视觉的含义
　　视觉是人类最重要的一种感觉，它主要是由光刺激作用于人眼产生的。光是产生视觉的外部条件，视觉器官以及视觉内部的传导机制和中枢机制是视觉产生的内部条件。
　　光是具有一定的频率和波长的电磁辐射。380毫微米～780毫微米的电磁波是视觉的适宜刺激。我们周围的环境中，除光源外，大部分物体不能自行发光，它们只能反射来自太阳或人造光源的光。所以，当我们讲到视觉刺激物--光的特性时，既包括光源的特性，也包括具有反射作用的物体表面的特性。正是这些特性，决定了人的视觉特性。

　　视觉现象
　　明度
　　1.明度和视亮度
　　明度是眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉，主要是由光线强弱决定的一种视觉经验。一般来说，光线越强，看上去越亮；光线越弱，看上去越暗。
　　视亮度指从白色表面到黑色表面的感觉连续体。它是由物体表面的反射系数决定的，而与物体的照度无关。
　　2.明度的阈限
　　棒体细胞集中的区域（例如离中央凹较远的区域），明度绝对阈限值较低，椎体细胞集中的区域（如中央凹），明度绝对阈限值较高。
　　3.光谱敏感函数
　　人眼对不同波长的的光线的敏感程度是不同的，而棒体细胞和椎体细胞分别对不同波长的光更为敏感,其感受性曲线称为光谱敏感函数（彭聃龄普心，p97，图3-15）。
　　普肯耶现象（Purkinje）：如在阳光照射下,红花和蓝花可能显得同样亮,但到了夜幕降临的时候,会发现蓝花似乎比红花更亮些,这种现象叫普肯耶现象。产生这种现象的原因是因为锥体细胞和棒体细胞对各种光波的敏感性是不一样的。当人们从锥体视觉向棒体视觉转变时,人眼对光波的最大敏感性将向短波方向移动,因而出现了明度的变化

　　视觉理论
　　色觉理论
　　对人们如何产生各种不同的色觉现象，有研究者提出了各种不同的理论。
　　1.三色说（trichromatic theory）。
　　三色说是由英国科学家托马斯·杨提出的。他假定，在人的网膜中，有三种不同的感红、感绿和感蓝的感受器。每种感受器只对光谱的一个特殊成分敏感。当它们分别受到不同波长的光刺激时，就产生不同的颜色经验。
　　1860年，赫尔姆霍茨放弃了一种感受器只对一种波长敏感的看法，认为每种感受器都对各种波长的光有反应。但红色感受器对长波的反应最强烈，因而产生了红的感觉；绿色感受器对中波的反应最强烈；蓝色感受器对短波的反应最强烈。如果一个光能引起三种感受器同等程度的兴奋，那么就产生白色的感觉。其他的色觉经验是由这三种感受器按特定比例兴奋的结果。
　　20世纪60年代，神经生理学的研究发现，视网膜确实存在着三种感光细胞，一种细胞能最大程度地吸450nm的光波（蓝色），一种吸收540nm的光波（绿色），另一种吸收577nm的光波（近似 红色）。这个实验结果支持了三色说。但是三色说无法解释红-绿色盲现象。
　　2.对立过程理论
　　1874年，德国的生理学家黑林提出了四色说，这是对立过程理论的前身。黑林认为，视网膜存在着三对视觉色素：白-黑视素，红-绿视素，黄-蓝视素。它们在光刺激的作用下表现为对抗的过程，黑林称之为同化作用和异化作用。同化作用和异化作用在单色光的照射下，不能同时存在。
　　行为实验和电生理学的研究结果，支持了黑林的观点。在注视蓝色一段时间之后再注视黄色，会发现黄色比平时更黄。按对立过程理论，这种现象是由于延长注视蓝色的时间，使黄蓝系统中的蓝色分子消耗殆尽，所以黄色分子能够更充分的发挥作用。20世纪50年代末以来，生理学家先后在动物的视神经节细胞和外侧膝体细胞内发现了编码颜色信息的对立机制。
　　根据前人的研究发现，我们可以认为，在视网膜上存在着三种锥体细胞，分别对不同波长的光敏感。在网膜水平上，色觉是按三色理论提供的原理产生的。而在视觉系统更高的水平上，存在着功能对立的细胞，颜色的信息加工表现为对立的过程

