人眼视觉特性
第一节_人眼的视觉特性-总结
第一节人眼的视觉特性1、在一般情况下，如有两种光谱成分不同的光，只要三种光敏细胞对它们的感觉相同，则主观彩色感觉（包括亮度和色度）就相同。
2、格拉斯曼定律—复合光的亮度等于各光分量的亮度之和。
3、人眼的视觉范围有一定的限度，明暗感觉是相对的。
4、韦伯-费赫涅尔定律—亮度感觉与亮度L的对数成线性关系。
5、一方面，重现景物的亮度无需等于实际景物的亮度，而只需保持二者的最大亮度与最小亮度的比值不变；另一方面，人眼不能察觉的亮度差别，在重现景物时也无需精确复制出来。
6、人眼分辨景物细节有一极限值，对彩色细节的分辨能力远比对亮度细节分辨力低。
7、视觉的空间频率响应具有低通滤波器性质。
8、人眼存在视觉惰性—电影、电视放映的生理基础。
临界闪烁频率取决于亮度、亮度变化幅度、观看距离等。
一、人眼的亮度感觉1．人眼的光亮感觉光也是一种电磁辐射，人眼对780～380纳米之间电磁波的刺激有光亮的感觉，故波长在这个范围内的电磁波称为可见光。
2．人眼的彩色感觉人眼对780～380纳米之间的光还有彩色感觉，具体如图1-1所示。
3．人眼的视敏特性人眼对380～780纳米内不同波长的光具有不同的敏感程度，称为人眼的视敏特性。
衡量描述人眼视敏特性的物理量为视敏函数和相对视敏函数。
1）视敏函数在相同亮度感觉的条件下，不同波长上光辐射功率的倒数可以用来衡量人眼对各波长光明亮感觉的敏感程度。
称为视敏函数。
2）相对视敏函数实验表明，人眼对波长为555纳米的光最敏感，因此把任意波长的光的视敏函数与最大视敏函数值K(555)相比的比值称为相对视敏函数，记为：如图1－2所示，左边的曲线是暗视觉曲线，右边的是明视觉曲线。
二、人眼亮度感觉的特性（描述人眼对光亮差别的感觉特性）1．亮度：光源或反射面的明亮程度，亮度的单位为（坎德拉/平方米）。
2．亮度视觉的范围：人眼总的感光范围极其宽广，明视觉的亮度感觉范围为到量级，而暗视觉的感觉范围为千分之几到几个。
东西越远越小的物理原理
东西越远越小的物理原理东西越远越小的现象可以通过透视原理来解释。
透视原理是一种人眼视觉的特性，它是人类视觉系统中的一种错觉，也是物体间相对位置的一种视觉提示。
首先，我们需要理解人眼的工作原理。
人眼是通过光线进入眼球并通过视网膜上的感光细胞来感知外界的图像。
眼睛的正常视觉是由视网膜上的感光细胞对光线的接收和处理形成的。
当光线经过透明的角膜和晶状体进入眼球后，它们会被视网膜上的感光细胞接收并转化为神经信号，然后通过视神经传递至大脑的视觉中枢，最终形成我们所看到的图像。
透视原理是指在视觉过程中，当我们观察远处物体时，由于光线的传播和折射，使得远处物体的影像在我们眼中变得较小。
这是因为光在经过透明介质如空气和水等时会发生折射，而折射会使得物体的影像发生一定程度的缩小。
因此，当物体离我们越远，它在我们眼中的影像也会变得越小。
这个现象可以通过以下的几个原理来解析：1. 视角原理：视角是指眼睛看到物体之间的夹角。
当物体距离眼睛较远时，视角就会变小；而当物体距离眼睛较近时，视角就会变大。
换句话说，同样大小的物体，在较远距离看来就越小。
2. 空间感知原理：人类的视觉系统通过比较远近两个物体之间的空间差异来感知深度和距离。
当物体离观察者越远时，相对于其周围环境的空间差异也会变大，使得物体在观察者眼中的大小看起来更小。
3. 投影原理：当物体在远距离时，它的影像在投射到观察者眼睛的视网膜上会变得更小。
