人眼对比度敏感视觉特性及模型研究

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。

正常眼激光视觉对比敏感度曲线的测定

介绍了124只正常眼视觉对比敏感度(CSF)曲线的测定方法。结果表明正常CSF曲线为一倒“U”型,峰值为4周/度,并受年龄影响。36岁～45岁中年组CSF最高。

周围环境对人眼对比度敏感视觉特性的影响

采用同一设置的阴极射线管显示器显示目标光栅,测量了在暗室、3种常见照明灯光和室内自然环境条件下的人眼对比度敏感觉察阈值,获得了日常生活环境下的人眼对比度敏感函数,测量结果与国外测量结果进行了比较和讨论,全面地研究了人眼对比度敏感视觉特性受环境亮度的影响。

CIE L*a*b*色空间色调角对比敏感度函数研究

为获取人眼视觉在均匀颜色空间下的空间频率响应特性并构建其模型,在CIE 1976 L*a*b*色度系统下,对色调角对比敏感度函数(SH)进行了测试研究.采用校准的彩色显示系统,对色调角正弦波变化的图像序列进行显示,经大量视觉观察实验,获取了人眼在12种色调角中心下的对比敏感度函数曲线.结果表明,在不同色调角中心下,色调角对比敏感度函数存在差异,这种差异与人眼对不同色调的辨别能力紧密相关.基于测试数据,构建了色调角对比敏感度的数学函数模型.

基于CRT显示器的人眼对比度敏感测量

根据显示器亮度输出特性,采用线性插值的方法,提出一种通过精确控制阴极射线管(CRT)显示器上的目标光栅的亮度和对比度来测量人眼亮度对比度敏感觉察阈值的方案,并且通过用10bits显卡显示器进行实验测试,获得了人眼亮度对比度敏感觉察阈值。

基于空间频率通道的弱视眼与正常眼对比敏感度的差异分析

背景对比敏感度（cs）作为弱视诊疗手段之一在临床中已广泛应用，但其与空间频率通道之间的相互影响还有待研究。目的比较儿童弱视眼与正常眼的CS，通过空间频率通道探讨弱视眼cs缺损的原因。方法采用OPTEC6500型视功能测试仪对166眼正常眼和143眼弱视眼进行CS测量，通过主成分分析法和非正交旋转法推导空间频率通道的调谐曲线，由半高宽法计算通道带宽，比较通道数目和通道带宽，对弱视眼和正常眼的CS进行差异分析。空间频率通道的有效性采用43眼弱视眼cs数据进行交叉验证。结果在空间频率为1．5、3．0、6．0、12．0、18．0cpd时，弱视眼CS分别为：36．35±21．40、50．33±33．46、46．88±41．72、16．24±17．26、4．67±5．79；正常眼CS分另1为：49．49±24．69、87．23±40．87、93．18±51．99、36．63±24．72、15．70±13．87（H=27．83、66．61、68．34、78．23、89．88，P〈0．05）。弱视眼和正常眼的CS存在三个空间频率通道；在空间频率峰值为3．0、6．0、12．0cpd时，正常眼的通道带宽分别为1．03、1．02、0．99 octaves，弱视眼的通道带宽分别为1．04、1．01、0．73octaves。结论弱视眼cs的缺损可能由对应空间频率通道带宽的缩小引起。

知觉学习治疗大龄弱视患者的疗效观察

目的观察知觉学习提高大龄弱视患者视力和对比敏感度(contrast sensitivity,CS)的临床疗效。方法选择60例弱视患者进行知觉学习,训练前分别测量健眼和弱视眼的最佳矫正logMAR视力和7组空间频率对比敏感度,然后遮盖健眼对弱视眼进行知觉训练,每天训练1次,每次约30 min。以10 d为一个疗程,一个疗程结束后再对健眼和弱视眼分别进行矫正后logMAR视力检查和对比敏感度测试。结果训练前健眼logMAR视力0.020 0±0.105 0,训练后健眼logMAR视力0.004 4±0.099 6,差异有统计学意义(P=0.023 0);训练前弱视眼logMAR视力0.532 7±0.381 8,训练后弱视眼logMAR视力0.443 9±0.304 4,差异有统计学意义(P=0.000 0)。健眼训练前后7组空间频率对比敏感度均无统计学差异,弱视眼训练前后0.5、1、2所对应的空间频率对比敏感度差异无统计学意义,4、8、12、16所在空间频率对比敏感度差异有统计学意义(P<0.05)。≤12岁的弱视患者,健眼和弱视眼7组空间频率对比敏感度训练前后差异均无统计学差异;>12岁弱视患者,健眼训练前后7组空间频率对比敏感度仅12、16所在空间频率对比敏感度差异有统计学意义(P<0.05),而弱视眼训练前后除空间频率2所在对比敏感度外,其他6组差异有统计学意义(P<0.05)。结论知觉学习能显著改善弱视患者的各空间频率对比敏感度和视力,显著提高弱视眼的对比敏感度辨别能力,尤其是高空间频率对比敏感度,同时对健眼也有一定程度的改善。但该学习更适用于配合较好的大龄弱视患者。

