中国科学技术大学：《计算机视觉》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 视觉的基本知识

第二章视觉的基本知识

第二章 视觉的基本知识

主要内容 人类视觉系统的生理构造和工作方式 ◆神经生理学 认知心理学 视觉系统的物理特性 ◆光度学 ●色度学 视觉系统的几何特性 齐次坐标 ◆射影几何

主要内容  人类视觉系统的生理构造和工作方式  神经生理学  认知心理学  视觉系统的物理特性  光度学  色度学  视觉系统的几何特性  齐次坐标  射影几何

第一节人类生理视觉系统

第一节 人类生理视觉系统

1.1人类生理视觉系统 ●人类所有的感觉当中,视觉具有特别重要 的意义。研究表明,80%以上的外界信息是 由视觉系统所接收、处理和感知的; ●视觉系统所具有的各种功能使我们能够分 辨万物,感知它们的大小、形状、颜色、 亮暗、远近和动静 人类的视觉系统事实上指的就是眼一脑系 统。眼—脑系统在完成上述这些视觉功能 时涉及不同的视觉信息处理过程

1.1 人类生理视觉系统  人类所有的感觉当中，视觉具有特别重要 的意义。研究表明，80%以上的外界信息是 由视觉系统所接收、处理和感知的；  视觉系统所具有的各种功能使我们能够分 辨万物，感知它们的大小、形状、颜色、 亮暗、远近和动静；  人类的视觉系统事实上指的就是眼—脑系 统。眼—脑系统在完成上述这些视觉功能 时涉及不同的视觉信息处理过程

人类视觉的解剖结构 人类的视觉系统由以下四个部分组成: ◆眼球; 是一个相当复杂,精细的光学仪器起到调节适当的光强, 折射率同时外界的三维景物变换成二维的视网膜上的 投影 ●眼底视网膜; 起到光电传感器的作用,吸收光量子输出生物电流 视觉通路 将生物电信号经过平均与会聚转换成一束信号传送到 大脑皮层 ◆大脑皮层视觉区 工作机理非常复杂,还没有被探明

人类视觉的解剖结构 人类的视觉系统由以下四个部分组成:  眼球; 是一个相当复杂,精细的光学仪器,起到调节适当的光强, 折射率.同时外界的三维景物变换成二维的视网膜上的 投影  眼底视网膜; 起到光电传感器的作用,吸收光量子,输出生物电流  视觉通路 将生物电信号经过平均与会聚转换成一束信号,传送到 大脑皮层  大脑皮层视觉区 工作机理非常复杂,还没有被探明

狠球构造 后房 缘带 角膜 虹膜 前订房 结膜 从人眼的构造可知,它的睫状传 许氏管 睫状肌 光路是由以下几部分组成: 晶状体 睫状突 前眼房(角膜、水样液)、 小带纤维 直肌腱 虹膜和瞳孔、水晶体、玻 晶状体后间隙 睫状上皮 终缘 璃体等。 光轴视轴 玻璃体管 玻璃体 视网膜 人类的眼球是一个相当复杂, 精细的光学仪器 巩膜 脉络膜 中央凹 筛板 黄斑 神经和鞘

眼球构造 从人眼的构造可知，它的 光路是由以下几部分组成： 前眼房(角膜、水样液)、 虹膜和瞳孔、水晶体、玻 璃体等。 人类的眼球是一个相当复杂, 精细的光学仪器

眼底视网膜 视网膜包含感光细胞,水平细胞双极细胞和神经节细胞。 ◆感光细胞,即杄体细胞和锥体细胞。锥体细胞是明视器官,它在光 亮条件下发生作用,能分辨细节。共有三种锥体细胞对应三元色杆 体细胞是暗视器官对弱光反应灵敏,在低照明情况下发生作用。但 它不能感受颜色,对精细物象的辨别也没有什么贡献。 水平细胞负责横向联系感光细胞起到平均调和信号的作用 ◆双极细胞锥体细胞和杆体细胞经水平细胞与双极细胞连接。一般情 况是每一个锥体细胞与一个双极细胞连接,这是为了在光亮条件下 便于精细地感受外界的刺激。而杆体细胞往往是几十个连接到一个 双极细胞。这是为了在黑暗条件下能汇集外界微弱的光剌激 神经节细胞其细胞的视觉纤维通向大脑