这是因为光线会在进入眼睛前经过折射，使得影像的大小发生变化。
总结来说，东西越远越小的现象是由于视角的变化、空间感知和投影等原理共同作用造成的。
这种现象在艺术、摄影和建筑设计等领域中也被广泛应用，通过运用透视原理，可以使画面更加逼真且具有立体感。
人眼的视觉特性及其缺陷如何矫正
人眼的视觉特性及其缺陷如何矫正关键信息项：1、人眼视觉特性的描述及分类颜色感知特性空间分辨率特性时间分辨率特性对比度敏感度特性2、人眼视觉缺陷的类型近视远视散光老花色盲其他视觉缺陷3、矫正视觉缺陷的方法眼镜矫正隐形眼镜矫正手术矫正视觉训练矫正4、矫正方法的适用范围及优缺点每种矫正方法针对的具体视觉缺陷类型效果的持久性可能的副作用和风险11 人眼视觉特性的详细描述111 颜色感知特性人眼对颜色的感知是基于视网膜中的三种视锥细胞，分别对长波（红）、中波（绿）和短波（蓝）光线敏感。
这三种视锥细胞的响应组合使我们能够分辨出各种颜色。
然而，人眼在颜色感知方面存在一定的局限性，例如对某些颜色的区分能力较弱，以及在不同光照条件下颜色的表现可能会发生变化。
112 空间分辨率特性人眼的空间分辨率决定了我们能够清晰分辨的最小细节。
在中央凹区域，空间分辨率最高，但随着视网膜远离中央凹，分辨率逐渐降低。
此外，人眼对于不同对比度的物体，其空间分辨率也会有所不同。
113 时间分辨率特性人眼对于快速变化的视觉信息的感知能力有限。
例如，对于闪烁的光源，当闪烁频率超过一定阈值时，人眼会将其视为连续的光。
114 对比度敏感度特性人眼对不同对比度的物体的敏感度不同，在低对比度情况下，人眼的分辨能力会下降。
12 人眼视觉缺陷的类型及成因121 近视近视是指眼睛在放松状态下，平行光线经过眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前。
主要成因包括遗传因素、长时间近距离用眼、不良的用眼习惯等。
122 远视远视则是平行光线聚焦在视网膜之后，通常是由于眼球前后径过短或屈光力较弱导致。
123 散光散光是由于眼球在不同子午线上的屈光力不同，导致光线不能聚焦在一个点上，形成多个焦点。
124 老花老花是随着年龄增长，晶状体逐渐硬化，弹性减弱，睫状肌功能减退，导致眼睛调节能力下降，难以看清近处物体。
125 色盲色盲是由于视网膜中的视锥细胞缺失或功能异常，导致无法正常分辨某些颜色或颜色组合。
人眼的视觉特性
人眼的视觉特性0序言由于liuhonghui和王绪军先生提醒，评定金属丝像质计灵敏度时，应遮蔽粗丝，采用由细到粗逐根观察评定的方法。
为什么不能采用由粗到细的观察方法呢？大概与人眼的某些视觉特性有关。
为此，笔者根据资料〔1〕和自学笔记，编写了这篇短文，希望从中能找出些理论依据来。
由于我水平所限，加上成文仓促，如有不当，望指正。
人眼的视觉特性，是因人而异的，我们在这里讨论的是正常人的统计平均状况。
1视觉范围1.1人眼的光谱灵敏度(1)人眼可识别的电磁波长大约为400-800nm。
波长由长至短，光色分别为红橙黄绿青蓝紫。
同时含有400-800nm各色电磁波的光，称为白光。
(2)人眼对不同的颜色的可见光灵敏程度不同，对黄绿色最灵敏(在较亮环境中对黄光最灵敏，在较暗环境中对绿光最灵敏)，对白光较灵敏。
但无论在任何情况下，人眼对红光和蓝紫光都不灵敏，假如，将人眼对黄绿色的比视感度(灵敏度)设为100%，则蓝色光和红色光的比视感度(灵敏度)就只有10%左右了。