LCH色空间视觉彩色频率响应特性研究

在回顾视觉频率响应研究状况的基础上,以对比敏感度函数CSF为基础,在LCH色彩空间中,经过视觉观察实验,获取了人眼视觉系统对明度、彩度和色调角的频率响应(CSF函数)。研究结果对彩色视觉相关的图像处理、传播、压缩、图像质量评估等具有重要意义。

妊娠高血压疾病眼底病变患者对比敏感度变化情况

目的:观察妊娠高血压疾病患者矫正视力及对比敏感度情况。方法:98例妊娠高血压疾病患者进行矫正视力,眼底检查及空间敏感度为1.5,3.0,6.0,12.0,18.0 c/d时的对比敏感度检测。正常对照组选取同期在产科门诊就诊的孕妇50例。妊娠高血压疾病患者与正常对照组患者矫正视力及对比敏感度比较采用两独立样本t检验;妊娠高血压疾病患者矫正视力与对比敏感度之间的相关性采用spearman相关性检验。比较眼底早期患者与眼底晚期患者的对比敏感度情况。结果:妊娠高血压疾病患者矫正视力及对比敏感度均比正常对照组降低(P<0.01)。妊娠高血压疾病患者矫正视力与对比敏感度各个空间频率均相关(P<0.01),其中矫正视力与空间频率为6.0 c/d时的相关性最大(r=0.87)。眼底病变晚期患者比早期患者各空间频率对比敏感度均下降(P<0.01)。结论:妊娠高血压疾病患者矫正视力及对比敏感度均降低,晚期眼底病变对比敏感度下降更明显,矫正视力与空间频率为6.0 c/d时的对比敏感度相关性最大。对比敏感度可比视力检查更全面地评估妊娠高血压患者视网膜功能受损的情况。

基于空间频率响应的印刷品清晰度检测

利用CCD图像捕获设备,把印刷测试图转换为数字图像,采用基于倾斜边缘梯度分析的空间频率响应检测算法,测量获得了印刷复制系统的空间频率响应特性,并把经过人眼视觉系统滤波后得到的空间频率响应曲线内的面积作归一化处理后,所获得的测量值作为清晰度质量描述因子。实验结果表明,清晰度质量描述因子能较好地反映印刷品的清晰度复制质量,提供了一种新的客观、定量检测印刷品清晰度的方法,为实现印刷品质量的自动化检测与评价提供了有力的技术支持。

对比敏感度的影响因素分析

目的探讨亮度、眩光、空间频率、年龄和屈光不正度对对比敏感度的影响。方法用OPTEC6500对比敏感度仪模拟四种状态（85 cd／m^2无眩光、85 cd／m^2有眩光、3 cd／m^2无眩光和3 cd／m^2有眩光），对402例患者进行对比敏感度检查．使用SPSS11．5统计软件对数据进行整理。结果①在85 cd／m^2和3 cd／m^2环境下，分辨低、中空间频率（1．5 c／d，3．0 c／d，6．0 c／d）物体时，有无眩光其对比敏感度的差异有统计学意义（P〈0．05）。②在分辨中、高空间频率（6．0 c／d，12．0 c／d，18．0 c／d）的物体时。不同亮度（85 cd／m^2和3 cd／m^2）对比敏感度的差异有统计学意义（P〈0．05）。③对于低度、中度及高度的近视患者来说．在85 cd／m^2无眩光、85 cd／m^2有眩光、3 cd／m^2无眩光、3 cd／m^2有眩光四种环境下，各种空间频率造成的对比敏感度的差异均有统计学意义（P〈0．05）。④对于各种屈光不正度的近视患者来说．在以下情况时屈光不正度造成的对比敏感度的差异有统计学意义：在85 cd／m^2无眩光状态下，空间频率为12．0 c／d的视标：在3 cd／m^2无眩光状态下，空间频率为6．0 c／d的视标：在3 cd／m^2有眩光状态下．空间频率为12．0 c／d和18．0 c／d的视标。（固在85 cd／m^2无眩光状态下，不同年龄（11-20岁，21～30岁，31～40岁，41～50岁）的患者．分辨不同空间频率的视标时，差异均有统计学意义（P〈0．05）。结论年龄、亮度、眩光、空间频率和屈光不正度五个因素均会在某些情况下对对比敏感度有不同程度的影响。

