色覺(jué)的視覺(jué)理論分析-論文.pdf

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1、印前技術(shù)一一一一技術(shù)專(zhuān)欄黲簿群瓣燎辯鹺一、引言1．顏色恒常簡(jiǎn)介如果在辨認(rèn)物體時(shí)顏色外貌是一個(gè)有用的特性，那么在不同環(huán)境中觀察物體時(shí)顏色外貌必須大致保持恒定。盡管附近物體顏色發(fā)生變化或周?chē)庠吹墓庾V能量分布發(fā)生變化，人眼仍保持大致顏色恒定感覺(jué)。由周?chē)矬w表面反射作用變化引起的物體顏色外貌變化現(xiàn)象叫做模擬對(duì)比度，而由周?chē)庠吹墓庾V能量分布發(fā)生變化引起的物體顏色變化現(xiàn)象叫做顏色失恒。這兩種效應(yīng)降低了顏色外貌在作為辨別物體的一個(gè)特性的有效性。我們認(rèn)為，盡管附近物體顏色發(fā)生變化或周?chē)庠吹墓庾V能量分布發(fā)生變化，顏

2、色恒定應(yīng)被定義為顏色外貌保持。盡管人眼視覺(jué)不能保持理想的顏色恒定，但是人眼比目前任何可用的人造系統(tǒng)都要好。在設(shè)計(jì)一種顏色恒常系統(tǒng)的根本困難是因?yàn)樵谝曈X(jué)形象上混淆了兩個(gè)因素：周?chē)墓饩€和場(chǎng)景中的對(duì)象的表面反射光譜功率分布。在所有可能的觀賞條件下，分離這兩個(gè)因素的問(wèn)題得不到解決。例如，如果在一個(gè)未知光源照射的圖像上只有一個(gè)不明物體，那么沒(méi)有算法能夠正確地判斷物體表面的反射率。于是所有的顏色常數(shù)算法必須使用從場(chǎng)景中幾個(gè)不同對(duì)象的反射光線獲得的信息。因此，我們認(rèn)為拓寬顏色恒常性的定義是自然而然的，包括在附近物體

3、的表面反射的整個(gè)外觀變化的保存。目前已提出一些算法模擬人眼顏色恒?；蜻_(dá)到近似顏色恒常的目的。只有較新的算法對(duì)計(jì)算顏色恒常所處的觀察環(huán)境有明確的分類(lèi)。Land和McCann提出的視覺(jué)理論有著重要意義，因?yàn)樗前l(fā)展人眼視覺(jué)恒常計(jì)算模型的首次嘗試。目前視覺(jué)算法引起了廣泛興趣，導(dǎo)致視覺(jué)算法和算法本身的發(fā)展的實(shí)驗(yàn)在文獻(xiàn)中得到了廣泛的討論。盡管如此，視覺(jué)算法不能普遍得到很好地理解。在本文中，我們定量地描述顏色恒常性的問(wèn)題。然后，我們描述了Land的最新視覺(jué)算法。我們介紹了描述視覺(jué)算法一般行為的一些簡(jiǎn)單結(jié)果，我們延伸

4、了有關(guān)描述計(jì)算機(jī)模擬算法的分析。模擬結(jié)果表明，視覺(jué)算法是較差的的人眼顏色恒常模型。人類(lèi)視覺(jué)模型出現(xiàn)戲劇性的失敗是因?yàn)楸砻骖伾档姆峙溥^(guò)于依賴(lài)圖像其他表面的成分。2．顏色恒常模型的制定視覺(jué)算法已經(jīng)提出，在有限的觀察環(huán)境分類(lèi)下進(jìn)行I廣東印刷2Ol3．4I25技術(shù)專(zhuān)欄印前技術(shù)鼗測(cè)試。我們會(huì)制訂關(guān)于自然環(huán)境的簡(jiǎn)化模型顏色恒常性用于評(píng)估D．H．Brainard和B．A．Wandell視覺(jué)的問(wèn)題。觀察環(huán)境在圖一中進(jìn)行說(shuō)明，一個(gè)觀察者看著的觀察環(huán)境分類(lèi)在各種方面是有局限性的。二維表面反一個(gè)二維表面，啞光材料表面也反射

