Хроматическая адаптация - Chromatic adaptation

Хроматическая адаптация это способность зрительной системы человека приспосабливаться к изменениям освещенности, чтобы сохранить видимость цветов объекта. Он отвечает за стабильный внешний вид цвета объекта, несмотря на большое разнообразие света, который может отражаться от объекта и наблюдаться нашими глазами. А преобразование хроматической адаптации (КОТ) имитирует этот важный аспект восприятия цвета в цвет внешнего вида моделей.

Объект можно рассматривать в различных условиях. Например, он может быть освещен солнечным светом, светом огня или резким электрическим светом. Во всех этих ситуациях человеческое зрение воспринимает объект одного цвета: красное яблоко всегда кажется красным, будь то ночью или днем. С другой стороны, камера без регулировки света может зарегистрировать яблоко как имеющего разный цвет. Эта особенность зрительной системы называется хроматической адаптацией, или постоянство цвета; когда коррекция происходит в камере, это называется баланс белого.

Хотя зрительная система человека обычно поддерживает постоянный воспринимаемый цвет при разном освещении, бывают ситуации, когда относительная яркость двух разных стимулов будет казаться перевернутой в разных условиях. освещенность уровни. Например, ярко-желтые лепестки цветов будут казаться темными по сравнению с зелеными листьями при тусклом свете, в то время как днем ​​все будет наоборот. Это известно как Эффект Пуркинье, и возникает из-за того, что пиковая чувствительность человеческого глаза смещается в сторону синего конца спектра при более низких уровнях освещенности.

Преобразование фон Криса

Метод хроматической адаптации фон Криса - это метод, который иногда используется при обработке изображений камеры. Метод заключается в применении усиления к каждому из людей. конусная ячейка характеристики спектральной чувствительности, чтобы сохранить адаптированный внешний вид эталонного белого цвета постоянным. Применение Йоханнес фон Крис идея адаптивного выигрыша на трех конусная ячейка типы были впервые явно применены к проблеме постоянства цвета Герберт Э. Айвс,^[1][2] и метод иногда называют преобразованием Айвса^[3] или адаптация фон Криса – Айвса.^[4]

В фон Крис правило коэффициента основан на предположении, что постоянство цвета достигается индивидуальной адаптацией усиления трех откликов колбочек, причем усиление зависит от сенсорного контекста, то есть истории цвета и окружения. Таким образом, отклики конуса ${\displaystyle c'}$ из двух спектров излучения могут быть сопоставлены соответствующим выбором диагональных матриц адаптации D₁ и D₂:^[5]

${\displaystyle c'=D_{1}\,S^{T}\,f_{1}=D_{2}\,S^{T}\,f_{2}}$

где ${\displaystyle S}$ это матрица чувствительности конуса и ${\displaystyle f}$ спектр условного раздражителя. Это приводит к преобразование фон Криса для хроматической адаптации в Цветовое пространство LMS (отклики длинноволнового, средне- и коротковолнового конуса отклика):

${\displaystyle D=D_{1}^{-1}D_{2}={\begin{bmatrix}L_{2}/L_{1}&0&0\\0&M_{2}/M_{1}&0\\0&0&S_{2}/S_{1}\end{bmatrix}}}$

Эта диагональная матрица D сопоставляет ответы колбочек или цвета в одном состоянии адаптации с соответствующими цветами в другом; когда предполагается, что состояние адаптации определяется источником света, эта матрица полезна в качестве преобразования адаптации источника света. Элементы диагональной матрицы D являются отношениями ответов конуса (Длинный, Средний, Короткий) для источника света белая точка.

Более полное преобразование фон Криса для цветов, представленных в XYZ или Цветовое пространство RGB, включает матричные преобразования в и из LMS пространство, с диагональным преобразованием D в середине.^[6]

Цветовые модели внешнего вида CIE

В Международная комиссия по освещению (CIE) опубликовал набор цвет внешнего вида моделей, большинство из которых включает функцию адаптации цвета. CIE L * a * b * (CIELAB) выполняет "простое" преобразование типа фон Криса в цветовом пространстве XYZ,^[7] в то время как CIELUV использует тип Джадда (перевод) белая точка приспособление.^[8] Две версии более полных моделей цветового оформления, CIECAM97s и CIECAM02, каждая из которых включает функцию CAT, CMCCAT97 и CAT02 соответственно.^[7] Предшественник CAT02^[9] представляет собой упрощенную версию CMCCAT97, известную как CMCCAT2000.^[10]

использованная литература

1. Ives HE (1912). «Связь между цветом источника света и цветом освещаемого объекта». Пер. Illuminat. Англ. Soc. 7: 62–72. (Печатается на: Брилл, Майкл Х. (1995). «Связь между цветом источника света и цветом освещаемого объекта». Исследование и применение цвета. 20: 70–5. Дои:10.1002 / col.5080200112.)
2. Ханна Смитсон и Касим Заиди (2004). «Постоянство цвета в контексте: роль в адаптации к местным условиям и уровни референции». Журнал видения. 4 (9): 693–710. Дои:10.1167/4.9.3. PMID  15493964.
3. Ханна Е. Смитсон (2005). «Обзор. Сенсорные, вычислительные и когнитивные компоненты постоянства цвета человека». Философские труды Королевского общества. 360 (1458): 1329–46. Дои:10.1098 / rstb.2005.1633. ЧВК  1609194. PMID  16147525.
4. Карл Р. Гегенфуртнер, Л. Т. Шарп (1999). Цветовое зрение: от генов к восприятию. Издательство Кембриджского университета. ISBN  0-521-00439-X.
5. Гаурав Шарма (2003). Справочник по цифровым цветным изображениям. CRC Press.
6. Эрик Рейнхард (2006). Визуализация с расширенным динамическим диапазоном: получение, отображение и освещение на основе изображений. Морган Кауфманн. ISBN  0-12-585263-0.
7. Луо, Мин Ронье (2015). «Хроматическая адаптация CIE; Сравнение фон Криса, CIELAB, CMCCAT97 и CAT02». Энциклопедия науки и техники цвета. Springer Berlin Heidelberg: 1–8. Дои:10.1007/978-3-642-27851-8_321-1. ISBN  978-3-642-27851-8.
8. Джадд, Дин Б. (январь 1940 г.). «Насыщенность оттенков и легкость красок поверхности при хроматической подсветке». JOSA. 30 (1): 2–32. Дои:10.1364 / JOSA.30.000002.
9. редактор, Кристин Фернандес-Малойн (2013). Расширенная обработка и анализ цветных изображений (PDF). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. п. 33. ISBN  9781441961891.
10. Ли, Чанцзюнь; Луо, М. Ронье; Ригг, Брайан; Хант, Роберт В. Г. (февраль 2002 г.). «Преобразование хроматической адаптации CMC 2000: CMCCAT2000». Исследование и применение цвета. 27 (1): 49–58. Дои:10.1002 / col.10005.

дальнейшее чтение

• CIE TC 1-52 (2004). Обзор преобразований хроматической адаптации. 160: 2004. CIE. ISBN  978-3-901906-30-5.

внешняя ссылка

• Алгоритмы цветовой балансировки
• Оценка хроматической адаптации