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三江学院2014届本科生毕业设计（论文）
1.4.2 视觉研究在彩色图像坐标转换的应用
当代颜色视觉理论主要有两大类：一是杨一赫姆霍尔兹的三色学说，另一个是赫林的“对立”颜色学说。前者以颜色混合的物理规律作为起点，后者以视学现象作为起点，两者都可以解释很多现象，但他们都有缺点。比如三色学说是最大优越性是能充分说明各类颜色的混合现象，但最大的因难是不能够满意地诠释色盲现象。但对于色盲现象的对立理论可以较好地解释，但最大的困难是三原色可以产生各种颜色这一现象并不能完全解释的物理现象，这是现代色度学基础。
? 颜色的三色学说
科学家研究中的一种学说以为：人的视觉神经系统中惟有感绿、感红、感蓝三种基本的视神经，这三种视神经末梢的细胞分别含有对不同色光敏感的光敏感素，绿色细胞，红细胞和蓝色敏感细胞，分别对光谱中的绿光、红光、和蓝光最为敏锐，达到兴奋刺激的高峰值，便会分别产绿生色、红色和蓝色的感觉。
? 颜色的四色学说
另外一种理论认为：在视网膜中存在三对视素，即黑——白视素、红——绿视素和黄——蓝视素。三对视素的新陈代谢作用主要包含建设和破坏两种对立的过程（或者称为同化和异化两种对峙的过程），当白光刺激时，“破坏” 黑——白视素，引起视觉冲动，产生白色感觉。这就是赫林的“对立颜色学说”也称颜色的“四色学说”。
? 颜色视觉的阶段学说
第三种理论学说是在前面两个基础上建立起来的一种新学说，称为颜色视觉的“阶段学说”理论。该学说以为：视网膜中存在着三种差异的色彩感受器，它们是三种感色的锥细胞，每种锥细胞具备不同的光谱敏感特性。与此同时，视神经系统中能够发出三种反馈，它们分别是：红—绿（R—G）反应、光反应（L）和黄—蓝反应（Y—B）。同时也可以说：视网膜的锥体细胞是一种颜色（系统），当将所接收到的视觉信息向脑皮层视区的传导时，在传到的过程中变为了四色系统（机制）。它们分别支持了“三色学说”和“四色学说“理论。
1.5 研究目的与内容 1.5.1 研究目的
视觉是人类最高级的感知器官，所以图像在人类感知中承担着非常重要的角色，这是毋庸置疑的。
本文的主要研究目的是对图像的分割方法进行研究，选择适合本论文的设计方法，然后通过对图像的分割，以达到人眼的最佳视觉效果。
本课题主要是通过对人眼的视觉系统研究，然后选择与人眼视觉系统密切相关的颜色
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模型进行颜色空间模型之间的相互转换，再对图像分割方法进行比较选择合适的分割方法，通过MATLAB平台实现彩色图像分割，最后对分割后的图像进行比较来获得到最佳的视觉效果。
1.5.2 本文主要内容
第一章绪论，主要详细介绍了图像处理的内容，目前人类视觉研究的现状主要以研究机器人的视觉以及与图像处理之间的关系，和它在彩色图标中的应用，并且说明了本课题的主要研究目的与内容。
第二章视觉基本理论，详细叙述了人眼的构造；人眼的视觉系统；颜色视觉中的颜色的定义、分类、属性以及混合颜色；色度学的基本原理；目标物体的彩色坐标转换，包括彩色色度学模型及它们之间的相互转换公式，工业彩色模型，彩色视觉模型。
第三章图像处理技术基础，叙述了图像处理的技术背景和彩色图像格式的类型，主要介绍了常见的几种彩色图像文件格式类型。彩色图像分割技术中主要介绍阈值分割，边缘检测，区域生长以及区域集合。
第四章主要论述彩色图像分割的MATLAB实现，根据第三章中的转换公式，运用MATLAB编写程序得出原始图像，转换后的图像以及分割后的图像，然后对这些图像进行比较、分析，最终得出结论。
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第二章 视觉基本理论
2.1 视光学
人的视觉系统是一和结构精巧、性能卓越的图像处理系统，充分了解人眼的视觉原理、视觉特征及视觉模型，对人类设计更为合理的图像系统是非常有帮助的。
视觉是人类最基本的功能，它能够进一步分为视觉感觉和视觉知觉。两者中视觉感觉是属于较低层次的。她主要承担接受外部刺激的功能，所需要思考的主要是刺激的物理特征和对人眼睛的刺激程度。然而，知觉处于较高层次，主要是通过人脑的神经活动将外部刺激转化为有意义的内容。在很多情况下，视觉主要指视感觉。
2.1.1 人眼的结构
人类眼睛是球状器官，它的平均半径约20mm。它是由三层膜包围起来的。如图2.1所示。
图2.1 眼球的水平剖面图
眼睛的形状为一个圆球由三层薄膜包着。其中，最外层为坚固的蛋白质膜，前方大概1/6部分是有弹性的透明组织，把它叫做角膜，光线就是从这里进入眼睛内部的，剩下的5/6部分是白色的不透明组织，把它叫做巩膜，它的作用是巩固和保护整个眼球。
中间的一层是虹膜以及脉络膜构成的。在虹膜的中间位置有一个小圆孔，它是瞳膜。瞳膜可以改变大小，并且像照相机中的光圈一样，能够控制进入眼睛内部的光通量大小。由于种族的差异，虹膜也就产生了不同的颜色，比如褐色、蓝色、黑色等等。
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在眼球的最内层的叫做视网膜，在视网膜的表面散布着许多的感光细胞。根据形状的不同，将这些光敏细胞能够分为两种类型：锥状和杆状。锥状细胞既具有辨别光的强弱的能力，有能够分辨颜色，日间的视觉过程主要就是依靠锥状细胞来完成，因此锥状视觉又被称作是白昼视觉。相比锥状细胞来说，杆状细胞的数量众多，因为杆状细胞普遍散布在视网膜的表面之上，由于有若干个杆状细胞衔接在一根神经上，所以无法分辨出图像中的细小之处，却只能够感知视线中景物的外貌形象。虽然杆状细胞不能够感觉颜色，但是它对于低照明度的景物却相当的敏锐，因此，晚上观察到的景物只有浓淡和黑白之分，却看不清景物的色彩不同。因此，杆状视觉又被叫做是夜视觉。光敏细胞在视网膜上的分布如图2.2所示。
图2.2 光敏细胞在视网膜上的分布情况
人类眼睛在察看周围景物时，光线依次经过角膜、前房水状液、水晶体、后房玻璃体，最后成像在视网膜的黄斑区附近。由于视网膜表面上的感光细胞接受到不同强弱光的刺激，所以会产生电脉冲强度也不同，电脉冲通过神经纤维传递到视神经中枢，因为感光细胞的位置不同，各位置的受到的光刺激强弱也不同，所以产生电脉冲也不同。最终，大脑中就形成一幅景物的图像。
2.1.2 视觉系统
据有关资料得知，人的视觉现象99.99%是由生理和物理因素引起的，只有0.1%是由心理因素引起的。人的视觉系统，如图2.3所示可以分成四个部分：视神经传导途径、人的眼睛（眼球）、视觉皮层及侧外膝状体。景物在左、右眼视网膜接收器上形成景象，这些视网膜接收器通过光化反应能将接受的光能变成电脉冲，电脉冲后来再通过视神经传递到视径交叉，然后再传送到侧外膝状体，最终到达大脑中的视觉皮层。
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