值在555nm 处，暗视觉光谱光视效率函数V’(λ)，其最大值在507nm 处。
人眼的第三种感光细胞是对人体褪黑素抑制产生作用的一种细胞，对人体的生物周期起到调节作用。
褪黑素是松果体分泌的一种胺类激素，其分泌量随着年龄的增大而逐渐降低。
褪黑素作为一种光照周期的化学介质参与调节季节性繁殖活动，同时也是视网膜中重要的神经调质。
根据以往的研究，对于健康人体来说，446-477nm 的波长被认为是最可能对褪黑素分泌产生作用的范围[1]。
因此，具有高色温的光源相较于低色温光源对于褪黑素作用更强。
目前，褪黑素抑制作用光谱函数并没有达成共识，因此我们使用了由Gall 基于相关实验结果定义的c(λ)曲线[2]，明视觉曲线采用1978Judd-Vos 进行修正的2º视角光谱光视效率函数曲线，暗视觉曲线为1951 年CIE暗视觉光谱光视效率函数曲线，如图1 所示。
c(λ)曲线相比于明暗视觉曲线更加的向短波长偏移，其峰值在450nm 附近。
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光源的特性与人眼的视觉
光是一种电磁波，它的波长区间以几个nm(1nm=10-9m)到1mm左右。
这些光并不是都能看得见的，人眼所能看见的只是其中的一部分，我便把这部分光称为可见光。
在可见光中，波长最短的是紫光，稍长的是蓝光，以后的顺序是青光、绿光、黄光、橙光和红光，其中红光的波长最长，在不可见光中，波长比紫光短的光称为紫外线，比红光长的光叫做红外线。
下表列出紫外可见光和红外区的大致的波长范围。
波长小于200nm的光之所以称为真空紫外，是因为这部分光在空气中很快被吸收，因此它只能在真空中传播。
现在常用的光波波长单位是µm,nm和Å（埃），它们之间的关系是：1µm=103nm=104Å
光除具有波动性之外，还具有粒子性。
量子论认为，光是由许多光量子组成的，这些光量子具有的能量为hυ，其中h=6.626×10-34J·S是普朗克常数，υ=c/λ是光的频率，c=3×10-8m/s是真空中的光速。
量子论较好地反映了光的波粒二象性。
在光辐射中的一部分是人眼能够看得见的。
人眼怎么会感到这部分光的呢？原来在人眼的视网膜上面布满了大量的感光细胞。
感光细胞有两种：柱状细胞和锥状细胞。
前者灵敏度高，能感觉极微弱的光；后者灵敏度较低，但能很好的区别颜色。
在柱状细胞和锥状细胞里都会有一种感光物质，当光线照到视网膜上时，感光物质发生化学变化，刺激神经细胞，最后由神经传到大脑，产生视觉。
如同感光片对各种颜色光的灵敏度也不一样，它对绿光的灵敏度最高，可对红光的灵敏度低得多。
也就是说，相同能量的绿光和红光，前者在人眼中引起的视觉强度要比后者大得多。
实践表明，不同的观察者的眼睛对各种波长的光的灵敏度稍有不同，而且还随着时间、观察者的年龄和健康状况而变。
因此，只能以许多人的大量观察结果中取平均。
现在大家公认的视觉函数曲线是国际照明委员会（简称CIE）根据平均人眼对各种波长的光的相对灵敏度值画成的曲线。
光的各个波长区域
波长区域（单位：nm）区域名称
1~200 200~300 300~380 真空紫外区
远紫外区紫外区近紫外区
380~420
420~450
450~490
490~560
560~590
590~620
620~780
780~1500 1500~10000 10000~1000000 紫光
蓝光
青光
绿光可见光区黄光
橙光
红光
近红外区
中红外区红外区远红外区。