一、前言
机器视觉算法基于图像像素客观数值运算,而人眼存在大量主观视觉错觉,在图像效果评判、图像处理结果验收时必须考虑该特性,避免主观感受与客观像素数据产生偏差。
二、同时对比度(亮度同时对比效应)
1.核心定义
相同灰度的目标区域,放置在不同亮度背景下,人眼感知到的主观亮度完全不同:亮背景里的方块看起来更暗,暗背景里的方块看起来更亮。
2.补充特性
- 背景面积越大,该对比错觉效果越显著;
- 本质是人眼的侧抑制生理机制导致。
3.工程意义
做图像灰度增强、背景分割时,不能仅依靠人眼主观判断亮度,必须依靠直方图、像素灰度值客观判定。
三、Mach 带(马赫效应 / 马赫带错觉)
1.核心定义
观察亮度渐变 / 明暗交界区域时,在亮度跳变边界附近:
暗区靠近边界处,会感知到一条更暗的黑带;
亮区靠近边界处,会感知到一条更亮的亮带。
2.直观表现
灰度阶梯渐变条带,每一级交界处都会出现主观上的明暗过冲条纹。
3.工程意义
解释了人眼对图像边缘极度敏感,也是图像边缘检测算法(梯度、差分)符合人眼视觉习惯的生理基础。
四、主观轮廓(虚拟轮廓错觉)
1.核心定义
图像中实际不存在连续闭合边界,但人脑会自动脑补、感知出完整轮廓线。
2.经典案例
卡尼萨三角形:三个扇形缺口,主观看出白色倒三角轮廓;
放射线条中心脑补圆形、分段椭圆脑补完整圆环;
赫林网格:网格交点处主观浮现浮动灰点。
3.工程意义
机器轮廓提取只会识别实际像素边缘,不会脑补虚拟轮廓;在缺陷检测、轮廓匹配时要区分 “真实边缘” 和 “人眼主观脑补轮廓”。
五、空间几何错觉
1.核心定义
长度、平行、角度、大小完全一致的几何图形,因辅助线条、透视排布干扰,人眼误判尺寸、平行关系、空间位置。
2.常见类型
长短错觉:两端箭头朝向不同的等长线段,感知长度不同;
平行扭曲错觉:斜线干扰下,平行线看起来发生倾斜;
大小嵌套错觉:同等大小圆形,被外框包围后视觉尺寸差异明显。
3.工程意义
图像尺寸测量、几何标定必须依靠像素坐标客观计算,不能用人眼目测判定长宽、平行度。
六、颜色错觉
1.核心定义
客观上灰度 / 色相完全一致的色块,受周围颜色、阴影、环境遮挡影响,人眼判定为不同颜色。
2.经典案例
经典立方体灰度错觉:两个方块 RGB 数值完全相同,受阴影遮挡视觉一深一浅;
棋盘格红绿点阵:同一种粉色因排布位置,视觉呈现两种深浅粉色;
网格交点浮动灰点错觉。
3.工程意义
色彩识别、灰度阈值分割、色差检测必须依靠像素 RGB / 灰度数值,杜绝人眼主观颜色判断误差。
七、旋转运动错觉
1.核心定义
静态静止的图案,依靠环形渐变、色彩交替排布,使人眼产生图案在持续旋转、流动的主观动态感受。
2.工程意义
图像静态稳定性检测、画面频闪测试时,需要规避这类视觉干扰图案,避免误判图像抖动。
整体小结(启示)
- 人眼具有极强的主观补偿、脑补、对比修正能力,机器视觉只认像素客观数值;
- 图像量化、阈值分割、边缘提取、尺寸测量、颜色检测全部以数据为准,人眼仅做辅助效果验收;
- 马赫带、同时对比度等生理视觉特性,是图像增强、边缘检测算法设计的仿生理论依据。