光学技术OPTICALTECHNIQUE第35卷第3期2009年5月Vol.35No.3May2009文章编号:100221582(2009)0320334204Ξ人眼对比度敏感视觉特性及模型研究姚军财1,石俊生2,杨卫平2,申静1,黄小乔2摘要:人眼视觉系统特性是图像显示、处理、理解等技术的重要依据,通过实验测试和理论分析研究人眼的视觉特性,使人眼视觉特性模型化,对促进光电成像技术的发展和应用具有重要的作用。结合前人拟合人眼对比度敏感函数和理论提取其数学模型的经验,对用CRT显示器显示目标光栅,在暗室环境下测量三种平均亮度的人眼对比度敏感数据采用线性调制作用下的指数形式的方法进行了拟合,并从理论上得出了一种新的CSF数学模型。通过与国外拟合结果的对比,表明此模型是一种更好的人眼对比对敏感视觉特性模型。关键词:人眼视觉系统特性;对比度敏感函数;阴极射线管显示器;空间频率;阈值中图分类号:O432.2;TP334文献标识码:AResearchofcontrastsensitivitycharacteristicsandmodelofhumanvisionsystemYAOJun2cai1,SHIJun2sheng2,YANGWei2ping2,SHENJing1,HUANGXiao2qiao2(1.ShanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,China)(2.YunnanNormalUniversity,Kunming650092,China)Abstract:Thecharacteristicsofhumanvisionsystem(HVS)arethebasisforimagetechnologyofdisplaying,processingandunderstanding.Studyingthevisualcharacteristicsthroughexperimentaltestandtheoreticalanalysistocausethevisualchar2acteristicssimulationpromotesthedevelopmentandapplicationofphotoelectricityimagerytechnology.Inthismeasurement,goalgratingsaredisplayedonCRTmonitor.Contrastsensitivitytoluminancegratingswiththreekindsofaveragebrightnessunderthedarkenvironmentismeasured.AccordingtotheexperienceofformerfittingCSFs使人眼视觉特性模型化一直吸引着视觉和图像技术的研究者们。目前国际上已有很多人眼对比度敏感视觉特性的研究和应用的相关报道,报道表明基于对比度敏感视觉实验数据的人眼传递函数模型主要分为低通滤波器的指数模型和高斯模型以及带通滤波器的Barten模型和复合模型,且带通滤波器模型更符合人眼的视觉传递特性4—9。但是以上得出模型的对比度敏感数据均是采用光学装置产生条纹和精确控制条纹对比度的方法测量得出的,其实验系统设计复杂,对比度控制不方便;且得出的数学模型均不能准确的与实验数据一致。随着计算机、网络和数字技术的发展,显示器成为信息最主要的载体,基于显示器的图像技术有着更广泛地应用,所引言0人眼作为一种较理想的图像传感器,是人体接收外界信息最多的信息通道,但也受时间响应、空间响应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,特别是利用人眼对比度敏感视觉特性及模型在出1—3。对比度敏感是描述人眼视觉系统空间特性的主要指标之一,对比度敏感函数(CSF)是反映不同条件下的对比度敏感与空间频率之间的关系。通过实验测试和理论分析研究人眼对比度敏感视觉Ξ收稿日期:2008207207E2mail:yjc4782334@yahoo.com.cn基金项目:国家自然科学基金(10447005);陕西理工学院人才引进计划资助项目(SLGQD0719)作者简介:姚军财(19792),男,湖北人,陕西理工学院讲师,硕士,从事视觉光学和图像处理方面的研究。以,用显示器测量人眼对比度敏感数据并研究其模型有着重要的实际应用价值10—14。到目前为止,用显示器测量人眼对比度敏感数据并研究其模型的比较少。Nadenau在2000年研究图像压缩算法时,用显示器对CIELAB、YCrCb和LMS三种不同色空间的亮度CSF进行了测量和拟图像显示卡显示的图像,同样只能准确测量数字驱动值RGB为整数0～255时所对应显示图片的亮度值,对于插入的RGB值为小数时,显示器虽然能较准确的显示颜色和亮度,但是亮度计无法测量到第三位小数的亮度值,以致无法准确获得RGB值间隔最小0.25时的亮度差值Lmax-Lmin。则要用显示器测量人眼对比度觉察阈,①精确控制显示器上显示光栅条纹的亮度及对比度值;②显示器可以实现的对比度要低于人眼阈值;③实验需要在“中期”内才能完成,显示器必须在“中期”内精确控制。本实验根据显示器亮度输出...