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 第二节 视觉物理学特性

第二节视觉物理学特性

第二节 视觉物理学特性

物理学与计算机视觉 ● 光学特性是物体的一种固有的属性，它的物理本质 是物体表面的能谱的辐射。 亮度是人的主观心理的感觉，这种感觉是由物体能 谱的辐射引起的，可以由物理量来度量. 研究这种辐射与亮度之间关系的物理学分支就是光 度学 色彩是物体表面不同频谱的能量辐射引起的主观心 理上的感觉 度量客观的辐射与主观色彩感觉的学科是色度学， 光度学和色度学是分析图像特性的重要依据

物理学与计算机视觉  光学特性是物体的一种固有的属性，它的物理本质 是物体表面的能谱的辐射。  亮度是人的主观心理的感觉，这种感觉是由物体能 谱的辐射引起的,可以由物理量来度量.  研究这种辐射与亮度之间关系的物理学分支就是光 度学  色彩是物体表面不同频谱的能量辐射引起的主观心 理上的感觉  度量客观的辐射与主观色彩感觉的学科是色度学.  光度学和色度学是分析图像特性的重要依据

Examples: Sonnet for Lena Sonnet for Lena 0小e【th.yon lie销n行场相ed Odea【a.r hennty in se wnl 鞋#ard setimes to destibe it laet I thenght the entire w时1ng 鞋ly your portrait1ooue有ae Alan!月t轴.whnu【tried to tse VQ I fond thnt your cheels belong to ouly you. Your silky hiair rontains a thousad lines Hand to matih with wms of diecrete coaines And for yonr lip,smnal and tactnal 2w1 CLEAN RINS 2w1 CLEAN RINS Original Image Shape Image Reflectance Image Marshall F Tappen William T Freeman,Edward H Adelson, Recovering Intrinsic Images from a Single Image,NIPS'02

Examples: Marshall F Tappen ,William T Freeman, Edward H Adelson, Recovering Intrinsic Images from a Single Image, NIPS’02

Examples: Input Grey World (9.3) Grey Edge(3.o°) Gen Gamut (6.2) Rosenberg (4.2) Proposed(1.8) With general prior(2.0) With indoor prior(3.8) Ayan Chakrabarti,Keigo Hirakawa,and Todd Zickler. Color Constancy with Spatio-Spectral Statistics, TPAMI,2011

Examples: Ayan Chakrabarti, Keigo Hirakawa, and Todd Zickler. Color Constancy with Spatio-Spectral Statistics, TPAMI,2011

1.1光度学 ·光度学是研究引起光感的可见段电磁波的能量与人 的主观亮度的定量关系的科学。 物体表面的能量通过辐射进入人的视觉系统，通过 视觉系统中的传感细胞刺激大脑皮层产生光的感觉。 在统计意义上，这种光的感觉与辐射量之间存在关 系，可以由物理量来度量

1.1 光度学  光度学是研究引起光感的可见段电磁波的能量与人 的主观亮度的定量关系的科学。  物体表面的能量通过辐射进入人的视觉系统，通过 视觉系统中的传感细胞刺激大脑皮层产生光的感觉。  在统计意义上,这种光的感觉与辐射量之间存在关 系,可以由物理量来度量

辐射源强度的度量 一个物体能够发射或反射一定波长的电磁波，形成了 电磁波形式的能量辐射。据物理学定义，它的辐射能 力是可以用单位时间内辐射电磁波能量来度量.它与 电磁波波长入有关，因此可表示为()，称为能谱分布函 数，一个辐射源的各段波长电磁波总辐射能可表示为： P= r(几)d ·有关幅射源强度的两个物理量是辐射率和辐射强度 ·辐射率 S为辐射源表面积 dp M= •辐射强度 dS 2为以辐射源为中心的立体角 dp dg

辐射源强度的度量  一个物体能够发射或反射一定波长的电磁波，形成了 电磁波形式的能量辐射。据物理学定义，它的辐射能 力是可以用单位时间内辐射电磁波能量来度量．它与 电磁波波长λ有关，因此可表示为r(λ),称为能谱分布函 数,一个辐射源的各段波长电磁波总辐射能可表示为：  有关幅射源强度的两个物理量是辐射率和辐射强度  辐射率 S为辐射源表面积  辐射强度 Ω为以辐射源为中心的立体角 0 P r d ( )    =  dP M dS = dP I d = 

光感的强度度量 发射电磁波的能量源可称为光源。光感的强弱度 量与辐射源有关，它不仅与波长入有关，而且与 光源物体上不同的位置(X,y)和感受的时间t有关、 可用c(X,yt,入)来表示。 ·人们对于光源的接受程度可用一个与光波有关的 称为视见函数Φ()来表示。 因此视觉器官所接受到的光源的明暗感觉可用 F(X,y,t)表示 F(x,y,t)=C(x,y,t,A)()d 般F称为光通量，它是光源引起的光感强弱的 度量.单位为流明

光感的强度度量  发射电磁波的能量源可称为光源。光感的强弱度 量与辐射源有关，它不仅与波长λ有关，而且与 光源物体上不同的位置(x,y)和感受的时间t有关、 可用c(x,y,t,λ)来表示。  人们对于光源的接受程度可用一个与光波有关的 称为视见函数Φ(λ)来表示。  因此视觉器官所接受到的光源的明暗感觉可用 F(x,y,t)表示  一般F称为光通量，它是光源引起的光感强弱的 度量．单位为流明。 0 F x y t C x y t d ( , , ) ( , , , ) ( )     =  

视觉中的常用度量 发光率，定义为光源的单位面积光通量，单位勒克斯 (流明/米2) dF M= ds ● 发光强度，定义为单位弧度角发射的光通量，单位为 流明/立体弧度 dF I= dg 照度，定义为照射到某一物体表面的单位面积光通 量，单位勒克斯(Lux) dF E= ds

视觉中的常用度量  发光率,定义为光源的单位面积光通量,单位勒克斯 (流明/米2)  发光强度,定义为单位弧度角发射的光通量,单位为 流明/立体弧度  照度,定义为照射到某一物体表面的单位面积光通 量,单位勒克斯(Lux) dF M dS = dF I d =  dF E dS =

视觉中的常用度量 亮度是用来描述所看到物体表面的明亮程度，若 物体的表面称为发光面，亮度D是单位发光面在 观察者方向上看到的发光强度。设观察方向角为 0, dI B= cos a ds LZZZ12367AJ7

视觉中的常用度量  亮度是用来描述所看到物体表面的明亮程度，若 物体的表面称为发光面，亮度D是单位发光面在 观察者方向上看到的发光强度。设观察方向角为 α, cos dI B dS = 

1.2成像物理学 描述光在物体表面的反射物理特性，即光从光源到 达物体表面，再从物体表面反射到图像平面，形成 图像的过程和行为. 成像几何确定场景点在图像平面上的位置，成像物 理学确定场景点在图像平面上的亮度

1.2 成像物理学  描述光在物体表面的反射物理特性，即光从光源到 达物体表面，再从物体表面反射到图像平面，形成 图像的过程和行为.  成像几何确定场景点在图像平面上的位置，成像物 理学确定场景点在图像平面上的亮度