(3)在很暗的环境中(亮度低于10-2cd/m2时)，如无灯光照射的夜间，人眼的锥状细胞失去感光作用,视觉功能由杆状细胞取代,人眼失去感觉彩色的能力，仅能辨别白色和灰色.。
1.2人眼能感受的亮度范围人眼能感受的亮度范围约为10-3—106cd/m2。
当平均亮度适中时(亮度范围约为10—104cd/m2)，能分辨的最大和最小亮度比为1000:1(当亮度为1000 cd/m2时，识别能力最高，有资料称:最小可识别黑度差ΔDmin≈0.08); 当平均亮度很低时，能分辨的最大和最小亮度比不到10:1。
1.3人眼视觉的空间特性(1)空间分辨率为≤12LP/mm;(2)灰度分辨能力为64级。
1.4人眼的时间特性(1)活动图像的帧率至少为15fps时，人眼才有图像连续的感觉;(2) 活动图像的帧率在25fps时，人眼才感受不到闪烁。
笔者注:;监控视频15fps，电视25fps，电脑屏幕60fps。
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。
面向人眼视觉感知特性的图像质量评价
面向人眼视觉感知特性的图像质量评价面向人眼视觉感知特性的图像质量评价在如今信息时代，图像已经成为人们不可或缺的一部分。
无论是在社交媒体上分享生活照片，还是在科学研究中使用高精度图像，图像的质量对于我们的生活和工作都至关重要。
因此，为了能够准确评估图像的质量，我们需要了解人眼视觉感知特性的基本原理，并将其应用于图像质量评价。
人的视觉系统是非常复杂和精密的，它包括了眼球、视网膜、视神经和大脑的多个部分。
在视觉感知中，我们通常关注的是明暗、颜色和纹理等方面。
然而，我们对不同特性的感知能力是不同的，这也决定了图像质量评价中的不同权重。
明暗对比度是人们对图像质量的一个重要指标。
较高的对比度可以使图像更加清晰和生动，而较低的对比度则可能导致图像变得模糊或失真。
在图像质量评价中，我们可以通过计算图像的平均灰度值和最大对比度来衡量图像的明暗对比度。
颜色对于人类视觉感知同样至关重要。
不同的颜色在视觉上也产生不同的效果。
例如，红色和蓝色是较为显眼的颜色，而灰色和黑色则使图像看起来更加柔和。
在图像质量评价中，我们可以使用色彩空间模型（例如RGB或Lab颜色空间）来将图像转换为颜色信息，然后计算颜色的平均值、颜色分布的均匀性等指标。
此外，纹理也是人眼感知图像质量的一个重要因素。
纹理可以提供更多的图像细节和特征，使图像看起来更加真实和自然。
在图像质量评价中，我们可以使用纹理特征提取方法，如局部二值模式或方向梯度直方图等，来量化图像中的纹理信息，并进一步评估图像的质量。
需要强调的是，人眼视觉感知特性的图像质量评价需要结合机器学习和人类主观评价的方法。
机器学习可以通过训练大量的图像样本来建立一个模型，来预测人类主观评价图像质量的结果。
这样，在进行图像质量评价时，我们可以利用机器学习模型来代替传统的客观评价指标。
综上所述，面向人眼视觉感知特性的图像质量评价是一个复杂而又重要的研究方向。
通过了解人眼视觉感知的基本原理，我们可以设计出更加准确和可靠的图像质量评价指标。
人眼视觉特性
人眼视觉特性 Prepared on 22 November 2020人眼视觉特性1.各种视觉范围光谱范围：我们知道，光线可以分为两类，也就是我们常说的可见光与不可见光。
“可见”与“不可见”是以人眼能否直接观察到为衡量标准的。
