人眼是如何选择成像的

其实,我在前面的一篇文章中利用数学模型,没有具体计算过,讨论了该如何成像,但是这毕竟只是数学上的计算方式,跟人脑的处理方式不是一样的。我现在提出一个跟比较接近哲学的问题,首先人脑在不清楚什么清晰,什么是不清晰的情况下,如何通过调焦得到自己想要的清晰图像。

大脑判断图像清晰的依据是什么?是变分法吗?不是,变分法是利用三维空间加上折射率计算的,大脑不可能在脑海中测量物体的真实距离,然后构建三维环境,再去做积分运算,实际上人脑目测距离都估算不准确,又如何能够做积分运算呢,那么想要分辨在S1上的成像是不是清晰的根本无法判断了。

又是要做选择的问题,我从没有思考过现实的问题,感觉整个光学都是在做选择题。

既然是对光线的选择,那就需要从光的各个特征说起了。从电磁学开始说起。光有电矢量E,磁矢量H,传播方向k,z遵循右手法则,k=ExH。

根据赵凯华的电磁学下册的公式8.30和8.31,这是两个波动方程,他的解是关于电矢量和磁矢量关于时间参数t和传播方向z上的函数。

波动方程在evans的偏微分方程中已经解出来了,属于n=1的情况。但是看不出来是简谐波的形式,所以物理中学到的光波,看起来是简谐波是错误的,除非发出光波的在t=0的时候函数描述是简谐运动,不然不可能是。但是只要是周期性的,利用傅里叶级数得到三角函数,似乎也没有问题。

重点不是三角函数,而是周期性。周期函数,我百度发现没有相位的概念,但是如果不定义的话,似乎不能和三角函数对应起来,那只能规定有相位了。

然后是,电矢量振幅和磁矢量振幅,周期函数并没有这种幅值的说法,但是为了描述能量密度,必须要给一个说法,这就相当于交流电的有效电压一样。所以还是称之为幅值吧,因为我无论周期函数是什么,不影响我下面说的内容,之后还是看做是简谐波,因为更熟悉这种说法。我上面的说法是过于走数学的精准路线了。

周期函数的频率,幅度,和相位这是三要素,但是这里还有传播方向,毕竟evans的波函数是关于时间t和空间坐标的实数值函数。这里不考虑x,y,z各个方向上的波动情况,因为我这里只分析光线,是一条线。把光一根根分析再合成感觉复杂了,而且也不科学,毕竟合成是按照简谐波合成的,太特殊了。但是必须要这样做,因为evans的波动方程解出来的只是一个磁矢量或者电矢量,必须要确定了空间中的每个位置的磁矢量或者电矢量偏振方向(实数值函数只能表示一个电矢量或者磁矢量在平面上偏离中心轴线的位置的程度,也不能代表偏振方向),才能给出在空间中的任意位置,(x,y,z)的磁矢量磁矢量或者电矢量的偏振方向,根据右手法则,确定了电矢量的偏振方向,然后传播方向是确定的(当前位置x和起振位置o的连线就是传播方向),那么就确定了磁矢量的偏振方向。磁矢量可以根据电矢量计算出来,利用麦克斯韦方程组,不用管,反过来磁矢量计算电矢量也是如此。

所以单色光波用频率,幅度,和相位三个常数和两个参数时间t,空间位置(x,y,z)控制电矢量的数值,再给出电矢量的偏振方向,传播方向(传播方向就是从起振位置到该位置(x,y,z)),就得到了一条光线的描述了。

现在是考虑白色光,那么频率不用管了。幅度表示能量密度是有,相位表示合成的周期函数,相位也有。偏振方向不用管,传播方向需要注意。

总之需要注意的是幅度,相位,传播方向,时间和空间位置首先知道的是光线的亮度在空间位置是连续变化的,因为是漫反射,还有光线的发散。所以当物体曲面S和像曲面S1同胚的时候,矢量合成光线看不出来连续性,但是这种矢量合成的过程,其实就是矢量的积分过程,因为当穿过S1的某个位置y的来自x的光线为矢量fx(y)是关于y连续的(矢量的方向是光线的传播方向,矢量的值为亮度,即也就是幅度,其实光线还是有初始相位的。),fx=f(x)也是关于x属于S连续,那么穿过y的光线的合成为S上的x位置的所有漫反射光的光线fx的矢量积分F(y),因为不可能S上所有的位置都有发出光穿过y,因为透镜在对焦之后位置是同胚了一对一。注意来自同一个位置x的初始相位相同。

首先由于是积分,在S1上的矢量F(y)是关于y连续的,在方向和数值上均关于y是连续的。但是这种连续性是对焦之后的结果,如果透镜没有对上焦,而是指定画出了一个曲面为S1呢?会有这种连续性吗?会有,原因还是之前的解释,f(x,y)表示在曲面S上的一点x和曲面S1上的一点y的一条光的路径上的光的亮度(假定不会扩散,亮度值在路径上是恒定的),光路径肯定不是直线,但是根据费马原理知道是只有一条的。f(x,y)分别关于x和y连续,因为不连续没有道理,尽管积分不是对于x积分的,但是根据连续性可知,是在S上的某个曲线上的x的部分漫反射光的积分,以及在曲线上的再次积分得到F(y),所以积分之后F(y)在S1上也是连续的。

