引言
人体视觉系统（human visual system）是《Image and Vidio Processing》课程中最先介绍的内容，可以算作为这门课程的背景知识。在课程的视屏教程中仅仅用了不到20分钟的时间就完成了这部份的内容，但是实际上要深入理解人体视觉系统是远不止如此的。
尽管在这门课程只是作为背景知识来介绍，但是这部分却是我在第一次学习中印象最深的内容。它给带来的作用并不仅仅是加深对这门课程的理解，更是直接向我解释了现实生活中那些曾经让我困惑的一些视觉问题，对我理解摄影技术提供极大的帮助。
人体视觉系统组成
人体视觉系统的组成是很复杂的，站在本课程的角度我无法也没有必要从生物学上系统学习学习，所以这里仅仅关注其组成的关键器官及关键部位——眼睛和视网膜上的两种视觉细胞。
如下图是我在课程的视屏中截下的人眼简单的构造图：
红色标记的是视网膜Retina，绿色部分都是属于视网膜区域。在视网膜上布满了是视觉细胞，外面的光线经过晶状体投射到视网膜上，由视网膜上的视觉细胞感应光信号。
在这里视网膜上的视觉细胞就作为光线传感器的作用，它们可以分为两类：
cones(圆锥细胞)
cones集中在视网膜的中心地方，在上图中就是fovca的地方，中心区外分布很少。cones擅长分辨物体细节，对光线有很大的灵敏度。
另外cones除了能感受光强外，还能感受颜色。
rods(杆状细胞)
rods在视网膜上分布较广，它不能感受颜色，不擅长区分细节，但是擅长感受景物的轮廓，且在微光下表现良好。
这两种细胞相互补充，协同工作。理解产生人体视觉的这两类细胞的各自的特点，是非常重要的，能够帮助我们解释很多生活中的视觉现象。如：
- 由于cones只集中在视网膜中心部位，所以为看清物体，人总是需要调整的眼睛位置移动眼珠，使被关注的物体能够投射到视网膜的中心
- 暗光下能够能够看清物体缺区分不了颜色，因为暗光下的视觉成相主要是rods的作用
我们后面图像处理很多都是将人眼不能区分或是难以区分的图像处理到满足人眼视觉特性使人眼更容易感知的图片。
人体的视觉特性
- 人眼对光的适应范围
人眼对光线的适应范围应该分两个角度来看：一面是光波的波长或频率，第二是光的强度。
光波的波长或频率
在电磁波中，人眼能识别的部分被称为可见光，可见光在波长在整个光谱中只是很小的一部分，一般人眼识别的波长范围在400~760nm之间。如下图为我在Wiki中找到的电磁波频谱图，可以看到人眼能识别的部分非常小：
尽管人眼识别的可见光在光谱中很小，但是实际上利用其他感光传感器是可以采集到更广范围的光线的，并将这些光线生成图像。另外通过这些传感器生成的图像数据转换到可见光的范围内，就可以形成人眼可见的图像了。
光的强度
过强或过弱的光线，会超出人眼的识别范围而导致无法识别物体。不过相对来说人眼能够识别的光强范围还是比较广的，但是这个广的适应范围是靠人眼的 动态调节来实现的。
人眼的动态调节，是指人体的视觉系统会根据环境的光强，来改变视觉细胞的灵敏度，从而能够更好的观察物体的细节。所以我们是不能在既有情况又有弱光的环境中同时看清强光部分和弱光部分的细节。
动态调节是需要时间的，所以当我们从忽然从黑暗的环境走到很亮的环境中，或者从很亮的环境中走到黑暗的环境中的时候，我们总是需要花上一点点时间才能看清周围的东西。
从这点来看，现在相机和人体的视觉系统是很相似的地方的。实际我自己的感觉是相机在同一时刻能够适应的光强范围比人眼更差。特别是当我们拍摄光强差异较大的环境的时候，高光部分就饱和，暗光部分就一片黑。
相机为了适应更广的光强范围（不在同一时刻），可以通过改变光圈大小或快门时间来调节相机的曝光补偿。而现在的大多数相机都有自动挡，通过检测所拍摄环境的光线，来自动调节曝光补偿参数。
韦伯法则——人眼对高光区域有更好的灵敏度
韦伯法则是用来说明人眼对光强改变灵敏程度的。它告诉我们，人眼对光线改变的敏感程度是非线性的。在明亮的环境下，小的光强改变都可以被人眼感受到；但是在昏暗的环境中，则需要光强有更大的改变才能被人察觉。
实际上从上面人体视觉的两种视觉细胞的特点就可以反应这一点点现象，cones具有高敏感度、高分辨率，但那时需要比较明亮的条件下才能正常工作，所以亮光下，人眼的分辨率会更高。
所以从图像来看也是这样的，如果我们希望我们的眼睛能够更清除的区分图像的细节，我们需要把照片调亮，这样对我们观察会更有利。
马赫带——人眼对物体轮廓的强调
这是1868年奥地利物理学家 E. 马赫发现的一种明度对比的视觉效应。是一种主观的边缘对比效应。当观察两块亮度不同的区域时，边界处亮度对比加强，使轮廓表现得特别明显。
通俗的讲究是明暗交接处，暗的一边在人眼看来会更暗，亮的那一边在人眼看来会更亮。
其他的一些视觉错觉现象
如下图，亮度一样的方块，放在不同的环境中人会亮度是不同的：
再如下面这些图，体现了人眼有补全轮廓趋势、易受环境误导的现象：