那么，人眼可以观察到的光谱范围，到底是多少呢研究发现，人眼可以识别的光线波长范围为400nm—800nm，而光波在390—455nm 内呈紫色，在455—492呈蓝靛色，在492—577nm呈绿色，577—597nm呈黄色，597—622nm呈橙色，770～622nm呈红色。
而人眼能分辨色彩的原因为，在人眼的视网膜上有两种视觉细胞，即锥状细胞和杆状细胞。
锥状细胞分为三种，分别对红、绿、蓝三种色光最敏感，称为红感细胞、绿感细胞、蓝感细胞。
当一束光射入人眼时，三种锥状细胞就会产生不同的反应，不同颜色的光对三种锥状细胞的刺激量是不同的，产生的颜色视觉各异，使人能够分辨出各种颜色。
锥状细胞不但可以接受色彩的刺激，还可以感受亮度的刺激。
所以，在白光下，人眼可以同时识别彩色与非彩色的物体，但到了夜间或暗处，锥状细胞即失去感光作用，视觉功能由杆状细胞取代。
此时，人眼便无法感觉彩色，仅能辨别白色和灰色。
既然人眼可看到的光线具有不同的颜色，那么自然人眼对不同的颜色有不同的灵敏度。
在较亮的环境中人眼对黄光最为敏感，而在较暗的环境中对绿光最为敏感。
无论在何种明暗条件中，对白光都较敏感，对红光和蓝紫光都不敏感。
如果用一个尺度来衡量，那就相当于，人眼对黄绿色敏感度为10，对蓝红色敏感度为1。
亮度范围：人眼能感受的亮度范围约为10−3—106cd/m2（坎德拉每平方米，1坎德拉表示在单位立体角内辐射出1流明的光通量），当平均亮度适中时（亮度范围约为10—104cd/m2），能分辨的最大和最小亮度比为1000:1(当亮度为1000 cd/m2时，识别能力最高，有资料称:最小可识别黑度差ΔDmin≈; 当平均亮度很低时，能分辨的最大和最小亮度比不到10:1。
人眼视觉特性
三、人眼的视觉特性（一）、人眼的视觉生理构造与机理1、人眼的视觉生理构造人眼近似为一个球形，假如从前向后切开，就会得到一个人眼的切面图。
最前面的是充满水晶体的前房。
前房后面是后房，里面装满了后方液。
最后面是视网膜。
在视网膜上分布有大量的感光细胞。
感光细胞分为杆状细胞和锥状细胞，两者功能不一样。
2、人眼的视觉机理视网膜是眼睛感受光辐射能量刺激的机体。
外界的光辐射能量进入眼内，在视网膜上，由杆状细胞和锥状细胞综合成像后，由视神经传递到大脑中枢形成视觉。
（二）、空间环境与人眼的视觉状态人眼所处的空间环境，有明亮的、有黑暗的、有介于明亮与黑暗之间的。
一般定义为：明视觉状态、暗视觉状态和中间视觉状态。
明视觉状态：人眼所处的空间环境，亮度大于3cd，为明视觉状态。
暗视觉状态：人眼所处的空间环境，亮度小于0.001cd，为暗视觉状态。
中间视觉状态：人眼所处的空间环境，介于明视觉和暗视觉之间的，为中间视觉状态。
电光源将电能转换成光辐射能用于照明，其运行环境的空间环境为人眼的明视觉状态。
（三）、人眼的视觉特性1、人眼视网膜上的杆状细胞和锥状细胞，两者对光辐射能量刺激的响应灵敏度不同，功能不一样。
杆状细胞：对光辐射能量刺激的响应灵敏度高，能够感受极微弱的光能量辐射。
但是，不能很好地区分颜色和分辨物体的细节。
锥状细胞：对光辐射能量刺激的响应灵敏度低，不能够感受极微弱的光能量辐射。
但是，对颜色的响应灵敏度高，能够很好地区分颜色，分辨物体的细节。
2、在不同的视觉状态下，人眼的视觉，是由杆状细胞和锥状细胞综合成像后产生的。
因此，对不同光谱的光辐射能量，对应于不同的响应灵敏度。