　　色觉缺陷
　　色觉缺陷包括色弱和色盲。
　　色弱患者虽然也能像正常人一样用三种波长的光来匹配光谱上其他波长的光，但是他们对三种波长的感受性均低于正常人。在光刺激较弱时，这些人几乎分辨不出任何颜色。
　　色盲分为全色盲和局部色盲。全色盲的人只能看到灰色和白色，丧失了对颜色的敏感性。局部色盲患者还有某些颜色经验，但他们经验到的颜色范围比正常人要小得多。

　　颜色
　　1.什么是颜色
　　颜色（color）是光波作用于人眼所引起的视觉经验。
　　颜色具有三个基本特性，即色调、明度和饱和度。
　　色调（hues）主要决定于光波的波长。对光源来说，由于占优势的波长不同，色调也就不同。如果700毫微米的波长占优势，光源看去是红的。
　　明度指颜色的明暗程度。明度决定于照明的强度和物体表面的反射系数。
　　饱和度指某种颜色的纯杂程度或鲜明程度。纯的颜色都是高度饱和的。例如鲜红等。混杂上白色、灰色或其它色调的颜色，是不饱和的颜色。例如粉红等。 颜色的三个特性及其相互关系，可以用三度空间的颜色纺锤体来说明　　
    2.颜色混合
　　颜色混合分两种：色光混合和颜料混合。
　　色光混合是将具有不同波长的光混合在一起，同时作用于眼睛，在视觉系统中的混合。色光混合是加法过程。
　　颜料混合是指颜料在调色板上的混合，或油漆、油墨的混合。如将红与黄的颜料混合配成橘红等。颜料混合是减法过程。

　　视觉的生理基础
　　视觉的生理机制包括折光机制、感觉机制、传导机制和中枢机制。
　　（一）眼球
　　眼球是我们的视觉器官，形状近似于一个球，前端稍突出，前后直径约为25mm，横向直径为20mm。由眼球壁和眼球内容物组成。
　　（二）网膜的构造和换能作用
　　1.网膜的构造
　　人的网膜上有1.2亿个棒体细胞和600万个锥体细胞，它们是视觉的感受器。棒体细胞细长，呈棒状。主要分布在中央窝周围及视网膜的边缘。锥体细胞短粗，呈锥形。主要分布在网膜中央窝。中央窝是对光最敏感的区域。在网膜边缘，只有少量的锥体细胞。在中央窝附近，有一个对光不敏感的区域叫盲点，来自视网膜的视神经节细胞的神经纤维在这里聚合成视神经。
　　锥体细胞和棒体细胞的功能也不同。棒体细胞是夜视器官，它们在昏暗的条件下起作用，主要感受物体的明、暗；锥体细胞是昼视器官，在中等和强的照明条件下起作用，主要感受物体的细节和颜色。
　　2.换能作用
　　当光线作用于视觉感受器时，棒体细胞和锥体细胞中的某些化学物质的分子结构发生变化，它所释放的能量能激发感受细胞产生神经冲动，这就是视觉感受器的换能作用。视觉感受器借助于换能作用将光能转换成视神经细胞的神经冲动，即神经电信号。
　　对视觉器官来说，具有换能作用的物质叫视觉色素。棒体细胞的视觉色素叫视紫红质，它由视黄醛和视蛋白构成。视蛋白是一种结构复杂的蛋白质，其化学组成至今不大清楚。视黄醛是一种光敏集团，它的结构近似于维生素A。在光的作用下，视黄醛的形状在变化，化学结构也在变化，这个过程叫视紫红质的光化学反应。在视紫红质分解过程的后一阶段，出现放能反应。所释放的能量就能激发神经的冲动。

　　视觉的中枢机制
　　视觉的直接投射区为大脑枕叶的纹状区，这是实现对视觉信号初步分析的区域。
　　与纹状区邻近的另一些脑区，负责进一步加工视觉的信号，产生更复杂、更精细的视觉。如认识形状、分辨方向等。
　　有关感受野的研究：从20世纪60年代以来，休伯（Hubel〕和威塞尔（Wiesel）等对视觉感受野的系统研究，对解释视觉的中枢机制产生了深远的影响。视觉感受野指网膜上的一定区域或范围，当它们受到刺激时，能激活视觉系统与这个区域有联系的各层神经细胞的活动。网膜上的这个区域就是这些神经细胞的感受野。
　　休伯和威塞尔把皮层细胞分为简单细胞、复杂细胞和超复杂细胞。他们之间存在着汇聚的关系，如果将电极按正确方向插入皮层，那么电极先到达简单细胞，后到达复杂细胞和超复杂细胞。从电极测到的将是事物越来越一般的特性。
　　根据感受野的研究，休伯等人认为，视觉系统的高级神经元能够对呈现给网膜上的、具有某种特性的刺激物作出反应。这种高级神经元叫做特征觉察器。

