聊聊线性代数（15）SVD的应用--3

SVD为什么会和图片产生联系呢?
让我们细细思考，可以发现SVD是对矩阵进行的处理操作。
这就不得不提到计算机中图片采用的储存方式——对的，聪明的你现在应该已经意识到，我们用矩阵来储存图片。
出于简化问题和反应实际的考虑，这里我们用bmp格式的图片举例。
我们先来介绍一下相关的背景知识。

 

人类的眼睛构造实际上是很神奇的，光线通过眼部的晶体结构后经过折射投影在视网膜上形成图像，眼睛内部的感光细胞识别这种光信号，通过生物质能工作转化成电信号，沿着眼部神经元传递到对应神经元结点进一步处理，最后电信号传输至大脑皮层视觉中枢并最终引起视知觉，产生我们所见到的世间景象。

 

而在人类的视网膜上，存在两类对视觉信号具备感知能力的基本细胞种类，分别称作视杆细胞（Rod cell），视锥细胞（Cone cell），视杆细胞无法分辨颜色，但能在较黑暗的环境中分辨视觉信息，视锥细胞则可以在亮度达到一定水平的环境下，为我们感知并传递颜色的视觉信息。

 

由于本文主要谈论的话题是颜色，所以我仅对视锥细胞做一定的介绍。

 


视锥细胞实际上可以被分为三种，分别称作S-视锥细胞、M-视锥细胞、L-视锥细胞（图片里的R、G、B只是一种含义上的直观表示方式），分别能够对应识别波长为短、中、长的光信号。一般来说，S-视锥细胞对波长420nm的光线最为敏感，M-视锥细胞530nm的波长最为敏感，而L-视锥细胞对于560nm的波长最为敏感，对应的颜色是蓝、绿、红。

 

这是因为每种视锥细胞含有的色素成分与种类不同，比如说S-视锥细胞含有的蓝色色素较多，更容易吸附蓝色对应波长一定范围内的蓝色光线，这样就使得三种细胞对不同颜色各具一定的敏感性。
而我们知道，视网膜细胞通过将光信号转化为电信号来识别图像光信息，而不同种类的视锥细胞对颜色的敏感度存在差异性，导致当特定颜色投射到视网膜上时，不同数目的视锥细胞被光信号激活，从而产生不同的电信号，按照原光信号波长比例转为神经信号，经过大脑处理我们就能够看见不同的颜色。