视觉机制是什么（视觉机制有哪些）

人眼是工程学的奇迹。人体所有感觉受体的70%位于眼睛。 40% 的大脑皮层被认为参与视觉信息处理的某些方面。

1.视觉通路光是人类视觉刺激的关键。光是一种电磁辐射，可以刺激视网膜产生视觉。科学上电磁辐射是按波长（即两个相邻波峰之间的距离）分类的。整个电磁波谱范围包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线。如图1所示，人眼只能感知电磁波谱中非常窄的一段，大致是380nm到740nm的波长范围。

图1：电磁频谱在现实世界中，物体的可见颜色取决于它吸收或反射的光的波长。只有反射光到达人眼并被感知为某种颜色，即所谓的光谱反射。举个简单的例子，一般植物的叶子反射绿色波段，吸收红色、橙色、蓝色和紫色。 1.1 进入眼睛人眼是一个复杂的光学传感器。人眼的功能类似于相机的功能。光线穿过相机中的一系列光学元件，并在其中发生折射和聚焦。控制通过光圈的光通量。通过光圈的光线最终到达成像平面（胶片/CCD/CMOS）。

图2：人眼的纵向横截面如图2所示，人眼执行相同的基本功能：眼睛的角膜和晶状体执行聚焦功能，而虹膜则充当相机的光圈控制装置。与相机不同，反向光场不会落在胶片/CCD/CMOS上，而是落在极其敏感的视网膜上。 1.1.1 角膜来自视野内各个方向的光线首先进入人眼的角膜。角膜是一个透明的球形结构，其表面由组织良好的细胞和蛋白质组成。人眼对光的折射大部分（约80%）是在空气与角膜的界面处完成的。这是因为角膜弧面上各点的折射率差异很大。角膜后面是另一个透明结构，称为眼睛的晶状体。眼睛的晶状体是一种精确的聚焦结构，因为它的形状可以改变以达到光学系统所需的不同有效焦距。这两个光学结构之间的空间称为前房。前房充满了由睫状体产生的透明水样液体，称为房水。房水为眼睛的中间角膜和晶状体提供营养（主要是氨基酸和葡萄糖），因为这两个光学结构本身没有血液供应。角膜的前侧通过泪液获得相同的营养。当人眨眼时，泪水分布在角膜表面。 1.1.2 瞳孔光穿过角膜和充满水的前房后，一部分穿过虹膜中间的孔。 —— 虹膜是一种彩色结构。这个孔称为瞳孔。穿过瞳孔的光线刺激视网膜。瞳孔呈现黑色是因为通过瞳孔的大部分光线被眼睛内部吸收，反射光很少。

图3：瞳孔反射瞳孔类似于相机的光圈孔，其大小可以根据视觉刺激的变化而变化。虹膜扩张后的形状如图3所示。当光线较少时，瞳孔会扩张以吸收更多的光线。在明亮的环境中，瞳孔会收缩并变小。这种不自觉的反应称为瞳孔反射。 1.1.3 眼睛的晶状体光线通过瞳孔后，立即进入称为眼睛晶状体的光学结构。眼睛的晶状体是一个几乎完全透明的柔性结构，由同心纤维细胞组成。大多数表面纤维具有代谢活性，与角膜一样，眼睛的晶状体从周围的液体中获取营养。 (1)自适应调整

图4：眼睛晶状体自适应调节过程。晶状体由围绕其周边的睫状肌和悬韧带固定到位。如图4所示，当眼睛处于放松状态时，比如随意向远处看时，眼球的晶状体处于平直状态，这样远距离视力所需的最大焦距就可以取得成就。为了实现这种形状，围绕眼睛晶状体的睫状肌（像所有放射状肌肉一样）从收缩状态变为扩张、张开状态。此时，连接睫状肌和眼睛晶状体的悬韧带形成向外的张力，从而使眼睛的晶状体变直。当眼睛聚焦于近距离物体时，上述过程正好相反。眼睛晶状体周围的睫状肌收缩，从而释放悬韧带上的张力，使晶状体呈现自然的、双凸的、更接近球形的形状，从而增加聚焦近距离物体所需的屈光力。这个变化的过程称为适应。眼睛正是通过自适应调节来改变其光学能力，使观察者能够根据视野中物体的距离快速改变焦点。一般认为，视网膜模糊是适应的刺激因素，但这一过程也与聚散度密切相关。眼球的晶状体在40岁左右之前都非常有弹性，然后逐渐失去弹性。由于周围结构的代谢活动，它变得越来越僵硬，到了55岁左右，睫状肌的收缩已经无法改变眼睛晶状体的形状。 (2)图像倒转人眼具有复合透镜系统。当光线进入眼睛时，它会穿过一系列介质，首先穿过空气，然后进入更致密的介质（角膜）。大约80%的屈光和聚焦是由角膜完成的，剩下的20%是由眼睛的晶状体完成的。角膜是坚固的固定晶状体结构，而眼睛的晶状体是可变的双凸晶状体结构。根据凸透镜的折射原理，光束会通过另一侧的焦点。如图5所示，进入眼睛的光场在到达视网膜之前发生光学反转。

图5：图像反转1.1.4 玻璃体光穿过眼睛的晶状体后进入眼睛的玻璃体。玻璃体充满了一种透明的凝胶状物质，称为房水。光可以很容易地穿过房水，因为房水在这方面具有完美的特性。房水由98% 的水、透明质酸（增加粘度）、细胶原纤维网络（使房水呈凝胶状）以及各种盐和糖组成。房水基本上是静态的，不能主动再生，也不能通过血管补充。 1.2 图像的形成和检测1.2.1 视网膜视觉过程始于眼睛的光学结构将光线聚焦在视网膜上（英文“r”）