專利名稱：一種視覺對比度分辨率測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視覺生理學(xué)領(lǐng)域，具體說是涉及視覺生理—心理和計(jì)算機(jī)圖像處理交叉學(xué)科的一種視覺對比度分辨率測試方法。
背景技術(shù)：
圖像與圖像處理的生理基礎(chǔ)是人類視覺。沒有人類視覺也就沒有圖像，更沒有圖像處理。在圖像處理領(lǐng)域，人類視覺和人類視覺的分辨率閾值，在一些學(xué)科的理論、技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，起了決定性的作用。如光學(xué)學(xué)科的存在，完全是因?yàn)橛腥祟愐曈X的存在。光就是能引起人類視覺的電磁波或光量子。世界本無色，色是人類視覺的一種感覺。因此色是一種心理-物理量。在人類視覺生理-物理學(xué)文獻(xiàn)中，報道了人類視覺的空間分辨率閾值不能分辨視角小于1′的兩點(diǎn)、時間分辨率閾值不能分辨時間間隔小于0.1″出現(xiàn)的兩幅不同圖像和頻率/波長分辨率閾值不能分辨波長差小于5nm的兩種顏色。人類視覺的時間分辨率閾值奠定了現(xiàn)代影視學(xué)理論和技術(shù)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的視覺生理學(xué)基礎(chǔ)。沒有人類視覺的時間分辨率閾值，現(xiàn)代電影、電視、動畫等諸多影視技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)都將成為烏有。人類視覺的空間分辨率閾值，奠定了色彩斑斕的現(xiàn)代顯微學(xué)理論和技術(shù)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的視覺生理學(xué)基礎(chǔ)。沒有人類視覺的空間分辨率閾值，現(xiàn)代光學(xué)顯微、電子顯微、原子力顯微等諸多顯微技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)也都將成為烏有。
但現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是沒有人類視覺對比度分辨率閾值的測定方法和數(shù)據(jù)的報道，特別是基于計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)的測定方法和數(shù)據(jù)報道。缺乏對人類視覺對比度分辨率的識別方法，缺乏對人類視覺的檢驗(yàn)手段，無法比較出人類個體視覺的對比度分辨率差異。同時，如本發(fā)明人申請過的專利，用于底層圖像的挖掘方法及采用該方法的圖像挖掘裝置(申請?zhí)?00610054333.8)、底層圖像隱藏和挖掘方法及采用該方法的圖像隱藏和挖掘裝置(申請?zhí)?00610054379.X)和用于底層圖像挖掘的圖像灰度/色度信息的高分辨檢測方法(申請?zhí)?00610054324.9)等技術(shù)都缺乏作為視覺生理—心理—物理基礎(chǔ)的人類視覺對比度分辨率閾值數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種視覺對比度分辨率測試方法，能實(shí)現(xiàn)對人類視覺對比度分辨率閾值的測定并提供測定的數(shù)據(jù)記錄，比較出人類個體視覺的對比度分辨率差異。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明具體為一種視覺對比度分辨率測試方法，包括下列步驟步驟一，建立測試模型并送入測試裝置中，所述測試模型設(shè)置為與背景有灰度/色度差異的圖案；步驟二，在測試裝置中建立測試界面顯示所述測試模型，其中背景色和模型色的色度/灰度級調(diào)節(jié)范圍為0～255；步驟三，選擇背景和模型的顏色并使其相同，并設(shè)定其色度/灰度級一致；步驟四，單獨(dú)改變模型色的色度/灰度級，并由受檢者觀察測試模型，直到受檢者能夠辨認(rèn)出背景色與模型色之間的灰度/色度差異為止；
