Zero. 本章预览
概览
第一节.介绍人类视觉系统的重要特性
第二节.介绍光
第三节.讨论成像传感器（imaging sensor）
第四节.介绍图像取样（sampling）和量化（quantization）
第五节.讨论像素之间的基本关系
第六节.介绍主要的数学工具
一、视觉感知基础
1.1.人眼的构造
上图展示了人类眼球的简化版本。这近乎是一个直径约为20mm的球状体，由三层膜围合——角膜（cornea）和巩膜（sclera）、脉络膜（choroid）、以及视网膜（retina）。
脉络膜choroid
这层膜包含血管的网络，将为眼球提供主要的营养来源。在它的最前面，脉络膜可以被划分为睫状体（ciliary body）和虹膜（iris）。虹膜控制进入眼睛的光的数量，其中心的开口——瞳孔 （pupil）可以在直径大概2-8mm之间变化。虹膜的前部包含有眼睛可视的色素（pigment），其后部包含黑色色素。
晶状体lens
晶状体会吸收大约8%的可见光谱，对短波长光有较高的吸收率。
视网膜
当眼球适当地聚焦时，来自眼睛外部的光在视网膜上成像。在视网膜表面分布的分离光接收器提供了图案视觉。这种光接收器分为两类：锥状体和杆状体。
锥状体
数目：600w到700w之间
分布：分布在视网膜上，主要分布在视网膜的中间部分，称为“中央凹”（见上图）。
特点：①对颜色灵敏度高；②人类依靠这些锥状体来充分感知图像细节（每一个锥状体都会连接到自身的神经末端）。
锥状视觉：也叫做白昼视觉或者亮光视觉
中央凹
视网膜上直径约为1.5mm的凹坑。肌肉控制眼球转动，直到感兴趣的物体图像落到中央凹（锥状体数量丰富）上。
杆状体
数目：7500w到15000w（比锥状体高一个数量级）
分布：分布面积较大；几个杆状体连接到一个神经末端（因此减少了这些感知器感知细节的数量）
特点：①没有彩色感觉，在低照明度下对图像较敏感②一般用来给出视野内一般的总体图像。
夜视觉：在白天呈现鲜明色彩的物体，在月光下都没有颜色，就能为此时只有杆状体受到刺激。这个现象叫做夜视觉或者暗视觉。扫描二维码关注公众号，回复： 7596051 查看本文章
锥状体和杆状体的分布数量关系
从上面的总结不难发现，锥状体和杆状体的功能大相庭径。事实上，他们在视网膜上的分布数量关系也大致是呈反相关的（见下图）。在中央凹的锥状体的数量最为丰富，大约为337000。
生活中的经验告诉我们，我们聚焦观察某个物体的细节的时候，往往需要转动眼球到一个合适的角度，这个转动眼球的过程其实就是为了让这个物体成像恰好落到中央凹内。此物体之外的其他物体往往感知会比较模糊，这是因为视网膜其他区域的锥状体数量分布都很少，分布较多的是用以感知物体大致轮廓的杆状体。
1.2.眼睛中图像的形成
人类能观察到不同远近的物体的细节主要依靠的是晶状体。晶状体的厚度是会变化的——用以看到不同远近的物体。
一般地，根据被观察物体的高度h、该物体距离晶状体光心的距离L，我们就可以大致计算出该物体在视网膜上所成图像的高。
正如我们之前所讨论地，视网膜图像主要反射在中央凹区域上。大致流程是：
外界图像-》视网膜成像-》光接收器刺激-》产生感觉-》感觉将辐射能转变为电脉冲-》大脑解码
1.3.视觉错觉
人类感知现象的一个例子是视觉错觉。在错觉中，眼睛填充上了不存在的信息或者错误地感知物体的几何特点。
上图左上：仿佛可以看到正方形的完整轮廓，尽管这在图像中并未画出；
上图右上：仿佛可以看到圆形的完整轮廓，尽管这在图像中并未画出；
上图左下：仿佛下面那条线段更长，尽管这两条线段实际一样长；
上图右下：仿佛这些45度斜线不是平行的（实际上是平行的）。