论文题目: 中间视觉状态下人眼视觉功能的光谱响应特性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理电子学
作者: 林燕丹
导师: 陈大华
关键词: 中间视觉,视觉通道,光度学,视觉功能,视亮度匹配
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文主要研究照明水平、目标大小和目标偏心度等因素对中间视觉（Mesopic Vision）状态下视觉功能的光谱响应特性的影响;探讨在视觉功能的基础上获得人眼光谱光视效率的可能性以及基于视觉功能法（Performance-based Method）和传统的视亮度匹配法（Brightness-matching method）之间所存在的联系。 这一课题的意义体现在它所研究的内容正是CIE TC1-58（Visual Performance at Mesopic Light Levels）所要解决的中间视觉状态下视觉功能的主要问题之一。本论文研究通过选用不同的照明水平、目标大小和目标偏心度的条件进行实验,其研究成果能实现对影响中间视觉状态下视觉功能的一些因素的描述,这是建立中间视觉光度学所必须解决的基础研究工作。论文的新颖之处在于实验中使用了单色光谱代替复合谱或物体色作为视觉目标,在分析中间视觉状态下视觉功能的光谱响应特性的基础上反推了人眼的光谱光视效率函数;论文更进一步验证了基于视觉功能法和传统的视亮度匹配法之间的联系,在两种方法之间构造了一座桥梁,为基于视觉功能法的使用初步建立了理论依据;同时论文创新地采用心理物理学的方法进行实验和结合物理学和视神经生理学的知识对实验结果进行分析,从而从视觉信息处理的神经机制层面证明了基于视觉功能法获得的结果包含了视觉颜色通道效应,并对CIE在建立新的中间视觉光度学系统时要充分考虑这一视觉颜色通道的影响提出了建议。 本论文的实验选用了探测率（Detection Rate）和反应时间（Reaction Time）作为评价人眼在中间视觉状态下视觉功能的主要参数,分别在3组典型的中间视觉亮度作为背景亮度(0.01,0.1和1 cd·m-2)和2组不同视场角的目标（10’和2°）以及2组不同的观测偏心度（0°,10°）条件下,先后在中国和德国进行了30,000多个数据采样,并运用计算机技术进行统计分析和研究。本论文实验和计算结果确定了背景亮度、视场角和偏心度对人眼探测率和反应时间的影响程度;根据视觉功能的基础和实验中选用单色光谱作为视觉目标所得到的数据推导出人眼在中间视觉状态下的系列的光谱光视效率函数;本文研究结果证实了基于视觉功能法和视亮度匹配法所获得的光谱光视效率函数在本质上的一致性,它们都能反映出随着亮度降低而产生的浦尔金耶偏移效应（Purkinje-shift）,但本论文所采用的基于视觉功能法还能反映出人眼视觉信息处理中的颜色通道效应。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1 引言
2 视觉系统的神经机制
2.1 眼睛
2.2 视网膜(RETINA)
2.3 光感受器细胞(PHOTORECEPTORS)
2.3.1 视锥细胞
2.3.2 视杆细胞
2.4 视网膜内的信息处理
2.4.1 ON-中心和OFF-中心细胞(ON-and OFF-cells)
2.4.2 颜色拮抗(Color-opponency)
2.4.3 拮抗神经节细胞的光谱敏感度特性
2.5 视觉信息的进一步处理及外膝体的光谱响应特性
3 光度学研究
3.1 物理光度学基础
3.1.1 光度量
3.1.2 光谱光视效率
3.1.3 光度学方法
3.2 中间视觉领域的研究动态：问题和进展
3.2.1 中间视觉研究领域所存在的问题(参照CIE第81号出版物1989)
3.2.2 使用视亮度匹配法进行中间视觉光度学的研究现状
3.2.3 善于视觉功能法所进行的中间视觉领域的研究
4 实验设计
5 实验装置
5.1 实验室布局
5.2 光学装置
5.2.1 刺激光点(Stimulus)
5.2.2 背景照明
5.3 观测目标
5.4 电气设备
5.4.1 普克尔盒(Pockels cell)
5.4.2 计算机控制
5.4.3 反馈装置
5.5 辐照度和亮度的测量
5.5.1 硅光探测器和光电流计
5.5.2 亮度计
5.6 实验装置的定标
5.6.1 硅光探测器的光谱响应特性定标
5.6.2 普克尔调制器的输出特性
5.6.3 光谱能量分布(Spectral power distribution)
6 实验操作
6.1 实验参数的取值
6.1.1 背景亮度
6.1.2 波长
6.1.3 视场角
6.1.4 偏心度
6.1.5 实验参数小结
6.2 受测者
6.3 实验流程
7 实验数据及结果
7.1 实验数据分析：以单次实验数据为例
7.1.1 对探测率结果的分析
7.1.2 对反应时间结果的分析
7.2 实验结果
7.2.1 各波长下的平均探测率与目标对比度变化的曲线
7.2.2 各波长下的平均反应时间与目标对比度变化曲线
7.3 讨论
7.3.1 影响人眼视觉功能光谱响应的因素——根据达到相同探测率所需的目标对比度
7.3.2 影响人眼视觉功能光谱响应的因素——根据达到相同探测率所需的目标辐照度
7.3.3 影响人眼视觉功能光谱响应的因素——根据具有相同反应时间600ms时目标的对比度
7.3.4 与其它光谱光视效率函数的比较
8 结论和展望
9 参考文献
10 附录
10.1 文中所用符号所表示的含义及单位
10.2 文中所用部分英文名词或缩写词所表示的含义
10.3 平均探测率与目标对比度的曲线系数
10.4 平均反应时间与目标对比度的曲线系数
10.5 博士研究生期间发表文章(2002.1～2004.9)
11 致谢
发布时间: 2005-09-19
相关论文
- [1].中间视觉S光度学模型的建立及应用[D]. 陈文成.复旦大学2008
- [2].城市照明中主要光污染的测量、实验与评价研究[D]. 刘鸣.天津大学2007
- [3].基于中间视觉的低亮度、弱对比景观照明评价与实验研究[D]. 孙立晔.天津大学2008
- [4].白光LED应用于汽车前照灯照明中的研究[D]. 屠其非.复旦大学2007
- [5].大学教室照明中的光生物效应研究[D]. 黄海静.重庆大学2010
- [6].基于光生物效应的道路照明安全研究[D]. 李毅.重庆大学2009
- [7].照明光生物效应的光谱响应数字化模型研究[D]. 居家奇.复旦大学2011
- [8].基于瞳孔收缩的非视觉感光系统的研究[D]. 徐蔚.复旦大学2011
- [9].基于人眼视觉特性的数字X线医学图像增强方法的研究[D]. 杨词银.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）2003
- [10].建筑物立面泛光照明亮度值确定方法研究[D]. 杨春宇.重庆大学2004