步驟五，當(dāng)受檢者恰能辨認(rèn)出模型與背景的灰度/色度差異后，讀出此時的灰度/色度差值，即為當(dāng)前背景顏色和灰度/色度下的對比度分辨率；步驟六，記錄測試結(jié)果；步驟七，返回所述步驟三中，改變背景色和模型色的色度/灰度級，再執(zhí)行一次以上所述步驟三、四、五、六的檢測流程；步驟八，返回所述步驟三中，選擇背景和模型的顏色，再次執(zhí)行所述步驟四、五、六的檢測流程，獲得受檢者對選定顏色的視覺對比度分辨率；所述測試裝置由顯示機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)組成，其中顯示機(jī)構(gòu)的顯示界面上并列有測試界面和控制界面，測試界面顯示所述測試模型，控制界面設(shè)置紅背景色選項(xiàng)、綠背景色選項(xiàng)、藍(lán)背景色選項(xiàng)、黃背景色選項(xiàng)、青背景色選項(xiàng)、紫背景色選項(xiàng)和黑白背景色選項(xiàng)，色度/灰度級調(diào)節(jié)框；所述計(jì)算機(jī)設(shè)置有存儲機(jī)構(gòu)和運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其中存儲機(jī)構(gòu)獲取所述顯示機(jī)構(gòu)的記錄測試結(jié)果并存儲，運(yùn)算機(jī)構(gòu)根據(jù)所述測試結(jié)果建立數(shù)學(xué)模型，畫出數(shù)據(jù)點(diǎn)并將其擬合為明視覺曲線和暗視覺曲線，獲取受檢者的對比度分辨率閾值最低點(diǎn)。
根據(jù)所述測試結(jié)果建立數(shù)學(xué)模型，在迪卡爾坐標(biāo)系中，畫出數(shù)據(jù)點(diǎn)并將其擬合為明視覺曲線和暗視覺曲線，找到受檢者的對比度分辨率閾值最低點(diǎn)。
所述測試模型為2進(jìn)制空間頻率的測試條紋模型，其條紋的寬度分別是2-2、2-1、20、21、22、23mm，空間頻率分別是20cm-1、10cm-1、5cm-1、2.5cm-1、1.25cm-1、0.625cm-1。
所述測試模型還可以是圓環(huán)狀條紋等其他表現(xiàn)形式。
因?yàn)榭陀^物體不一定是單一的空間頻率，所以采用與背景有灰度/色度差異的2進(jìn)制條紋模型更接近實(shí)際情況，而且更具通用性。
所述背景和測試模型的顏色為紅、綠、藍(lán)、黃、青、紫和黑白。
所述色度/灰度級分別選為0，15，31，47，63，127，191，255。
本發(fā)明的顯著效果是提供一種對人類視覺的認(rèn)知技術(shù)和檢驗(yàn)手段，能對人類視覺對比度分辨率閾值進(jìn)行測定和數(shù)據(jù)記錄，比較出人類個體視覺的對比度分辨率差異；同時，除了可用于檢測人類個體的視覺對比度分辨率，如用于臨床，特殊行業(yè)體檢外，還可用于底層圖像挖掘和隱藏，隱身、隱形，反隱身和反隱形以及研發(fā)不依賴于紅外技術(shù)的被動型夜視系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的流程框圖；圖2是2進(jìn)制空間頻率的測試條紋模型圖；圖3是測試裝置中測試界面和控制界面圖；圖4是人類視覺對紅色的對比度分辨率隨背景灰度級的變化圖；圖5是人類視覺對綠色的對比度分辨率隨背景灰度級的變化圖；圖6是人類視覺對藍(lán)色的對比度分辨率隨背景灰度級的變化圖；圖7是人類視覺對灰色的對比度分辨率隨背景灰度級的變化圖；圖8是人類視覺對黃色的對比度分辨率隨背景灰度級的變化圖；圖9是人類視覺對青色的對比度分辨率隨背景灰度級的變化圖；圖10是人類視覺對紫色的對比度分辨率隨背景灰度級的變化圖；圖11是測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
一種視覺對比度分辨率測試方法，包括下列步驟如圖1、2、11所示步驟一，建立測試模型并送入測試裝置中，所述測試模型設(shè)置為與背景有灰度/色度差異的圖案；所述測試模型為2進(jìn)制空間頻率的測試條紋模型，其條紋的寬度分別是2-2、2-1、20、21、22、23mm，空間頻率分別是20cm-1、10cm-1、5cm-1、2.5cm-1、1.25cm-1、0.625cm-1。
所述測試裝置由顯示機(jī)構(gòu)1和計(jì)算機(jī)2組成，其中顯示機(jī)構(gòu)1的顯示界面上并列有測試界面和控制界面，測試界面顯示所述測試模型，控制界面設(shè)置紅背景色選項(xiàng)、綠背景色選項(xiàng)、藍(lán)背景色選項(xiàng)、黃背景色選項(xiàng)、青背景色選項(xiàng)、紫背景色選項(xiàng)和黑白背景色選項(xiàng)，色度/灰度級調(diào)節(jié)框；所述計(jì)算機(jī)2設(shè)置有存儲機(jī)構(gòu)3和運(yùn)算機(jī)構(gòu)4，其中存儲機(jī)構(gòu)3獲取所述顯示機(jī)構(gòu)1的記錄測試結(jié)果并存儲，運(yùn)算機(jī)構(gòu)4根據(jù)所述測試結(jié)果建立數(shù)學(xué)模型，畫出數(shù)據(jù)點(diǎn)并將其擬合為明視覺曲線和暗視覺曲線，獲取受檢者的對比度分辨率閾值最低點(diǎn)。