5、向正常的有三大類(lèi)射率空間分布在形成一個(gè)長(zhǎng)方形，磨砂，彩色文件的陣光感受器的顏色觀察者。在我們制定中，所有波長(zhǎng)函數(shù)列上受到了限制，Land將這種表面的空間分布稱(chēng)作一的測(cè)試值是用～個(gè)樣品波長(zhǎng)九(n=1，N)的離散值蒙德里安。這意味著在每一個(gè)不同顏色的文件之間的界進(jìn)行描述的。特別的是，我們用函數(shù)E(九)表示環(huán)境限上的圖像數(shù)據(jù)都有～個(gè)清晰的信號(hào)，這種觀察環(huán)境的光的光譜功率分布函數(shù)，用函數(shù)S(九)表示在表面上其他局限性是沒(méi)有二次反射表面、沒(méi)有鏡面反射、表面點(diǎn)x的反射率。我們將到達(dá)眼睛的光線稱(chēng)為彩色信號(hào)。限制在一個(gè)

6、平面上。這等于是環(huán)境光的光譜功率分布和表面的反射函數(shù)的乘在本文中，我們研究了在整個(gè)表面上光的強(qiáng)度均勻積，C()：E(九)s(九)。彩色信號(hào)定義了所有這種簡(jiǎn)單的情況下視覺(jué)算法的性能，這意味著沒(méi)有必要人眼可見(jiàn)的圖像信息，對(duì)表面上不同點(diǎn)表面反射率作出忽視環(huán)境光強(qiáng)度的空間變化。忽視在一個(gè)場(chǎng)景中空間變判斷。異的問(wèn)題與忽視從一個(gè)場(chǎng)景到另一個(gè)場(chǎng)景環(huán)境光的光譜功率分布的變化問(wèn)題從邏輯上講是不同的。二、視覺(jué)算法有幾個(gè)發(fā)表的視覺(jué)理論變體，在這里，我們考慮在文獻(xiàn)8中首先描述的算法，所有發(fā)表的視覺(jué)理論方法的基本原則是一致的。將

7、圖像中的每個(gè)位置感光反應(yīng)的陣列輸入到視覺(jué)算法中，我們可以將這個(gè)輸入看作三個(gè)獨(dú)立的陣列數(shù)據(jù)，每一種對(duì)應(yīng)不同的接受器，這些空間的陣列每一個(gè)都包含一個(gè)圖像中的每個(gè)位置的單類(lèi)接收器的反應(yīng)。我們將圖像中的每個(gè)空間位置分成一個(gè)像素，使用上標(biāo)x表示圖一光源照射有色材料平面在空間陣列一個(gè)特定的像素。該算法將在第k類(lèi)感光反觀察者有三種空間上對(duì)顏色信號(hào)取樣的感光陣列。應(yīng)的空間陣列P轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的空間陣列值lk，Land光感受器的反應(yīng)是從顏色信號(hào)到在第k種接受器的感光稱(chēng)單個(gè)值lk為亮度值，在每個(gè)像素中，為每個(gè)感光類(lèi)色素的光譜靈

8、敏度R(n)開(kāi)始計(jì)算的：計(jì)算一個(gè)亮度值。視覺(jué)算法的一個(gè)核心原則是，每類(lèi)接NⅣP=∑C()()：∑E(()()f11收器獨(dú)立計(jì)算像素X的亮度值，因此，我們只需要描述該方程可以寫(xiě)成矩陣乘積的形式：一個(gè)亮度值空間陣列的計(jì)算。這使我們能夠壓制表示感P=AE(2)光類(lèi)的下標(biāo)k。其中的第n個(gè)列向量a是(，S(九))處的表面1．明度的計(jì)算反射率。矩陣AE是3×N的矩陣，其k行n列項(xiàng)是E(九)該算法通過(guò)計(jì)算～系列的路徑估計(jì)～個(gè)單類(lèi)接受器R(九)。矩陣的條目