3、在不同的视觉状态下，对光辐射能量刺激的响应，起主导作用的感光细胞不同。
对不同光谱的光辐射能量，响应灵敏度的对应关系也是不同的。
4、人眼视网膜上的锥状细胞，又细分为三种感光细胞。
在明视觉状态下，分别对可见光辐射能量中的，红、绿、蓝三个可见光谱带的辐射能量，对应于高响应灵敏度。
第一节 人眼的视觉特性
第一节人眼的视觉特性一、人眼的亮度感觉1．人眼的光亮感觉光也是一种电磁辐射，人眼对780～380纳米之间电磁波的刺激有光亮的感觉，故波长在这个范围内的电磁波称为可见光。
2．人眼的彩色感觉人眼对780～380纳米之间的光还有彩色感觉，具体如图1-1所示。
3．人眼的视敏特性人眼对380～780纳米内不同波长的光具有不同的敏感程度，称为人眼的视敏特性。
衡量描述人眼视敏特性的物理量为视敏函数和相对视敏函数。
1）视敏函数在相同亮度感觉的条件下，不同波长上光辐射功率的倒数可以用来衡量人眼对各波长光明亮感觉的敏感程度。
称为视敏函数。
2）相对视敏函数实验表明，人眼对波长为555纳米的光最敏感，因此把任意波长的光的视敏函数与最大视敏函数值K(555)相比的比值称为相对视敏函数，记为：如图1－2所示，左边的曲线是暗视觉曲线，右边的是明视觉曲线。
二、人眼亮度感觉的特性（描述人眼对光亮差别的感觉特性）1．亮度：光源或反射面的明亮程度，亮度的单位为（坎德拉/平方米）。
2．亮度视觉的范围：人眼总的感光范围极其宽广，明视觉的亮度感觉范围为到量级，而暗视觉的感觉范围为千分之几到几个。
3．光亮感觉的特点：1）人眼的主观亮度感觉与周围环境亮度有关。
2) 主观亮度感觉S与亮度值B的对数成比例关系：，其中和K是常数。
3) 主观亮度感觉是心理量而不是物理量，故其单位是以实验得出的变化级数（S）来表征的。
实验表明，在不同的亮度B值下，人眼能觉察的最小亮度变化并非定值。
B大，也大；B小，也小，但是/B的值是大致相同的。
将可觉察的最小相对亮度变化 /B称为对比度灵敏度阈，用标记，其值通常在0.005～0.05之间。
人眼的亮度感觉并非决定于绝对亮度变化，而是决定于相对亮度变化。
故重现景物的亮度无须等于实际景物的亮度，而只需保持最大亮度与最小亮度之比值相同，就能给人以真实感。
4．对比度和亮度层次1) 对比度：指光源或发光面的最大亮度与最小亮度之比值。
第2章 人眼视觉原理ok
后房，玻璃体， 透明胶状物质
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视网膜视部的神经层主要由3层神经细胞组成： • 外层为是感光细胞，视锥和视杆细胞，紧邻色素上皮层。 • 中层为双极细胞，将来自感光细胞的神经冲动传导至内层的节细胞。 • 内层为节细胞，其轴突向视神经盘处汇集，穿过脉络膜和巩膜后构成视 神经。 节细胞
视锥细胞
主要分布在视网膜黄 斑区，有辨色作用， 能感受强光，控制明 视觉，有精细辨别力， 形成中心视力。
视觉惰性 当一定强度的光突然作用于视网膜时，人眼并不 能产生稳定的亮度感觉，而是需要经过一个短暂过程才 会形成稳定的亮度感觉。另外，当作用于人眼的光突然 消失后，亮度感觉并不立即消失，也需要经过一段时间 的过渡过程（视觉残留现象，白天约为0.02秒，夜晚 约为0.2秒）。 一般将人眼亮度感觉变化滞后于实际亮度变化，以 及视觉暂留特性，总称为视觉惰性。 视觉惰性是人眼的重要特性之一，它描述了主观亮 度与光作用时间的关系。
