t7. color - vision.uji.es
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Fundamentos de Visión por Computador
Sistemas Informáticos Avanzados
T7. Color
2T7. Color
Índice
Color:• Percepción humana del color.
Colorimetría:• Leyes de Grassmman.• Espacios lineales de representación del color.• Colores primarios.• Cromaticidad.• Colores secundarios.• Espacios uniformes.• Espacios no lineales. Otros espacios.
El color en la superficie de los objetos.Constancia del color.
3T7. Color
Color
“El color se compone de aquellas características de la luz distintas de las de espacio tiempo, siendo la luz aquel aspecto de la energía radiante que el hombre percibea través de las sensaciones visuales que se producen por el estímulo de la retina”
(Optical Society of America)
Características de la luz:
• Brillo (flujo luminoso).
• Matiz (longitud de onda dominante).
• Saturación (pureza).
4T7. Color
Percepción humana del color
Fotorreceptores [330,730] nm:
• Bastones: muy sensibles. Visión monocroma (B/N).
• Conos: Visión en color.
Conos en la fóvea Conos (aumentan de tamaño con la excentricidad) y bastones en la periferia.
Distribución conos y bastones en la retina
5T7. Color
Percepción humana del color
• Tres tipos de conos: S,M y L.• Niveles bajos de iluminación:
Visión en color pobre. Pocos conos en la fóvea y poco sensibles.
Distribución conos y bastones en la retina
Sensibilidad relativa de los tipos de conos
6T7. Color
Percepción humana del color
Una respuesta para cada fotorreceptor.
Representación tri-cromática.
Integración en el sensor
∫ ∫=t
dtdRtyxEyxQλ
λλλ )(),,','()','(
Respuesta espectral del sensor
7T7. Color
Índice
Color:• Percepción humana del color.
Colorimetría:• Leyes de Grassmman.• Espacios lineales de representación del color.• Colores primarios.• Cromaticidad.• Colores secundarios.• Espacios uniformes.• Espacios no lineales. Otros espacios.
El color en la superficie de los objetos.Constancia del color.
8T7. Color
Colorimetría
Generalización tri-cromática:
• En un amplio rango de condiciones, la mayoría de colores se pueden definir mediante mezclas aditivas de 3 colores:
Valores tri-estímulo:
• Representación vectorial del color (3D).
Ejemplo:
• C=r R + g G + b B
• C=(R,G,B)
• R,G,B colores primarios.
9T7. Color
Colorimetría
Generalización tri-cromática (Leyes de Grassman):
1. Cuatro colores son linealmente dependientes.
2. Dos colores son iguales si provienen de la misma mezcla, aunque vengan de espectros diferentes.
3. Un cambio continuo en la distribución espectral produce un cambio continuo en los valores tri-estímulo.
• Simetría: U=V ⇔ V=U
• Transitividad: U=V y V=W ⇒ U=W
• Proporcionalidad: U=V ⇔ tU=tV
• Aditividad: U=V W=X ⇒ U+W=V+X
10T7. Color
Colorimetría
Conjunto colores primarios:
• Mezclas aditivas de tres colores.
• Espacio de color lineal.
Metamerismo: varios espectros diferentes con una única representación en espacio de color finito:
• Proyección de espacio de dimensión infinita (distribución espectral de la luz),
• En sistema tri-dimensional finito.
11T7. Color
Índice
Color:• Percepción humana del color.
Colorimetría:• Leyes de Grassmman.• Espacios lineales de representación del color.• Colores primarios.• Cromaticidad.• Colores secundarios.• Espacios uniformes.• Espacios no lineales. Otros espacios.
El color en la superficie de los objetos.Constancia del color.
12T7. Color
Colores primarios RGB
∫ ∫=t
dtdrtyxERλ
λλλ )(),,','(
∫ ∫=t
dtdgtyxEGλ
λλλ )(),,','(
∫ ∫=t
dtdbtyxEBλ
λλλ )(),,','(
Cubo RGB
Base funciones del sistema RGB
),,()','( BGRyxC =
Respuesta espectral del sensor
13T7. Color
Colores primarios CIE-XYZ
Evitar valores negativos en funciones bases:
• Siempre coeficientes positivos.
