72、为视障人士打造的高动态范围成像系统

为视障人士打造的高动态范围成像系统

1. 引言

人类视觉是一个复杂的过程，尽管有大量研究试图描述和建模这个系统，但仍有很多方面未被完全理解。人类视觉基于眼睛这一复杂器官，与听觉、触觉、味觉和嗅觉相比，它是收集物理世界全面信息最强大的感官。良好的视力能让人们轻松完成日常活动，如移动、阅读、驾驶、人脸识别和物体操作等。人类眼睛具有极高的视觉范围，能轻松区分同一场景中的明亮和黑暗区域，感知的亮度比可达 10000000:1 。

然而，视觉性能对亮度变化很敏感。在明视觉（如白天）亮度水平下，视觉功能如敏锐度、对比度敏感度、颜色辨别、深度感知和运动检测等可能达到最佳状态。相反，在低亮度的中间视觉/暗视觉（如夜间）条件下，这些性能会显著下降。对于患有青光眼、黄斑变性、视网膜色素变性（RP）、糖尿病视网膜病变等眼部疾病的视障人士来说，视觉能力的下降更为严重。

RP 的一个重要症状是周边视野逐渐丧失，在疾病后期，中央视力也可能下降。即使在早期，许多患者也会抱怨在强光下难以正常活动或感到不适，并且会出现夜盲症。对于这一群体，部分或完全失明会严重影响生活质量，使日常活动变得极具挑战性。目前，针对视觉障碍的医疗和治疗方法效果有限，而视觉适应和康复技术或许能帮助患者更好地应对残疾。

近年来，电子系统，即视觉辅助设备，也被设计用于视障人士的辅助应用。增强现实是一个有前景的领域，例如有人开发了基于光学透视头戴式显示器（HMD）的视野扩展器，还有人提出使用立体视觉系统的图像处理技术来区分障碍物与地面等。但据我们所知，这些电子辅助设备大多无法同时控制黑暗和明亮区域的亮度，特别是 RP 患者使用光学透视设备时，由于边缘增强，会暴露在更高的光照条件下，这可能会让他们感到痛苦。