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人类视觉系统的时间响应特性研究

作　者: 徐涛
导　师: 韩峰
学　校: 内蒙古工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 人类视觉 时间特性 延迟响应特性 动态响应特性
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


人类视觉系统的时间响应特性决定了人是否能够得到运动物体的真实影像以及它的实际位置,因此,长期以来受到生物医学、电视电影学、心理学、图像处理等领域的广泛关注。然而,由于视觉影像信号历经的变换、处理机理十分复杂并且对人类的视觉系统进行测试具有一定的难度使得人类视觉系统的时间特性研究一直没有一个准确的定论。前人对视觉系统的时间特性研究大多是指其系统的延迟响应特性,这导致很多争论,甚至很难对一些视觉现象进行解释。而本文在这些研究的基础上指出人类视觉的时间特性包括视觉系统的延迟响应特性和动态响应特性,并且提出了基于系统辨识理论的测试方法。首先,对视觉系统的延迟响应特性的测试采用人眼跟踪运动物体会产生错误定位的原理,通过让受试者追踪运动目标物并对该目标物进行定位的实验方案,利用时间、物体运动速度与物体运动距离三者可以互相换算的关系,将视觉系统的延迟响应时间转化为误定位的距离进行测试,通过大量的实验得到了一个可靠性较高的结果。更重要的是首次提出了人类视觉系统对亮、暗激励的响应延迟时间不同这个概念,并分别进行测试得到视觉系统对亮物体的响应延迟时间大约为74ms,而对暗的物体的响应延迟时间大约为106ms。这一结果完善了人类对视觉系统延迟响应特性的研究内容。其次,以时间可调的脉冲信号作为系统的激励,通过行为实验完成视觉系统对动态亮度信号的响应测试。测试结果揭示了视觉影像的强度按指数关系随时间变化的规律,确定了新影像的建立或旧影像消失的时间历程。然后将该测试结果用数学函数进行拟合从而得到该测试条件下的视觉系统动态响应特性的数学模型,并将该数学模型推广到一般。在掌握视觉系统的延迟响应以及动态响应这两个时间特性之后,通过分析二者的关系发现视觉系统的动态响应过程是造成视觉系统响应延迟的一个原因。同时,运用以上的研究结论成功地解释了运动物体影像模糊的原因、多帧影像融合的机理等长期悬而未决的问题。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 视觉特性研究的概述  9-13
    1.1.1 视觉特性研究的意义和地位  9-10
    1.1.2 视觉特性研究的发展和研究现状  10-13
  1.2 存在的问题及解决方案  13-14
    1.2.1 视觉时间特性研究中存在的问题  13
    1.2.2 本课题中对现存问题的解决方案  13-14
  1.3 本课题的研究意义及目的  14
    1.3.1 课题的研究意义  14
    1.3.2 课题的研究目的  14
  1.4 本论文的主要内容及结构  14-16
第二章 相关基本理论介绍  16-26
  2.1 人类视觉简介  16-20
    2.1.1 人眼的光学构造  16-17
    2.1.2 视觉信息的传递通路  17-18
    2.1.3 视觉信息处理过程  18-19
    2.1.4 感受野  19-20
  2.2 视觉对信息的多层次并行处理  20-21
  2.3 视觉所表现的信息处理特征  21-24
    2.3.1 视觉的动态范围  21-22
    2.3.2 人眼的亮度分辨率  22-23
    2.3.3 图象的对比度  23-24
  2.4 系统辨识理论  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 视觉的延迟响应特性  26-34
  3.1 视觉延迟响应特性的概述  26-27
  3.2 测试原理及方案  27-29
    3.2.1 测试原理  27
    3.2.2 测试方案  27-29
  3.3 测试视觉系统的响应延迟时间  29-30
    3.3.1 测试视觉系统对亮物体响应的延迟时间  29-30
    3.3.2 测试视觉系统对暗物体响应的延迟时间  30
  3.4 测试结果及分析  30-33
    3.4.1 测试结果  30-32
    3.4.2 测试结果分析  32-33
  3.5 本章小节  33-34
第四章 视觉系统动态响应特性  34-48
  4.1 动态特性测试的理论基础  34-35
    4.1.1 系统动态特性的概念  34
    4.1.2 视觉系统的时域动态特性  34-35
  4.2 动态特性测试方案  35-40
    4.2.1 测试方案的提出  35-36
    4.2.2 测试装置及仪器  36-40
  4.3 动态特性的测试及测试结果  40-47
    4.3.1 动态特性的测试  40
    4.3.2 测试结果  40-45
    4.3.3 测试结果分析  45-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章 人类视觉系统的时间特性  48-53
  5.1 人类视觉系统的延迟响应特性与动态响应特性的联系  48-49
  5.2 与视觉时间特性相关的视觉现象及其应用  49-52
    5.2.1 视觉动态响应特性与影像融合  49
    5.2.2 视觉系统的时间特性与电影  49-51
    5.2.3 运动影像的模糊  51
    5.2.4 视觉暂留  51-52
  5.3 本章小节  52-53
第六章 总结与展望  53-55
  6.1 总结  53-54
  6.2 展望  54-55
参考文献  55-58
致谢  58-59
作者简介  59

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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