Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
16
Màng cứng
ảnh hồng ngoại có thể đạt đợc theo cách tơng tự theo công thức (1.7), chỉ cần thay
đổi một cách đơn giản các đặc tính phổ của cảm biến đợc sử dụng.
2. Hệ thống thị giác ngời
2.1. Mắt.
Hệ thống thị giác ngời là bộ phận phức tạp nhất hiện hữu. Hệ thống thị giác
cho phép chúng ta tổ chức và hiểu biết nhiều phần tử phức tạp trong môi trờng quanh
ta. Hầu nh với tất cả động vật, thị giác là phơng tiện để duy trì sự sống còn. Với loài
ngời thị giác không chỉ là trợ giúp sự sống còn mà còn là một công cụ của t duy và
phơng tiện để làm cho cuộc sống phong phú hơn.
Hệ thống thị giác bao gồm mắt biến đổi ánh sáng thành tín hiệu thần kinh, và
các bộ phận hữu quan của não xử lý các tín hiệu thần kinh để lấy ra thông tin cần thiết.
Mắt, khởi đầu hệ thống thị giác, là một hình cầu với đờng kính khoảng 2 cm. Về mặt
chức năng mà nói , thì mắt là thiết bị thu gom và hội tụ ánh sáng l ên mặt sau của nó.
Hình cắt ngang của mắt đợc b iểu diễn trong hình 1.10. Tại phía trớc của mắt
trông ra thế giới bên ngoài, là giác mạc cứng (cornea), một màng mỏng dai và trong
suốt. Chức năng chính của giác mạc là để khúc xạ ánh sáng . Vì có hình tròn, nó hoạt
động nh thấu kính hội tụ của camera. Nó chịu trách nhiệm về gần 2/3 tổng ánh sáng
khúc xạ cần thiết cho việc hội tụ chính xác.
Hình 1.10 . Hình cắt ngang của mắt ngời.
Phía sau giác mạc có một thể dịch nớc (aqueous humour) là một dung dịch
trong veo, dễ lu động. Qua giác m ạc và thể dịch nớc có thể trông thấy tròng đen
Thể dịch nớc
Thuỷ tinh thể
trạch
Dịch thuỷ tinh
Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
17
(iris), còn gọi là mống mắt. Bằng việc thay đổi kích cỡ đồng tử (con ngơi), một lỗ

chức năng của nó là để giữ nguyên hình dạng mắt.
Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
18
Phía sau dịch thuỷ tinh là võng mạc, nó phủ khoảng 65% phía trong nhãn cầu.
Đây là màn hình, nơi ánh sáng vào đợc hội tụ và các tế bào tiếp nhận quang chuyển
ánh sáng thành tín hiệu thần kinh. Tất cả các bộ phận của mắt mà chúng ta nói đến đều
phục vụ cho chức năng đặt một hình ảnh rõ nét lên bề mặt cơ quan cảm nhận. Việc ảnh
đợc tạo ra trên võng mạc, và mắt chỉ đơn giản là một thiết bị nhận ảnh, mãi đến tận
đầu thế kỷ 17 ngời ta mới biết. Ngay cả thời Hy Lạp cổ đại đã biết cấu trúc của mắt
một cách chính xác và đã tiến hành phẫu thuật mắt khá tinh vi cũng chỉ lập luận rằng
có những tia tơng tự ánh sáng (light -like) phát ra từ mắt đập vào vật và làm nó có thể
thấy đợc. Cuối cùng sự thật xuất hiệ n, năm 1625 Scheiner chứng minh đợc rằng ánh
sáng thâm nhập vào mắt và sự nhìn bắt nguồn từ ánh sáng thâm nhập vào mắt. Tách và
và đem trơng võng mạc của động vật và nhìn nó từ phía sau, ông đã thấy đợc ảnh lập
lại rất nhỏ của những vật trớc nhãn cầu.
Có hai loại tế bào cảm nhận ánh sáng trong võng mạc. Chúng đợc gọi là tế bào
hình nón và hình que. Hình nón, với số lợng khoảng 7 triệu, kém nhậy sáng hơn hình
que và chủ yếu là để nhìn ban ngày. Chúng cũng có trách nhiệm cảm nhận màu sắc. Có
ba loại hình nón theo thứ tự nhậy nhất với ánh sáng đỏ, lục và lam. Đây là cơ sở sinh lý
học định tính của việc biểu diễn ảnh màu với ba ảnh đơn sắc đỏ, lục và lam. Hình que,
số lợng khoảng 120 triệu, nhậy sáng hơn hình nón và về cơ bản để nhìn ban đêm. Vì
hình nón chịu trách nhiệm cho ảnh màu không phản ứng khi ánh sáng tù mù, nên chúng
ta không thể thấy màu trong bóng tối.
Tế bào hình que và hình nón phân bổ khắp võng mạc. Tuy nhiên sự phân bố của
chúng không đều. Sự phân bố của tế bào hình que và hình nón trong v õng mạc đựơc
biểu diễn trong hình 1.11. Ngay phía sau điểm chính giữa con ngơi có một chỗ trũng
trên võng mạc, gọi là điểm vàng (fovea). ở đó tập trung đa số tế bào hình nón và hoàn
toàn không có tế bào hình que.
Do đó, đây là vùng nhìn rõ nhất trong ánh sáng trắng. Khi ta nhìn thẳng vào một
vật phía trớc, vật đợc hội tụ trong điểm vàng (fovea). Vì điểm vàng (fovea) rất nhỏ, ta

nón
Góc nhìn, độ
Thái dơng trong
võng mạc
Chơng 1: cơ sở xử lý ảnh
20
Vì cách sắp xếp đặc biệt này, các dây thần kinh ánh sáng phải xuyên qua các lớp
tế bào cảm nhận ánh sáng trên đờng tới não. Thay vì vợt qua các lớp tế bào cảm nhận
ánh sáng ở khắp võng mạc, chúng đợc bó lại tại một vùng nhỏ bằng cỡ đầu ghim
trong võng mạc, gọi là điểm mù. Vì không có các tế bào cảm nhận ánh sáng trong vùng
này, chúng ta không thể nhìn thấy ánh sáng hội tụ trên điểm mù.
Khi ánh sáng đập tới tế bào hình nón và hình que, một phản ứng điện hoá phức
tạp xảy ra, và ánh sáng đợc chuyển thành các xung thần kinh, truyền đến não thông
qua dây thần kinh thị giác. Có khoảng 130 triệu tế bào cảm nhận ánh sáng (hình nón và
hình que), nhng chỉ có khoảng 1 triệu giây thần kinh. Điều đó có nghĩa là trung bình
cứ một dây thần kinh phục vụ hơn 100 tế bào cảm nhận ánh sáng. Trong thực tế không
phải là chia đều nh vậy. Với một số tế bào hình nón trong điểm vàng (fovea) mỗi dây
thần kinh phục vụ cho một tế bào, làm tăng tính nhậy sáng trong vùng này. Tuy nhiên,
các tế bào hình que lại đợc chia đều cho các dây thần kinh. Đây là lý do tại sao tính
nhậy sáng (visual acuity) vào ban đêm không tốt bằng ban ngày, tuy có nhiều tế bào
hình que hơn hình nón.
Hình 1.13 : Đờng các tín hiệh thần kinh đi từ võng mạc đến vỏ não thị giác.
Vật cong gập nh đầu gối
Chỗ các dây thần kinh thị
giác giao nhau
Võng mạc
Bó dây thần
kinh thị giác
Bức xạ thị giác