人眼明度视觉对比敏感度特性测量

目的研究人眼明度视觉感受野“中心-周边”的拮抗特征。方法设计心理物理实验,测量视觉感知颜色空间CIELAB明度轴上5个明度样本在11个空间频率上的对比敏感度数据;分别采用一元分析法和主成分分析法对实验采集数据进行分析,对比不同明度视觉、空间频率以及对比敏感度阈值之间的函数关系。结果一元分析表明,5个明度样本的对比敏感度曲线表现为带通特性,明度值越高带通特性越明显;主成分分析表明,以前2个主成分为新变量,可描述人眼视觉感受野特性。结论人眼视觉在低频1~6 cpd时表现出了“中心-周边”环绕的阶调传递特征;在高频时人眼明度CSF与亮度CSF相似,随着空间频率的升高,人眼视觉对比敏感度降低。

用LCD显示器测量人眼亮度对比度敏感视觉特性

根据LCD显示器亮度的均匀性和显示光栅对比度的稳定性实验分析,提出了一种采用LCD显示器显示光栅测量人眼对比度敏感视觉特性的实验方法,并测量了48位青年对象对3种平均亮度光栅的对比度视觉特性,且与目前有代表性的测量方法和结果进行了对比分析。结果表明该测量方法是一种有效、实用和简便易行的人眼对比度敏感视觉特性测量方法。

基于对比敏感度的DASH客户端码率选择算法研究

基于带宽估算的码率选择算法具有带宽利用率高的优点,但是同时也存在容易受网络波动影响造成计算出的目标码率出现瞬时峰值而造成带宽浪费的问题。针对于此,该文提出一种基于人眼对比敏感度特征的码率选择算法,在客户端利用人眼对比敏感度模型计算当前观看条件下人眼截止空间频率,选择服务器中和截止空间频率差的绝对值最小视频分片对应的码率作为目标码率。和基于带宽估算选择目标码率的方法进行对比实验,测试二者在不同视角内计算的目标码率,得到两者的码率计算结果阶梯图。实验结果表明,在视角为5o到15o情况下,所提方法较带宽估计方法在确保视频效果前提下能够有效节约带宽。

对比敏感度、视锐度与目标识别的相关性研究

对12名视力正常受试者的常规视力、5个对比水平处(92％、52％、30％、22％和11％)的对比视力和7个空间频率处(0.5、1.0、1.8、3.7、9.2、29.1和43.6 cpd)的对比敏感度以及他们对3种视角(30′、20′、10′)不同对比度的飞机、登舰降落圈、“C”字符号图形的辨认正确率进行测量。测量数据输入微机行多元相关分析。结果显示:常规视力与上述图形辨认无相关性;对比视力与2个图形辨认(20′视角的降落圈,10′视角的“C”字符)有显著相关;对比敏感度函数与飞机、降落圈和10′视角“C”字符图形辨认有显著相关。结果提示,把对比敏感度函数作为预示识别低对比和较大目标的能力有意义;但作为人员筛选指标的具体使用还需进一步探讨。

基于显示器特性的彩色对比敏感度测试

为了获得人眼视觉特性并直接指导工程设计和工效学评价等应用,基于显示器广泛使用的RGB颜色空间,提出了一种彩色对比敏感度定义。首先,生成了彩色对比敏感度阈值测量方法,然后,采集了12名被测试者先后两次每次3个颜色变量10个空间频率的彩色对比敏感度阈值。最后,通过Pearson检验分析先后两次测量结果的相关性,同时绘制出该人群R、G、B三种颜色变量彩色对比敏感度曲线。先后两次测量结果显著相关,R、G、B三种颜色变量对比敏感度曲线变化趋势相似,在空间频率为0.1和0.2cycle/degree时,分辨阈限显著升高,且R变量分辨阈值整体高于G变量和B变量分辨阈值。测量方法稳定可靠,在极低空间频率时,被测试者分辨阈限较高,对红色核心颜色差异分辨力较弱。