　　视觉的传导机制
　　电信号从感受器产生以后，将沿着视神经传至大脑。传递机制由三级神经元实现：
　　网膜双极细胞→→→视神经节细胞→→→外侧膝状体→→→脑枕叶的纹状区。
　　视觉的传导机制不仅把神经兴奋从外周传入中枢，而且对输入的信号进行了加工处理，这对各种视觉现象的产生有重要的意义。主要表现在以下两个方面的处理。
　　首先，网膜上的锥体细胞和棒体细胞的数量远远超过视神经节细胞，因此来自视网膜的神经兴奋在传入视神经节细胞是必然出现聚合作用，这种聚合作用会对视觉的信息加工产生重要影响。
　　其次，侧抑制现象也影响到神经信号的加工。侧抑制是指临近的感受器之间能够相互抑制的现象。哈特林和雷格里夫曾用电极刺激动物的传入纤维并记录光刺激作用下的神经冲动，结果发祥，个别感受器的输入电信号和周围感受器的活动状态有关，一个感受器受到刺激所产生的神经冲动会对邻近部位的输入信号产生影响。

　　视觉中的时间因素
　　1.视觉适应
　　由于刺激物的持续作用而引起的感受性的变化。可区分为暗适应和明适应。
　　（1）暗适应。暗适应指照明停止或由亮处转入暗处时视觉感受性提高的时间过程。例如，我们从阳光照射的室外进入电影院。
　　暗适应的机制一般用感受器内光化学物质的变化来解释，即把暗适应归结为感受器内视色素的还原过程。
　　（2）明适应。明适应与暗适应相反，是指照明开始或由暗处转入亮处时视觉感受性下降的时间过程。
　　研究明适应和暗适应有重要的实践意义。人们利用视觉适应的规律可以提高视觉的效果，避免在异常情况下光线对眼睛的破坏作用。例如，值夜勤的飞行员和消防队员，在值勤以前，最好带上红色眼镜在室内灯光下活动。
　　2.后像
　　刺激物对感受器的作用停止以后，感觉现象并不立即消失，它能保留一个短暂时间，这种现象叫后像。
　　后像分两种：正后像和负后像。后像的品质与刺激物相同叫正后像；后像的品质与刺激物相反，叫负后像。
　　3.闪光融合
　　刺激物断续的闪光由于频率增加，人们会得到融合的感觉，这种现象叫闪光融合。
　　刚刚能够引起融合感觉的刺激的最小频率，叫闪光融合临界频率。它表现了视觉系统分辨时间能力的极限。
　　4.视觉掩蔽
　　某种时间条件下，当一个闪光出现在另一个闪光之后，这个闪光能影响到对前一个闪光的觉察，这种效应称之为视觉掩蔽。

　　视觉中的空间因素
　　1.视觉对比
　　视觉对比是由光刺激在空间上的不同分布引起的视觉经验。
　　明暗对比：是由光强在空间上的不同分布造成的。如轮廓的感知、马赫带等。
　　颜色对比：一个物体的颜色会受到它周围物体颜色的影响而发生色调的变化。对比使物体的色调向着背景颜色的补色的方向变化。如“万绿从中一点红”。
　　2.边界突出和马赫带
　　马赫带是指人们在明暗变化的边界上。在亮区看到一条更亮的光带，而在暗区看到一条更暗 的线条。马赫带产生的原因可以用侧抑制来解释，来自明暗交界处的亮区一侧的抑制大于大于来 自暗区一侧的抑制，因而使暗区的边界显得更暗；同样，来自暗明交界处暗区一侧的抑制小于亮区一侧的抑制，因而使亮区的边界显得更亮。
　　3.视敏度
　　视觉系统分辨最小物体或者物体细节的能力。一般可分为最小可见敏度、最小间隔敏度和游 标敏度。

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