第2章数字图像基础 23 解释图2.4中描述的令人印象深刻的动态范围的基本要点是视觉系统不能同时在一个范围内工 作。确切地说，它是通过改变其整个灵敏度来完成这一较大的变动的，这就是周知的亮度适应现象 眼睛可以同时辨别的不同强度级别的总范围与整个适应范围相比是很小的。对于任何给定的条件集 合，视觉系统的当前灵敏度级别称为亮度适应级别，例如，它可能对应于图2.4中的亮度B。较短的 交叉线表示当眼睛适应这一强度级别时人眼所能感知的主观亮度范围。注意，这一范围是有一定限制 的，级别B,或低于级别B,的刺激都被感知为不可辨别的黑色。该曲线的上部实际上不受限制，但如 果延伸太远也会失去意义，因为高得多的强度将会把适应能力提高到比B,更高的水平。 在任何特定的适应级别上，人眼辨别光强变化的能力也是值得考虑的因素。用于确定人类视觉 系统亮度辨别能力的一个著名实验，由一个注视对象和大到足以使其占有全部视野的均匀发光区组 成。这一区域是一个典型的漫反射体，譬如不透明玻璃，使用强度/可变的一个光源从后面照向该漫 反射体。在该视野中增加一个照射分量，形成一个持续时间很短的闪烁，该闪烁以均匀光场中尖 的圆形方式出现.如图25所示。 如果△不够亮，则目标不变，表明没有可觉察的变化。当△逐渐加强时.目标会给出背定的响 应“是”，指出一个可觉察的变化。最后，当△山足够强时，目标将始终给出肯定的响应“是 △，/1称为韦伯比，其中△。是在背景照明为1时可辨别照明增量的50%。△，/1值较小意味着可辨 别强度较小的百分比变化，这表示亮度辨别能力“较好”。相反，△。1较大意味着要求有较大强度 的百分比变化，这表示亮度辨别能力“较差” 作为1og1的函数，1og△/1曲线具有图2.6所示的一般形状。这一曲线表明.在低照明级别. 亮度辨别较差（伟伯比大），且它会随着背景照明的增加而明显改善（韦伯比降低）。曲线中的两个分支 反映了这样一个事实，即在低照明水平情况下，视觉由杆状体执行，在高照明水平情况下（表示较好 的辨别能力)，视觉由锥状体执行。 03 05 -10 -15 2032-1 图25用于表征亮度辨别的基本实验设置 图2.6作为强度函数的典型韦伯比 如果背景照明保持恒定，并且代替闪光的其他光源的强度现在允许从不能觉察逐渐变化到总可 以被觉察，典型的观察者可以辨别总共12级到24级的不同强度变化。粗路地看，该结果与一个人观 看单色图像中的任意一点时所觉察到的不同强度的数量相关。这个结果并不意味着一幅图像可以由这 样少的强度值来表示，因为当眼睛扫视图像时.平均背景在变化。从而允许在每个新的适应级别上检 测一组不同的增量变化。最终结果是眼睛能够辨别更宽范围的整个强度。事实上，我们将在2.4.3节 说明，眼睛能够检测到用不足24级强度表示的单色图像中的令人讨厌的轮廓效应 62 两种现象清楚地表明感知亮度不是简单的强度的函数。第一种现象基于这样一个事实，即视觉③