人眼明度视觉空间频率传递特性的研究

为描述人眼视觉系统对空间复杂颜色刺激的信息处理机制,研究人眼视觉系统空间频率信息传递的多通道特性.设计心理物理实验,测量人眼视觉系统在感知均匀色空间CIELAB明度通道上的对比度敏感度数据.实验选取明度轴上5个明度值作为颜色样本,制作明度对比度随正弦波频率调制的图像刺激序列,挑选正常视觉观察者,采集5个明度样本的12个空间频率的对比度敏感度数据.对实验数据进行相关性分析发现:单个明度样本的不同空间频率对应的观察值之间是非线性相关的;随着明度样本数量增多,观察值之间的线性相关性增强.因此,人眼视觉系统对明度颜色通道的信息处理机制可用线性模型描述;明度颜色通道的空间频率传递特性可用3条空间频率调谐曲线表征;3条空间频率调谐曲线作用的频段不同,峰值不同,表现了人眼视觉系统具有不同的空间频率感受野.

全视系统空间MTF测试系统设计

目的 :介绍一种用VB程序编制的快速、简便、有效的全视系统黑白和色觉空间调制传递函数 (MTF)测量系统设计方法。方法 :按照调制传递函数MTF定义和Weber定律 :采用矩形条纹作为视标 (矩形条纹由VB编程实现 )。对比度由计算机的像素灰度级别变化决定。将MTF的范围按对数等间隔分成 13档 ,然后按公式分别计算每一档对应的前景和背景的灰度值。空间频率SF的设计由视标宽度、视标和被测者距离所决定。结果和结论 :在计算机显示屏上显示出各种空间频率和各种对比度的矩形条纹 (并保持它们平均亮度不变 ) ,条纹分黑白、红、绿、蓝四种 ,作为测量全视系统黑白和色觉空间调制传递函数 (MTF)的视标。空间频率从 3cpd到 47.5cpd ,分 13档 ,按对数等份 ,沿X方向改变 ;MTF也分 13档 ,沿Y方向改变。用本视标初步检测了 2 0只正常眼 ,所得结果和文献报道相似 ,均呈带通型。但本研究应用方波条纹 ,因为其边缘能增强视知觉 ,使得视觉系统感到暗区更暗 ,亮区更亮 ,而测量的MTF应包括这种边缘增强效应。另外 ,在相同空间频率下 ,黑白全视系统MTF与绿色MTF相差不大 ,而红色MTF与绿色MTF、黑白MTF相比 ,MTF值降低 ;蓝色MTF曲线与上述三种比较 。

基于频谱分析的光源闪烁评价方法

针对照明光源普遍存在的闪烁现象,提出了一种基于频谱分析的闪烁评价方法。把时变光信号进行傅里叶变换得到其频域内的功率谱,并通过与人眼视觉对比敏感度相匹配的带通滤波器进行滤波,最后经傅里叶逆变换得到调制后的瞬态光信号波形,据此定义闪烁度来定量表征闪烁程度的大小。对几种典型的光源进行检测并计算其闪烁度,结果与已有实验结论相吻合。该方法结合视觉敏感特性对现有评价方法进行了改进,实现了对光源闪烁的客观度量,给照明优化设计和照明行业标准建立提供了有效借鉴。

人眼亮度和色度对比敏感视觉特性的测量及其模型研究

为了探讨人眼对比度敏感视觉特性,利用显示器显示11种空间频率、平均亮度为10、60和90cd/m2的目标光栅,设计实验测量了120名青年的人眼亮度和色度对比敏感度数据,并采用最小二乘法对测量数据进行了分析和拟合,提出了一种多项式调制下的指数形式的人眼亮度和色度对比敏感视觉特性的数学模型,且与国内外典型的模型进行了对比分析。结果表明:随着空间频率f的增加,人眼对比敏感度先增加后减小,当f在3cpd^4cpd(周/度)时,人眼最为敏感,其与目前典型的视觉模型基本一致。表明提出的测量方法是有效的、可行的,提出的视觉模型具有一定的科学性;且该测量方法操作简单,视觉模型计算复杂度低,在实际应用中优于典型的测量方法和视觉模型,具有一定的参考价值。