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2.4 人眼视觉特性
②亮度感觉
韦伯定律
Bmin / B 常数
在均匀亮度背景下，
说明人眼的亮度 感觉不仅与物体自 身亮度有关，还与 周围环境亮度有关。 一般地，背景 越亮，越不易分辨。
（韦伯－费赫涅尔系数， 0.005-0.02，当背景亮度 很高和很低时，可达 0.05）。其中，B 是背景 Bmin 亮度，∆Bmin 是人眼可觉 察的最小亮度差。）
相对视敏度曲线（光谱响应曲线）
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2.4 人眼视觉特性
谱尔金效应 不同亮度下，人眼的视敏度曲线会发生变化。弱光条件下，人眼的 视觉过程主要由柱状细胞完成，而柱状细胞对不同波长光的敏感程度不 同于视觉灵敏度，表现为对波长短的光敏程度有所增大，而视敏度曲线 会向左移（下图）。并且弱光条件下，柱状细胞只有明暗感觉，没有彩 源于视网膜 色感觉。 内锥状细胞 和 柱状细胞的不 白 晚 同工作特点 天 上 不 看 懂 花 夜 花 的 不 黑 同 明视觉与暗视觉的视敏度曲线
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人眼视觉特性(HVS)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范围。
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。
视觉生理学的进一步研究还发现，这些滤波器的频带宽度是倍频递增的，换句话说，视网膜中的图像分解成某些频率段，它们在对数尺度上是等宽度的。
视觉生理学的这些特征，也被我们对事物的观察所证实。
一幅分辨率低的风景照，我们可能只能分辨出它的大体轮廓；提高分辨率的结果，使我们有可能分辨出它所包含的房屋、树木、湖泊等内容；进一步提高分辨率，使我们能分辨出树叶的形状。
不同分辨率能够刻画出图像细节的不同结构。
人眼特性作者：lymex 转自：牧夫天文论坛一、导言人眼是人身体中最重要的感觉器官，非常完善、精巧和不可思议，是生命长期进化到高级形式的必然产物。
在人感觉的外界信息中，有90%以上是通过眼睛获得的。
我们天天在用自己的眼睛，很多与视觉有关的事情习以为常，往往对其特性反而不了解，或者自认为很简单的知识或问题，但实际上存在误解。
在天文观测中，了解自己的眼睛，尤其是了解人眼的暗光特性，会更好的进行观测。
人眼的特性主要取决于人眼的构造，包括光线如何会聚、如何检测和视觉信号如何传导。
另外，神经系统的特性尤其是人脑对视觉信息的处理过程也起着一定的作用。
本文多次用到亮度的概念，这在上一期《夜空亮度》一文中有详细的定义和描述，这里再简单介绍一下。
亮度是光度学概念，是描述物体表面明暗程度的。
亮度概念与照度、发光强度、光通亮是分别不同的光度学概念，单位也不同。
亮度的单位是尼特。
这个概念就像能量、功率和重力都是不同的概念一样。
一个40W的日光灯，照射在距离其下面2米远的白纸上，白纸的亮度大约为25尼特。
猎户座大星云M42的中心部分，大约是0.02尼特。
满月表面是3000尼特，木星表面是800尼特。
满月照射下的白纸为0.05尼特。
二、人眼的构造人眼的构造相当于一架摄像机或照相机。
