視覺感知特性 【1】人類視覺系統的信息處理機制的4個特性

         大約有一個月沒有寫博客了,毫無疑問這就代表我有一個月沒有寫到新東西了!!!最近接受師弟的邀請去一家公司兼職,去了才發現自己好多不會好多不懂的東西,可惜沒辦法說“這個我不會”!哎。。。還有就是最近需要靠科二,心裏也是很擔心,我心態很不好,到這種壓力大的關鍵時刻身體就感冒了。或者是我放縱的放鬆導致自己感冒。現在該好好生活啦。加油,我會正常的。

       這篇博客是視覺感知特性,這是因爲在以後的研究中可能會與這個有很大的關係。我給自己找的一個方向就是根據人類視覺特性壓縮視頻,首先第一步就是了解什麼是視覺感知特性,然後如何用數學方法描述視覺感知特性,最後是如何將視覺感知特性融入我所研究的方向中,這裏就是我的入門,什麼是視覺感知特性!!!

       視覺感知特性的全稱呼是:人類視覺系統感知圖像信息的特性

       首先便是這人類視覺系統(the Human Visual System, HVS),視覺信息的處理始於人眼,主要由角膜、虹膜、晶狀體及視網膜組成,如下圖所示:


人類視覺系統的信息處理機制是一個高度複雜的過程,科學家們從生物學、解剖學、神經生理學、心理物理學等方面做了大量的研究,這裏主要說明視覺關注、亮度及對比敏感度、視覺掩蓋、視覺內在推導機制這四個特性。

(1)視覺關注:在紛繁複雜的外界場景中,人類視覺總能快速定位重要的目標區域並進行細緻的分析,而對其他區域僅僅進行粗略分析甚至忽視。這種主動選擇性的心理活動被稱爲視覺關注機制(Visual Attention)。視覺關注可由兩種模式引起:其一是客觀內容驅動的自底向上(bottom-up)關注模型;另一種是主觀命令指導的自頂而下(top-down)關注模型。

        自底向上關注主要跟圖像內容的顯著性相關。心理學研究發現,那些與周圍區域具有較大差異性的目標容易吸引觀察者的視覺關注。

        自頂而下關注受意識支配、依賴於特定的命令,該機制可將視覺關注強行轉移到某一特定區域。

        視覺關注機制體現了人類視覺系統主動選擇關注內容並加以集中處理的視覺特性,該特性能有效提升圖像內容篩選、目標檢索等圖像處理能力。

(2)亮度及對比敏感度:實驗表明,人眼對光強度具有某種自適應的調節功能,即能通過調節感光靈敏度來適應範圍很廣的亮度,同時這也導致了對絕對亮度判斷能力較差。因此人眼對外界目標亮度的感知更多依賴於目標跟背景之間的亮度差。換言之,人類視覺系統對亮度的分辨能力是有限的,只能分辨具有一定亮度差的目標物體,而差異較小的亮度則會被認爲是一致的。

      人類視覺系統非常關注物體的邊緣,往往通過邊緣信息獲取目標物體的具體形狀、解讀目標物體等。由於視覺系統具有魯棒性,無法分辨一定程度以內的邊緣模糊,這種對邊緣模糊的分辨能力則稱爲對比靈敏度。

(3)視覺掩蓋:視覺信息間的相互作用或相互干擾將引起視覺掩蓋效應。

        常見的掩蓋效應有:1)由於邊緣存在強烈的亮度變化,人眼對邊緣輪廓敏感,而對邊緣的量度誤差不敏感,即對比度掩蓋;2)圖像紋理區域存在較大的亮度以及方向變化,人眼對該區域信息的分辨率下降,即紋理掩蓋;3)視頻序列相鄰幀間內容的劇烈變動(如目標運動或者場景變化),導致人眼分辨率的劇烈下降,即時域的運動掩蓋及切換掩蓋。

       視覺掩蓋效應使人眼無法察覺到一定閾值以下的失真,該閾值被稱爲恰可識別失真 
(Just Noticeable Distortion)。恰可識別失真閾值在實際圖像處理中具有重要的指導意義。該閾值可以幫助我們區分出哪些信號是視覺系統能察覺、感興基於人類視覺系統的圖像信息感知和圖像質量評價趣的,哪些信號是視覺系統無法察覺、可忽略的。篩選出能察覺的信息而忽略其餘不可察覺信息可以減少圖像處理的複雜度,且在一定條件下能改善圖像的顯示質量。

(4)視覺內在推導機制:最新的人腦研究指出,人類視覺系統並非本本地去理解進入人眼的視覺信號,而是存在一套內在的推導機制 (Internal Generative Mechanism) 去解讀輸入的視覺信號。

      簡單的說就是:對於待識別的輸入場景,人類視覺系統會根據大腦中的記憶信息,來推導、預測其視覺內容,同時那些無法理解的不確定信息將會被丟棄。

      好吧,其實對於這些我也沒有理解,先把找到的資料總結出來,以後慢慢理解。

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