眼底视网膜 视网膜包含感光细胞，水平细胞,双极细胞和神经节细胞。  感光细胞，即杆体细胞和锥体细胞。锥体细胞是明视器官，它在光 亮条件下发生作用，能分辨细节。共有三种锥体细胞,对应三元色.杆 体细胞是暗视器官对弱光反应灵敏，在低照明情况下发生作用。但 它不能感受颜色，对精细物象的辨别也没有什么贡献。  水平细胞.负责横向联系感光细胞,起到平均调和信号的作用.  双极细胞.锥体细胞和杆体细胞经水平细胞与双极细胞连接。一般情 况是每一个锥体细胞与一个双极细胞连接，这是为了在光亮条件下 便于精细地感受外界的刺激。而杆体细胞往往是几十个连接到一个 双极细胞。这是为了在黑暗条件下能汇集外界微弱的光刺激.  神经节细胞.其细胞的视觉纤维通向大脑

视觉通路 第一视觉通路 现网顾 作用主要 左 第二视觉通路 上丘 作用微小 外膝体 丘脑枕 光交叉:形成立体视差 视皮层 外膝体:作用尚不清楚, 28 与形状\深度\运动检测 有关 视皮层

视觉通路 第一视觉通路 作用主要 第二视觉通路 作用微小 光交叉:形成立体视差 外膝体:作用尚不清楚, 与形状\深度\运动检测 有关

大脑皮层视觉区 大脑皮层由约1010个细胞组成.根据功能分为若 干区。与视觉有关的有: 17区:称为主视觉区起到景物的光学特性处理作用 ●18、19区:对二维的特征形状、移动等进行处理, 称为相关视觉区 ●20、21区:视觉的判断等高层处理。 ◆大脑皮层的工作机理非常复杂,目前有关它的工作 过程仅能知道的是一切意识是和神经元的激活与 抑制有关,因此有必要进一步对神经细胞单元作 一定的研究

大脑皮层视觉区  大脑皮层由约1010个细胞组成．根据功能分为若 干区。与视觉有关的有：  17区: 称为主视觉区,起到景物的光学特性处理作用．  18、19区：对二维的特征(形状、移动等)进行处理， 称为相关视觉区.  20、21区：视觉的判断等高层处理。  大脑皮层的工作机理非常复杂,目前有关它的工作 过程仅能知道的是一切意识是和神经元的激活与 抑制有关，因此有必要进一步对神经细胞单元作 一定的研究

人类视觉系统的组成 人类视觉的眼一脑系统看成一个有生命的光学变换器和信 息处理系统,可分为三个部分。第一部分是光学系统,由 于有关的神经活动最少,因此最为简单;第二部分是视网 膜。它把光信号转变成电信号,并进行某些细胞一级的处 理。第一、第二两部分都在眼睛里。最后一部分是视觉信 息处理,它实质上是代表从视网膜到大脑皮层的视觉通路 上所完成的复杂处理的统称。 在大脑和到大脑的通路中 在眼中 输入图像 光学系统 视网膜 电信号 视觉信息处理 感知 传导 理

人类视觉系统的组成 人类视觉的眼—脑系统看成一个有生命的光学变换器和信 息处理系统，可分为三个部分。第一部分是光学系统，由 于有关的神经活动最少，因此最为简单；第二部分是视网 膜。它把光信号转变成电信号，并进行某些细胞一级的处 理。第一、第二两部分都在眼睛里。最后一部分是视觉信 息处理，它实质上是代表从视网膜到大脑皮层的视觉通路 上所完成的复杂处理的统称。 光学系统 视网膜 视觉信息处理 感知 在大脑和到大脑的通路中 在眼中 输入图像 光信号 电信号 传导 处理