該測試裝置可以用具有圖形用戶界面GUI功能的通用語言工具實(shí)現(xiàn)。
如圖3所示步驟二，在測試裝置中建立測試界面顯示所述測試模型，其中背景色和模型色的色度/灰度級調(diào)節(jié)范圍為0～255；步驟三，選擇背景和模型的顏色并使其相同，并設(shè)定其色度/灰度級一致；步驟四，單獨(dú)改變模型色的色度/灰度級，并由受檢者觀察測試模型，直到受檢者恰能辨認(rèn)出背景色與模型色之間的灰度/色度差異為止；
步驟五，當(dāng)受檢者恰能辨認(rèn)出模型與背景的灰度/色度差異后，按“顯示”按鈕，讀出此時的灰度/色度差值，即為當(dāng)前背景顏色和灰度/色度下的對比度分辨率；步驟六，記錄測試結(jié)果；步驟七，返回所述步驟三中，改變背景色和模型色的色度/灰度級，再執(zhí)行一次以上所述步驟三、四、五、六的檢測流程；步驟八，返回所述步驟三中，選擇背景和模型的顏色，再次執(zhí)行所述步驟四、五、六的檢測流程，獲得受檢者對選定顏色的視覺對比度分辨率；所述背景和測試模型的顏色為紅、綠、藍(lán)、黃、青、紫和黑白。
所述色度/灰度級分別選為0，15，31，47，63，127，191，255。
如圖4～10所示根據(jù)所述測試結(jié)果建立數(shù)學(xué)模型，在迪卡爾坐標(biāo)系中，畫出數(shù)據(jù)點(diǎn)并將其擬合為明視覺曲線和暗視覺曲線，找到受檢者的對比分辨率閾值最低點(diǎn)。
本發(fā)明是一種對人類視覺對比度分辨率的檢測方法和裝置，能實(shí)現(xiàn)對人類視覺對比度分辨率閾值的測定和數(shù)據(jù)記錄，比較出人類個體視覺的對比度分辨率差異。
所述記錄測試結(jié)果如下表人類視覺對灰色對比度分辨率隨背景灰度級的變化(黑白背景模型)

運(yùn)算機(jī)構(gòu)根據(jù)8個數(shù)據(jù)的測試結(jié)果，在迪卡爾坐標(biāo)系中，畫出數(shù)據(jù)點(diǎn)，用曲線擬合法方法，獲得暗視覺數(shù)學(xué)模型為Y1＝22.98177e-0.0571X，0＜＝X＜＝47 (1)在圖7中用細(xì)曲線示出。
獲得明視覺數(shù)學(xué)模型為Y2＝1.68312-0.00834X+3.37646*10-5X2，63＜＝X＜＝255 (2)在圖7中用粗曲線示出。47～63段為明、暗視覺的交匯段，圖7中的C點(diǎn)為對比度分辨率閾值最低的點(diǎn)，其值約為124灰度級。
各顏色的明、暗視覺曲線如下紅 暗視覺 Y(x)＝41.6917102*exp(-0.0383877*x) 明視覺 Y(x)＝(1.634082*10^(-4))*x^2-0.062087*x+7.2116796C≈201綠 暗視覺 Y(x)＝63.1378182*exp(-0.0217484*x) 明視覺 Y(x)＝(6.4936829*10^(-4))*x^2-0.2610156*x+28.5794475C≈201藍(lán) 暗視覺 Y(x)＝40.3325825*exp(-0.0412932*x) 明視覺 Y(x)＝(1.3245972*10^(-4))*^2-0.0488376*x+5.7701749C≈184
灰 暗視覺 Y(x)＝22.9817724*exp(-0.0570766*x) 明視覺 Y(x)＝(3.3764648*10^(-5))*x^2-0.0083434*x+1.6831228C≈124黃 暗視覺 Y(x)＝73.6913338*exp(-0.0226242*x) 明視覺 Y(x)＝(1.5844727*10^(-4))*x^2-0.0487253*x+7.76C≈153青 暗視覺 Y(x)＝73.1747058*exp(-0.0198476*x) 明視覺 Y(x)＝[3.89*10^(-4))x^2-0.178164*x+24.13475C≈224紫 暗視覺 Y(x)＝44.8461648*exp(-0.0292649*x) 明視覺 Y(x)＝(1.1425781*10^(-4))*x^2-0.0476355*x+6.9302502C≈202最終獲得七種色的對比度分辨率隨背景灰度/色度變化的測量結(jié)果如下表