现在我分别考虑在空间和时间上对焦和没有对上焦的三个常数幅度,相位,传播方向的稳定性如何

在时间t上,F(y)能够保持恒定值吗?瞬时的电矢量恒定不了,但是能量密度在周期内是稳定的。那么我在考虑相位的问题,没有对上焦的时候,F(y)的相位能够在时间t上保持恒定吗?怎么看都感觉F(y)相位是恒定的。然后是F(y)方向是恒定的。这里不管有没有对焦,结论都是一样的。

现在看在空间上的问题,这里是考虑空间S1上,这三个常数是不是关于y稳定的。电矢量不用看了,就算是对上焦都不稳定,因为图像就是明暗相间的无规律,这就是电矢量。相位呢物体S上漫反射的光线的相位都相等吗?其实相位跟传播距离有关,也跟反射,折射有关,把反射和折射,传播距离的说法换成是光程,那就是相位差正比于光程差,反比于波长。所以在S1对焦之后,相位差在局部是稳定的,也就是说,在物体S上的任意充分小的邻域中,相位关于x的函数的一阶偏导数是常数值,那么在对上焦之后,像曲面S1上的任意的充分小的邻域中,相位关于x的函数一阶偏导数是常数值。如果没有对上焦呢?像曲面S1上的任意的充分小的邻域中,相位关于x的函数一阶偏导数不是常数值。

局部的相位差就是大脑判断有没有对焦的依据了。

但是人眼是如何知道相位差的呢?实际上这跟时间t有关,因为无论有没有对上焦,F(y)都是周期函数,大脑在经过一顿时间采样之后,就能得到周期信号了,有了时间上的周期信号,其实就是得到了相位了,因为大脑只需要一个同时的时钟计数器就可以对每个周期信号确定相位了。

(我看光学还没有看到波动光学,问题的关键是相位差正比于光程,这是非常重要的概念,因为没有对焦,在y上的光程不是统一的来自x,所以物体x的极小邻域的相位差稳定没有映射到y的局部邻域中。为什么物体x的充分小邻域的相位差是稳定的呢?因为充分小的邻域的光比较均匀。相位的关系比较接近等差数列递增。)

我找到了一种可能,但是还有个常数要说,就是方向。方向也可能是原因啊,但是方向跟光程的关系不大,方向改变量跟光程有关系吗?首先人眼的感受器对于光线的方向真的不敏感,因为晃动大脑会对细胞产生形变,眼睛的感受器要是形变了,就看不清楚了,实际上这种情况不存在。

然后是方向的改变量,考虑方向的一阶导数的情形,这个在不同的视角改变量都不一样,也没有可能。

总结就是:人眼能判断物体清晰的依据是在成像曲面S1的充分小的范围内,根据时间采样得到的信号的相位差是稳定的,那么就代表已经对上焦了。否则如果不稳定那就是没有对上。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/bicheng/22640.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

基于最大重叠离散小波变换的PPG信号降噪(MATLAB 2018)

光电容积脉搏波PPG信号结合相关算法可以用于人体生理参数检测,如血压、血氧饱和度等,但采集过程中极易受到噪声干扰,对于血压、血氧饱和度测量的准确性造成影响。随着当今社会医疗保健技术的发展,可穿戴监测设备对于PPG信号的质量…

卷积学习笔记

上下采样: 上采样(Upsampling)和下采样(Downsampling)是图像处理和信号处理中常用的两种技术,它们分别用于增加或减少数据的分辨率或采样率。 下采样(Downsampling) 定义&#xf…

【Kubernetes】k8s集群的污点、容忍、驱逐 以及排障思路

污点和容忍以及驱逐 一、污点(Taint) 污点介绍 节点亲和性,是Pod的一种属性(偏好或硬性要求),它使Pod被吸引到一类特定的节点。Taint 则相反,它使节点能够排斥一类特定的 Pod。 Taint 和 Tol…

Word忘记保存?请使用Word隐藏备份文件

大家用Word写材料时,如果忘记保存,可以使用Word隐藏备份文件找回未保存的文件。(仅供参考) Windows7、8、10、11系统的设置如下: 执行上述操作,可以在word文件菜单中信息项的自动保存中找到了。上述内容…

Java中的接口与抽象类:区别与联系

Java中的接口与抽象类:区别与联系 在Java中,interface(接口)和abstract class(抽象类)是两种重要的抽象类型,用于定义对象的抽象行为和结构。虽然Java 8之后接口引入了默认方法和静态方法&…

