一：人眼基本构造
人眼基本构造：如下图
- 在观察景物时，从物体反射光到光信号传入大脑神经，经过屈光、感光、传输、处理等一系列过程，从而产生物体大小、形状、亮度、颜色、运动、立体等感觉
- 角膜、房水、晶状体、玻璃体是折射率不同的光学介质，属于屈光系统，作用是将不同远近的物体清晰地成像在视网膜上
- 视网膜是感光系统，将光能转换加工成神经冲动，由三层细胞组成，由外到内依此为
- 感光细胞层
- 锥体细胞：感光灵敏度低，三种，对入射的辐射有不同的频谱响应，是颜色视觉的基础
- 杆体细胞：感光灵敏度高，分辨细节能力低，不感受颜色，仅提供视野的整体视像
- 双极细胞层
- 神经节细胞层
- 感光细胞层
二：视觉过程
视觉过程：
- 光学过程：由人眼实现光学成像过程，基本确定了成像的尺寸
- 化学过程：与光接受细胞有关，基本确定了成像的亮度或颜色
- 神经处理过程：在大脑神经系统里进行的转换过程
三：明暗视觉
（1）人眼的亮度适应范围
人眼的亮度适应范围：亮度适应范围很大，从暗视觉门限到眩目极限之间的范围达10^{10}量级，但不能同时在这么大范围内工作，靠改变敏感度实现亮度适应。一般的室内照明，只能同时分清约20级灰度。进入暗房，最大能分辨的灰度级别为120级
（2）感觉亮度与实际亮度之间呈非线性关系
马赫带效应：在亮度变化的边界附近的暗区和亮区中分别存在一条更黑和更亮的条带，称之为“Mach带”
同时对比度：人眼对某个区域感觉到的亮度并不仅仅依赖于区域本身的亮度，同时受到背景的影响
如下图，中心的小正方形亮度一致，但背景暗时看起来要亮些，背景亮时看起来要暗些
四：颜色视觉
（1）光感受细胞与颜色
光感受细胞与颜色：三种锥体细胞分别有三种不同的视色素，光谱吸收峰值分别在440-450nm、530-540nm、560-570nm处，称为亲蓝、亲绿和亲红视色素
- 外界光辐射进入人眼时被三种锥体细胞按它们各自的吸收特性所吸收，引起光化学反应，触发生物能，引起视神经活动
- 暗视觉条件下只有杆体细胞起作用，仅由视紫红色素吸收光子，所以暗视觉时不能分辨颜色，只有明亮感觉
- 杆体细胞中视紫红色素的合成需要维生素A的参与，所以缺乏维生素A的人常有夜盲症
（2）颜色恒常性
颜色恒常性：
- 指当外界条件发生改变后，人们对该物体表面颜色的知觉仍然保持不变
- 例如白天阳光下的煤块反射出来的光亮的绝对值比夜晚的白雪反射出来的还大，但仍然感觉白雪是白色的，煤块是黑色的
（3）色适应
色适应：人眼对某一色光适应后，观察另一物体的颜色时，不能立即获得客观的颜色印象，而是带有原适应色光的补色成分，经过一段时间适应后才会获得客观的颜色感觉，这就是色适应的过程
五：立体视觉
立体视觉：立体视觉即从二维视网膜像中获得三维视觉空间。人类并没有直接或专门感知距离的器官，对空间的感知不仅依靠视力，还借助于一些外部客观条件和自身机体内部条件来判断物体的空间位置
- 非视觉性深度线索：
- 眼睛聚焦调节：眼肌调节水晶体以在视网膜上获得清晰视像，这种调节活动传递给大脑的信号提供了有关物体距离的信息
- 双眼视轴的辐合：观看远近不同的物体时，两眼视轴要将各自的中央凹对准物体，将物体映射到视网膜感受性最高的区域。控制视轴辐合的眼肌运动能给大脑提供关于物体距离的信息
- 单目深度检索：
- 刺激物本身的一些物理条件：通过观察者的经验和学习，在一定条件下也可以成为知觉深度和距离的线索
- 大小和距离：当物体实际大小已知，通过观察可推算物距
- 照明变化：明亮的物体显得近，灰暗或阴影中的物体显得远，一般认为远方的物体呈蓝色，近的物体呈黄色或红色，较远的物体轮廓不如较近的物体轮廓清晰
- 线性透视、物体的遮挡、运动视差等
- 双目深度搜索：
- 人对空间场景的深度感知主要依靠双目视觉实现，每只眼睛的视网膜上各自形成一个独立的视像，由于双眼相距约65mm，两个视像相当于从不同角度观察，因而两眼视像不同，即双眼视差
- 双眼视差是产生立体知觉和深度知觉的原因
下图为双目成像原理
六：视觉暂留
视觉暂留：指人眼中的物体离开视野后，视觉系统仍能够持续一段时间保留其图像信息并对其产生感知。也就是说，即使我们的眼睛不再直接注视某个物体或者场景，但这些物体和场景的信息仍然会存在于我们的感知中，并且以一定的时间窗口被保持在大脑中。这种视觉暂留是由于人类的视觉系统具有一定的输入延迟时间和保持时间，导致离开视野的物体或者场景的图像信息可以被保存一段时间，便于认知和理解环境中的变化以及物体运动轨迹的跟踪等任务。视觉暂留在动态场景中尤为重要，因为它有助于我们理解物体运动，并且解释物体的变形、形态结构的演化等。在计算机视觉中，利用视觉暂留的特性可以对视频进行帧间差分来提取目标运动的特征，也可以应用于设计视觉界面，如通过设置适当的暂留时间，创造出具有独特体验感的用户界面
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