人类视觉感知

人类视觉感知是眼睛和大脑如何将入射光转化为亮度、颜色、深度和形式的体验，其局限性塑造了成像和图形系统的设计。

Definition

人类视觉感知是视觉系统编码和解释光线以产生视觉场景感知的生理和认知过程的集合。

Scope

本主题涵盖眼睛的光学、感光细胞和视网膜、明暗适应、对比敏感度和空间频率响应、深度和运动感知，以及用于测量感知阈值的心理物理学方法。

Core questions

• 眼睛如何在广泛的强度范围内感知光线？
• 视觉系统能分辨出哪些空间和时间细节？
• 亮度和对比度是如何被感知而不是被测量的？
• 如何从二维视网膜图像中恢复深度？

Key concepts

• 感光细胞和视网膜
• 明暗适应
• 对比敏感度
• 空间频率响应
• 深度和运动感知
• 心理物理阈值

Key theories

适应和对比编码

视觉系统适应当前的光照水平，主要响应相对对比度而非绝对强度，这使得视觉能够在多个数量级的亮度范围内工作，并推动了基于对比度的图像度量。

对比敏感度函数

对空间模式的敏感度随空间频率而变化，在中等频率处达到峰值，在精细细节处下降，这种带通响应为显示分辨率选择和感知图像质量度量提供了信息。

Clinical relevance

对感知的了解推动了显示器的分辨率、亮度和帧率、基于感知的图像和视频压缩、为减少不适而设计的虚拟和增强现实，以及图像质量评估。

History

19世纪的心理物理学建立了刺激与感觉相关的定律；20世纪的工作描绘了视网膜生理学和对比敏感度，这些发现日益为数字成像、压缩和显示工程提供了信息。

Key figures

• Brian Wandell
• Stephen Palmer

Seminal works

• wandell1995
• palmer1999

Frequently asked questions

为什么我们既能在昏暗的月光下也能在明亮的阳光下看清东西？

视觉系统会根据环境光水平调整其敏感度，并响应相对对比度而非绝对亮度，使其能够在极大的光强度范围内工作。

感知如何影响图像压缩？

因为眼睛对某些细节的敏感度远高于其他细节，所以压缩可以丢弃视觉系统几乎察觉不到的信息，从而在几乎不损失感知质量的情况下实现大幅度的大小节省。