Mac保姆级配置jdk环境

1.找到下载的jdk环境 通常是这个。留作备用 /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_291.jdk/Contents/Home/bin 然后新开一个终端下执行以下命令 sudo vim ~/.bash_profile 进入编辑模式后 按 i 开始添加内容结束编辑模式按 ESC结束后保存输入 :wq!不保存输入 :q! 注意…

索引函数失效场景如何配置避免失效

1、全表扫描: 1、场景: 当查询条件没有使用索引,或者索引没有被正确使用时,数据库可能会进行全表扫描,导致索引失效。 2、避免方法: (1)确保查询条件中的字段已经被索引。 &…

理解NSCopying协议

NSCopying 协议用于让对象能够被复制。实现这个协议的类需要定义如何创建该对象的副本。这个副本是独立的,不会与原对象共享内存地址。 为什么需要 NSCopying 协议? 当你需要复制对象时,例如将对象存储到一个集合(如数组、字典&…

使用若依框架RuoYi前后端分离版+运行+自动生成页面进行导入进行开发+工具(完整版)

若依后台预览 摘要: 随着前后端分离开发模式的流行,越来越多的开发者开始将项目的前端和后端分离开发,以提高开发效率和项目的灵活性。若依框架作为一款优秀的开源后台管理系统,提供了强大的权限管理和代码生成功能,非常适合前后端分离开发。 一、若依框架介绍 若依框架…

C++中的deque详解

1. 引言 在C标准模板库(STL)中,deque(双端队列)是一个非常重要的容器,它支持在序列的两端进行快速插入和删除操作。与vector不同,deque不需要在内存中连续存储元素,因此它对于需要在序列中间进行大量插入和…

06.docker容器管理

docker的容器管理 创建并且启动一个nginx容器 docker run -d -p 80:80 nginx:latest run(创建并运行一个容器) -d 放在后台 -p 端口映射 -v 源地址(宿主机):目标地址(容器)创建一个centos系统的容器,并且进入到系统里面 nginx docker镜…

C++大型项目管理:通用CMake框架的架构奥秘

往期本博主的 C 精讲优质博文可通过这篇导航进行查找: Lemo 的C精华博文导航:进阶、精讲、设计模式文章全收录 前言 在当今的软件开发环境中,随着 C 项目的不断扩大和变得越来越复杂,有效地管理这些项目成为了一个重要的挑战。 C…

【WEB前端2024】3D智体编程:乔布斯3D纪念馆-第35课-3D互动教材

【WEB前端2024】3D智体编程:乔布斯3D纪念馆-第35课-3D互动教材 使用dtns.network德塔世界(开源的智体世界引擎),策划和设计《乔布斯超大型的开源3D纪念馆》的系列教程。dtns.network是一款主要由JavaScript编写的智体世界引擎&am…

Zero Infinity原理

如上图,一次加载一个layer的一个weights分片(一层的1/DP的参数量),Broadcast至所有rank,计算各自的梯度,再Reduce至其中一个负责的rank,offload存放至CPU Memory,释放GPU里的weights…

i.MX8MP平台开发分享(TMU驱动及用户接口篇)

概念 thermal zone 温度控制区域。sensor 获取温度。trip points 温度跳变点,或者是温度阈值。cooling device Thermal Cooling Device 是可以降温设备的抽象,能降温的设备比如风扇,这些好理解,但是像CPU、GPU 这些 Cooling devi…

探究Spring中的Controller:单例、多例及其并发安全性

1. Spring框架的简介 Spring是一个开源的Java平台,用来简化企业级应用程序的开发。Spring框架提供了一整套统一的编程模型,使得开发人员能够更加专注于业务逻辑,而不必去处理复杂的技术细节。Spring包含多个模块,其中最常使用的就…

cesium Material的理解与使用

1.简介 材质Material可以是比较简单的,比如直接将一张图片赋予表面,或者使用条纹状、棋盘状的图案;也可以使用Fabric和GLSL,重新创建一个新的材质或者组合现有的材质。例如,我们可以通过程序生成的纹理(procedural bri…

el-input实现后缀图标和clearable的兼容,调整el-input clearable与自定义图标展示位置问题

背景:常见的输入框存在两个图标的展示效果都是清空在前搜索或其他图标在后 常见以及最终实现效果(清空图标在前,搜索图标在后) BUG以及el-input默认效果 问题排查 通过控制台审查元素能够发现,默认的效果是自定义图标…

pyautogui模拟鼠标拖动选中文字的基本知识(附Demo)

目录 前言1. Demo1.1 特定窗口点击拖动1.2 屏幕中间点击拖动 2. 基本知识 前言 相关知识推荐阅读: 详细分析Python中的Pyautogui库(附Demo)详细分析PyAutoGUI中的locate函数(附Demo) 1. Demo 先给出一部分代码展示…

银河麒麟操作系统安装conda

参考: https://blog.csdn.net/Andy_shenzl/article/details/136294743 查看系统版本 uname -m 下载对应版本 https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/archive/?CM&OD 安装 bash Anaconda3-2023.09-0-Linux-aarch64.sh 刷新环境 source ~/.bashrc 查看…