前面，是由角膜、晶状体、前房后房、玻璃体所共同组成的具备镜头功能的组合，把物体发出的光线聚焦到后面的相当与胶卷的用于检测光线的视网膜上。
角膜，为一直径11mm的透明膜，镶嵌于巩膜前面圆孔内，其中央部的曲率半径为8mm，周边部比较平坦。
角膜的屈光指数为1.376，为眼球的主要曲光媒质。
晶状体，为一形似双凸透镜的透明组织，由小带纤维悬挂于瞳孔后面，睫状肌收缩时小带松弛，晶状体依靠其本身的弹性而变厚，前后表面的曲度增加，整体屈光度增加，利于看清近处物体，称为调节。
在角膜和水晶体之间为虹膜，中间开有一个可以自动控制大小的孔，让适当的光线进来，称为瞳孔。
前房、后房。
前房为角膜后面、虹膜和晶状体前面的空隙，充满着房水。
后房为位于虹膜后面、睫状体、晶状体周边部之间的空隙，也充满着房水。
房水的主要功能是维持眼内压，并维持晶状体的代谢。
玻璃体，为一透明胶样组织，充填于视网膜内的空间。
占眼球4/5的容积。
具有保护视网膜、缓冲震动的功能。
视网膜是接近黑的深红色，反光很弱，其上面布满感光细胞。
正对眼球中心有一个直径约2mm的黄色区域（折合6度视角），称为黄斑。
黄斑中心有一小凹，称为中央凹，面积约1平方毫米。
视网膜上有两种感光细胞，一种叫做视锥细胞，另一种叫做视杆细胞，均以它们外表的形状命名。
一只眼睛里面大约分别有7百万视锥细胞和1亿两千万视杆细胞。
视锥细胞是像一个玉米的锥形，尖向外，只对较强的光敏感，至少有分别感觉红、绿、蓝三种颜色的视锥细胞存在，因此能够感知颜色；视杆细胞只有一种，因此没有颜色感觉，但灵敏度非常高，可以看到非常暗的物体。
视锥细胞在黄斑里面非常集中，尤其是在中央凹里面最为密集，是产生最清晰视觉的地方。
视杆细胞恰好在黄斑里面最少，除此之外分布的比较均匀，距离中心10～20度的范围内相对集中些。
人眼前面等效与一个比较理想的镜头，其焦距为17mm（物方）和23mm（像方），相对光圈为f/2.1～f/8.4（对应2mm～8mm的瞳孔大小）。
眼球前后直径与像方焦距相同，为23mm，也相当于+43D曲光度。
三、人眼的特性1、衡量人眼分辨力的参数：视力与望远镜的分辨力类似，视力表明人眼能够分辨两个距离很近物体的能力。
通常采用兰道尔环，如图所示，在5m远处观察直径为7.5mm、环粗和开口均为1.5mm的环，此时该开口形成1角分的角度，如果刚好能够分辨，则视力为1.0。
若刚好能够识别比这大一倍的环，则视力为0.5。
2、分辨本领通常我们所说的人眼的视力，是指在明亮环境下，注视点的视力，也叫中心视力。
注视点对应人眼的黄斑，是人眼视觉细胞最密集的地方，因此也是视力最好的地方。
偏离中心2度的角度，则视力下降为1/2，偏离中心10度，则下降为1/10。
这是因为，对于明亮物体，主要是视锥细胞在起作用，而视锥细胞主要集中在大约半径为3度的黄斑里面，外边分布比较稀少，因此分辨本领不佳，在偏离中心20度的角度时，视力不还到0.1。
右图表明视力是如何随角度而变化的，是在亮度为5尼特时的标准特性。
尽管周边视力不佳，但对于运动物体和闪动非常敏感。
例如，直接观察日光灯管的一端，不会看到50Hz的闪动，而用余光观察，一般可以看到闪动。
在比较黑暗的地点，例如在亮度为0.01尼特的情况下，视锥细胞就不再起作用，只能是分布广而相对稀疏的视杆细胞起作用，因此人眼的分辨能力大为下降，中心黄斑部分视力下降到0.05，反而不如黄斑以外（因为中心黄斑几乎没有视杆细胞），非黄斑区域视力基本不变，最好视力在黄斑边缘附近，大约偏离中心15度左右，为0.1。
