下面這幅畫(huà)名為《錯(cuò)誤的鏡子》，是由比利時(shí)超現(xiàn)實(shí)主義畫(huà)家馬格里特（1898-1967）在1928年所創(chuàng)作，目前收藏于美國(guó)紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館。

圖1：比利時(shí)畫(huà)家馬格里特的作品《錯(cuò)誤的鏡子》[1]

從藝術(shù)視角，這幅畫(huà)引發(fā)了人們對(duì)視覺(jué)感知本質(zhì)的思考，每位觀看者都有各自的解讀。

不過(guò)從科學(xué)視角來(lái)看，畫(huà)中的人眼與真實(shí)人眼在結(jié)構(gòu)上其實(shí)非常相符。白色區(qū)域?qū)?yīng)于人眼中的乳白色鞏膜，藍(lán)色白云的區(qū)域?qū)?yīng)于人眼的虹膜，也就是平時(shí)所說(shuō)的眼球（或者眼珠）。虹膜的顏色比鞏膜深，因人種而異，可能是棕色或藍(lán)色。但眼睛最深色的部分是虹膜中心的瞳孔，它大量吸收光線(xiàn)，看起來(lái)呈現(xiàn)漆黑色。人眼的幾個(gè)基本組成部分，畫(huà)中的眼睛也都一應(yīng)俱全。

圖2：人眼的外部結(jié)構(gòu)：鞏膜(Sclera)，虹膜(Iris)，瞳孔(Pupil)，角膜(Cornea)[2]

在畫(huà)中，虹膜部分被藍(lán)天白云填充，黑色的瞳孔仍然清晰可見(jiàn)。這種表現(xiàn)方式就與實(shí)際不符了，因?yàn)槲覀兺ǔo(wú)法僅通過(guò)觀察他人的眼睛就判斷出他們所看到的具體內(nèi)容。

圖3：人眼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[3]

人眼的工作原理類(lèi)似于相機(jī)：瞳孔如同光圈，控制進(jìn)入光線(xiàn)量；視網(wǎng)膜則相當(dāng)于感光元件，接收光信號(hào)。由于瞳孔很小，且大部分光線(xiàn)被眼內(nèi)組織吸收，我們難以從外部直接觀察到視網(wǎng)膜上形成的圖像。

圖4：人眼與相機(jī)的類(lèi)比

當(dāng)然有時(shí)我們也可以從眼睛外部獲得內(nèi)部的蛛絲馬跡。一個(gè)例子是夜間使用閃光燈拍照時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)“紅眼”現(xiàn)象。這是因?yàn)樵诎淡h(huán)境中瞳孔放大，閃光燈的強(qiáng)光被眼內(nèi)充血的脈絡(luò)膜反射，造成照片中眼睛呈現(xiàn)紅色。

人眼的光學(xué)系統(tǒng)主要由角膜和晶狀體組成，兩者都是透明的，類(lèi)似于相機(jī)的鏡頭組。角膜位于眼睛最外層，形狀固定；而晶狀體可以通過(guò)睫狀肌的作用改變形狀，從而調(diào)節(jié)焦距，使不同距離的物體都能在視網(wǎng)膜上清晰成像。如果透鏡組調(diào)節(jié)功能變得失靈，遠(yuǎn)處物體的圖像無(wú)法聚焦在視網(wǎng)膜上，只能聚焦在視網(wǎng)膜前方，視像變得模糊，眼睛就會(huì)發(fā)生近視。

回到剛剛所說(shuō)的，通過(guò)別人眼睛的一張照片，判斷出他正在觀看什么東西，通常是無(wú)法做到的，但也并不是絕對(duì)的，某些情況下還是有可能的，這就要靠眼角膜大顯身手了。角膜是一種理想的光學(xué)器件，其光滑表面能折射和反射光線(xiàn)，適當(dāng)條件下可以作為一面微型鏡子。這種反射形成的“鏡中像”通常很小且不清晰，還會(huì)受到虹膜紋理的干擾（虹膜的獨(dú)特紋理類(lèi)似指紋，可用于身份識(shí)別）。

圖5：從眼睛角膜反射的“鏡中像”中，恢復(fù)出一張盡可能清楚的照片[2]

研究者們通過(guò)設(shè)計(jì)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)算法，嘗試從眼睛反光中恢復(fù)周?chē)h(huán)境的清晰圖像[4]。他們建立了數(shù)學(xué)模型，校正了位置和角度，并去除了虹膜紋理的干擾，最終成功重建了周?chē)h(huán)境的圖像。研究者還發(fā)現(xiàn)，眼角膜的“鏡中像”具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。角膜的彎曲表面可提供廣角全景畫(huà)面，而眼球的運(yùn)動(dòng)和身體的移動(dòng)可捕捉多個(gè)視角。這些特性使得從眼角膜反射中重建三維場(chǎng)景成為可能，實(shí)現(xiàn)了普通相機(jī)難以達(dá)到的效果，實(shí)現(xiàn)了“通過(guò)別人眼睛看世界”的效果。

圖6：從一段包含人眼反射像的視頻片段中，還原眼前的三維場(chǎng)景[4]

需要注意的是，這些研究是在理想的實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的，在日常環(huán)境中應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)仍面臨諸多困難。

眼角膜的反光還可以幫助我們辨別照片或視頻的真?zhèn)?/strong>。隨著圖像處理技術(shù)和人工智能的發(fā)展，虛假圖像和視頻變得越來(lái)越逼真，引發(fā)了社會(huì)憂(yōu)慮和信任危機(jī)。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究者開(kāi)發(fā)了各種虛假圖像視頻檢測(cè)技術(shù)。其中，通過(guò)分析圖像中的眼睛細(xì)節(jié)就是一種有效的方法。