4、人类色彩视觉机制与适应原理解析

人类色彩视觉机制与适应原理解析

1. 视觉信息处理基础

1.1 感受野的概念

感受野是指视觉场中某个细胞做出响应的区域的图形化表示。在视觉系统中，为了抑制噪声和提高传输速度，光感受器中的调幅信号在神经节细胞及更高级水平会转换为调频表示。神经节细胞的信号强度通常由细胞每秒产生的电压尖峰数量来表示，而非细胞壁的电压差。

以光感受器为例，其感受野是一个小圆形区域，代表该感受器在视觉场中的敏感大小和位置。神经节细胞的感受野具有中心 - 环绕拮抗特性，常见的有中心兴奋型（on - center）和中心抑制型（off - center）两种类型，如下表所示：
| 类型 | 中心响应 | 环绕响应 | 功能 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 中心兴奋型 | 正 | 负 | 边缘检测（“斑点”检测） |
| 中心抑制型 | 负 | 正 | 增强系统动态范围 |

这些神经节细胞对均匀场无响应，体现了视网膜的图像压缩功能，即只向大脑传输视觉世界中的变化信息，这也是背景对颜色外观产生重要影响的基础。

1.2 神经节细胞的空间和光谱对立性

神经节细胞不仅具有空间对立性，还常表现出光谱对立性。例如，存在红 - 绿对立响应的神经节细胞，其中心由 L 锥体细胞的正输入驱动，环绕由 M 锥体细胞的负输入驱动；也有相反极性的情况。这种对立性在视觉信息离开视网膜之前就已对颜色外观产生深远影响。

1.3 视觉信号的传递

视觉信号在到达初级视觉皮层的过程中会经过外侧膝状体（LGN）。神经节细胞在 LGN 终止并与 LGN 细胞形成突触，