人眼视觉的传递特性及模型VIP免费

第28卷第1期2002年1月光学技术OPTICALTECHNIQUEVol.28No.1══════════════════════════════════════════════════════════════════Jan.2002文章编号：1002-1582（2002）01-0057-03人眼视觉的传递特性及模型*周燕，金伟其（北京理工大学光电工程系，北京100081）摘要：介绍了国内外对人眼视觉特性及其调制传递函数的研究，对几种典型的人眼视觉模型进行了分析。较之以往采用的具有低通特性的指数型和高斯型，及具有带通特性的Barten模型和复合模型更符合人眼视觉传递特性。在此基础上将两种带通模型和国内外一些典型的试验数据进行了比较研究，得出：Barten模型参数简单，计算方便，但实用的范围较复合模型小。复合模型综合考虑了人眼瞳孔、显示器亮度、视场角、量子效率、积分时间等因素的影响，是一种更全面的反映人眼传递特性的视觉模型。关键词：调制传递函数；视觉模型；传递特性；人眼视觉中图分类号：O438.2文献标识码：AThetransfercharacteristicofhumanvisualsystemandmodelsZHOuYan，JINWei-qi（BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China）Abstract：Thestudiesoftransfercharacteristicandmodulationtransferfunction（MTF）ofhumanvisualsystemareintro-duced.SeveralMTFmodelsareanalyzed.Bartenmodelandcompoundmodelwithband-passcharacteristicaremoresuitableforhumaneyestransfercharacteristic，andaremoresuperiortotraditionalexponentmodelandGaussmodelwhichhavelow-passcharacteristics.Onthebasisofthese，thecomparisonbetweenthetheoreticalvalueandexperimentalvalueshowsthatbothofband-bassmodelsareaccordingwithhumaneyes’experimentaldata.Bartenmodelissimpleandcompoundmodelisconcernedwiththepupilofhumaneye，fieldangle，quantumefficiency，integratingtimeandsoon.Compoundmodelisabettermodelthatcanroundlyreflectthehumaneyes’transfercharacteristic.Keywords：modulationtransferfunctions；humanmodel；transfercharacteristic；humanvision1引言人眼作为一种较理想的图像传感器，是人类70%外界信息的接收通道，但它也存在时间、空间和灵敏度等方面的限制。现代光学与光电成像技术的发展，为扩展人眼视觉特性开辟了技术途径。为了在成像系统与人眼构成的综合成像系统中获得最好的视觉效果，成像系统与视觉之间存在匹配问题，这在低信噪比的夜视系统中更为突出［1］。人们一直试图通过实验测试、分析以及视觉模型化等方法，研究人眼的视觉特性。传递函数已被证明是评价光学/光电成像系统的有效工具，但仅适用于线性平移不变系统。人眼视觉由于视网膜的结构和功能不均匀，通常只有在中央凹附近且工作在阈值附近时，才能近似作为线性平移不变系统。以往人眼视觉的传递函数较多地使用高斯或指数型的低通滤波器模型，但实际在考虑人眼+视网膜条件下，人眼传递函数更接近于带通滤波器［1］，正是这一差别带来实际人眼视觉的一些特性［2，3］。本文在综述典型的人眼视觉实验及其模型化的基础上，重点分析其中几种模型的特点，为进一步研究人眼视觉与成像系统的匹配问题奠定基础。2人眼视觉特性研究的进展2.1人眼视觉特性的确定方法通常，成像系统的传递特性用调制传递函数MTF（f）或对比传递函数CTF（f）来表示，两者可相互转换［1］。对于人眼视觉系统，由于调制传递函数无法直接测定，需采用心理物理学测定阈值的方法，测定使人眼视觉输出Mi（f）达到某个定值K所需要的最低目标调制度M0（f）。通常取1/M0（f）并进行归一化处理后来表示视觉系统的MTF，也称敏感度函数。2.2人眼视觉特性的测试及其模型1955年Flaman［4］首次测量了人眼的调制传递函数，并用指数函数拟合MTF的实验数据，未考虑视网膜影响。1956年Schade［5］将空间光栅用于分析视觉75*收稿日期：2001-06-19资助项目：教育部博士点基金资助项目（202011）作者简介：周燕（1972-），女，北京人，北京理工大学博士研究生，从事红外与光电成像研究。系统的信息传递特性，提出了在阈值信噪比限制...