这时的视力，称为暗视觉。
但由于视杆细胞只有一种，因此是分辨不出物体颜色的，因此我们观察星云时（其表面亮度大多在0.01尼特以下），看不出颜色。
有关视力与亮度之间的关系，是逐渐变化的，见本文章的第四部分。
人眼的这个视觉曲线，是与感觉细胞的密度直接相关的，换句话说，视力曲线上的某一点与视网膜上相应的感觉细胞的密度有换算关系。
从另外一个角度来看，由于在5尼特的亮度情况下人的瞳孔直径约为2.5mm，因此，根据瑞利判据，其理论分辨力为140/2.5=56角秒，这与人眼中心的最佳视力是非常匹配的。
但是，若光线变暗，瞳孔直径会变大，尽管理论分辨能力也会提高，但人眼光学系统不是理想系统，像差会随光圈的增大而加大，不过恰巧人眼的后部感觉细胞在这个时候分辨能力也随之下降，因此感觉不到这样的像差。
这一巧妙的配合，是眼睛在长期进化的过程中适应的。
3、视觉角度人的眼同时可以看到前方物体的角度，称为视角。
从小到大排列，共有5小类：A、单眼视角。
一只眼睛，看正前方，眼球不可转动，头向前方不可动。
则（以右眼为例）上面可见50度，下面70度，左边60度，右边100度。
B、同上，但头可以动。
这样，可以比较完整的表现眼球的视觉范围而把眼框、鼻子的遮挡去掉。
其结果是，上面可见55度，下面75度，左边60度，右边100度。
奇怪的是，左右角度没有变化。
C、同A但为双眼视角。
则上下角度一样（共120度），左右分别为100度（共200度）。
D、同B但为双眼视角。
则上下角度一样（共130度），左右分别为100度（共200度）。
E、单眼视角，眼球可以转动，但头不可动。
则（以右眼为例）上面可见70度，下面80度，左边65度，右边115度。
F、双眼视角。
同上但为双眼，则上下一样（共150度），左右分别为115度（共230度）。
G、注视视角。
双眼，头不可动，眼球可以转动，视觉中心可以到达的范围。
上面40度，下面50度，左右各55度在这些视角中，C代表不经意可以见到的最大范围，用于作为动物本能的“防范”；F代表头不动时可以察觉到的最大范围，用于动物本能的“进攻”。
4、视觉曲线人眼的视觉曲线是指对于不同波长（不同颜色）的光，主观亮度的相对值曲线。
如右图，右边的曲线称为明视觉曲线，是在明亮的环境下（5尼特）的光谱响应。
可以看出，人眼最灵敏的点是在555毫微米的黄绿色光。
对于475毫微米的蓝色光和650毫微米的橙红色光，需要10倍的强度才能引起与这黄绿色光相同的亮度感觉，而对于685毫微米的红色光，灵敏度就更下降到1%了。
左边的曲线，被称为暗视觉曲线，是在0.001尼特以下的亮度下测定的。
可以看出，峰值已经转移到510毫微米的绿色光，相应10%灵敏度的点分别为420毫微米和585毫微米。
这是杆状细胞在起作用。
四、人眼视觉特性与各种外界条件的关系1、视力与亮度的关系视力随着被观测物体的亮度变化是非常显著的。
在一般情况下，视力随亮度的增加而提高。
右图为亮度与视力关系曲线，横轴为亮度（尼特），纵轴为白地黑圈兰道尔环视力。
可以看出，直到3000尼特，视力都在随亮度而上升。
而且，从0.1至300尼特的亮度范围内，视力与亮度的对数成正比（直线关系），这符合韦伯-费希纳定律。
我们往往在看细小物体时要走到窗前就是这个道理。
这也说明，晚间看书写字时，保持一定的照明是非常必要的，避免由于亮度降低而引起的视力下降，进而必须把书本移近眼睛才能看清楚，这样时间长了就会导致近视。