48人均值和5號個體值的測量結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種視覺對比度分辨率測試方法，其特征在于，包括下列步驟步驟一，建立測試模型并送入測試裝置中，所述測試模型設(shè)置為與背景有灰度/色度差異的圖案；步驟二，在測試裝置中建立測試界面顯示所述測試模型，其中背景色和模型色的色度/灰度級調(diào)節(jié)范圍為0～255；步驟三，選擇背景和模型的顏色并使其相同，并設(shè)定其色度/灰度級一致；步驟四，單獨(dú)改變模型色的色度/灰度級，并由受檢者觀察測試模型，直到受檢者能夠辨認(rèn)出背景色與模型色之間的灰度/色度差異為止；步驟五，當(dāng)受檢者恰能辨認(rèn)出模型與背景的灰度/色度差異后，讀出此時的灰度/色度差值，即為當(dāng)前背景顏色和灰度/色度下的對比度分辨率；步驟六，記錄測試結(jié)果；步驟七，返回所述步驟三中，改變背景色和模型色的色度/灰度級，再執(zhí)行一次以上所述步驟三、四、五、六的檢測流程；步驟八，返回所述步驟三中，選擇背景和模型的顏色，再次執(zhí)行所述步驟四、五、六的檢測流程，獲得受檢者對選定顏色的視覺對比度分辨率；所述測試裝置由顯示機(jī)構(gòu)(1)和計(jì)算機(jī)(2)組成，其中顯示機(jī)構(gòu)(1)的顯示界面上并列有測試界面和控制界面，測試界面顯示所述測試模型，控制界面設(shè)置紅背景色選項(xiàng)、綠背景色選項(xiàng)、藍(lán)背景色選項(xiàng)、黃背景色選項(xiàng)、青背景色選項(xiàng)、紫背景色選項(xiàng)和黑白背景色選項(xiàng)，色度/灰度級調(diào)節(jié)框；所述計(jì)算機(jī)(2)設(shè)置有存儲機(jī)構(gòu)(3)和運(yùn)算機(jī)構(gòu)(4)，其中存儲機(jī)構(gòu)(3)獲取所述顯示機(jī)構(gòu)(1)的記錄測試結(jié)果并存儲，運(yùn)算機(jī)構(gòu)(4)根據(jù)所述測試結(jié)果建立數(shù)學(xué)模型，畫出數(shù)據(jù)點(diǎn)并將其擬合為明視覺曲線和暗視覺曲線，獲取受檢者的對比度分辨率閾值最低點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視覺對比度分辨率測試方法，其特征在于根據(jù)所述測試結(jié)果建立數(shù)學(xué)模型，在迪卡爾坐標(biāo)系中，畫出數(shù)據(jù)點(diǎn)并將其擬合為明視覺曲線和暗視覺曲線，找到受檢者的對比度分辨率閾值最低點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視覺對比度分辨率測試方法，其特征在于所述測試模型為2進(jìn)制空間頻率的測試條紋模型，其條紋的寬度分別是2-2、2-1、20、21、22、23mm，空間頻率分別是20cm-1、10cm-1、5cm-1、2.5cm-1、1.25cm-1、0.625cm-1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視覺對比度分辨率測試方法，其特征在于所述背景和測試模型的顏色為紅、綠、藍(lán)、黃、青、紫和黑白。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視覺對比度分辨率測試方法，其特征在于所述色度/灰度級分別選為0，15，31，47，63，127，191，255。
全文摘要
一種視覺對比度分辨率測試方法，其特征在于，包括下列步驟建立測試模型并送入測試裝置中；在測試裝置中建立測試界面顯示所述測試模型；選擇背景和模型的顏色；改變模型色的色度/灰度級，受檢者觀察測試模型；當(dāng)受檢者恰能辨認(rèn)出模型與背景的灰度/色度差異后，讀出此時的灰度/色度差值；記錄測試結(jié)果；改變背景色和模型色的色度/灰度級，再執(zhí)行檢測流程；選擇背景和模型的顏色，再次執(zhí)行檢測流程，獲得受檢者對指定顏色的視覺對比度分辨率；本發(fā)明的顯著效果是能實(shí)現(xiàn)對人類視覺對比度分辨率閾值的測定和數(shù)據(jù)記錄，比較出人類個體視覺的對比度分辨率差異，為底層圖像挖掘和夜視系統(tǒng)的開發(fā)以及圖像隱藏提供人類視覺生理數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)。
文檔編號A61B5/16GK101049228SQ20071007849
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者宋方洲, 王志芳, 謝正祥 申請人:重慶醫(yī)科大學(xué)