• Valores tri-cromáticos positivos.
∫ ∫=t
dtdxtyxEXλ
λλλ )(),,','(
∫ ∫=t
dtdytyxEYλ
λλλ )(),,','(
∫ ∫=t
dtdztyxEZλ
λλλ )(),,','(
),,()','( ZYXyxC =Base funciones del sistema CIE XYZ
14T7. Color
Índice
Color:• Percepción humana del color.
Colorimetría:• Leyes de Grassmman.• Espacios lineales de representación del color.• Colores primarios.• Cromaticidad.• Colores secundarios.• Espacios uniformes.• Espacios no lineales. Otros espacios.
El color en la superficie de los objetos.Constancia del color.
15T7. Color
Cromaticidad
Cromaticidad:
• Valores del color independientes de la luminancia.
• Depende de longitud de onda dominante y saturación
ZYXXx
++=
ZYXYy
++=
ZYXZz
++=
1=++ zyx
Diagrama cromático xy
16T7. Color
Colores secundarios
Sistema de color sustractivo:
• CMY (Cyan-Magenta-Yellow)
• Representan la codificación por absorción.
• Sustracción del blanco:
Al contrario de los primarios (adición al negro).
Cyan : quitarle rojo al blanco.
Magenta: quitarle verde al blanco.
Yellow: quitarle azul al blanco.
17T7. Color
Índice
Color:• Percepción humana del color.
Colorimetría:• Leyes de Grassmman.• Espacios lineales de representación del color.• Colores primarios.• Cromaticidad.• Colores secundarios.• Espacios uniformes.• Espacios no lineales. Otros espacios.
El color en la superficie de los objetos.Constancia del color.
18T7. Color
Espacios de color uniformes
Elipses de McAdam:
• Respecto a un observador humano.
• Diferencias en espacio xy no son uniformes.
Espacios de color uniformes:
• Diferencias de color uniformes.
19T7. Color
Espacios de color uniformes
CIE u’v’:
• Transformación de XYZ para deformar las elipses.
• Omite diferencias en luminancia (brillo).
20T7. Color
Espacios de color uniformes
CIE LAB:
• Más popular y utilizado.
• Transformación no lineal de XYZ.
• Buena referencia de las diferencias de un observador humano.
21T7. Color
Índice
Color:• Percepción humana del color.
Colorimetría:• Leyes de Grassmman.• Espacios lineales de representación del color.• Colores primarios.• Cromaticidad.• Colores secundarios.• Espacios uniformes.• Espacios no lineales. Otros espacios.
El color en la superficie de los objetos.Constancia del color.
22T7. Color
Espacios no lineales
HSI (HSV):
(H,S) son los valores en coordenadas polares (U,V) en este sistema de referencia.
23T7. Color
Sistemas color en señales TV
Estándar NTSC para televisión (YIQ):• Luminancia Y, croma I,Q
YUV utilizado en algunos sistemas de video digital:• Cámaras digitales, sistemas JPEG y MPEG, etc.
En la práctica:• Más bits para codificar Y.• Sistema visual humano más sensible a la luminancia.
Transformación lineal aproximada a partir de RGB
24T7. Color
Índice
Color:• Percepción humana del color.
Colorimetría:• Leyes de Grassmman.• Espacios lineales de representación del color.• Colores primarios.• Cromaticidad.• Colores secundarios.• Espacios uniformes.• Espacios no lineales. Otros espacios.
El color en la superficie de los objetos.Constancia del color.
25T7. Color
El color en la superficie de los objetos
Modelo dicromático:
Reflexión del cuerpo
Reflexión la superficie
),,,,(),,,,(),,,,( λϕθϕθλϕθϕθλϕθϕθ rriibrriisrrii LLL +=
)(),,,()(),,,(),,,,( λϕθϕθλϕθϕθλϕθϕθ brriibsrriisrrii cmcmL +=
Dieléctrico no homogéneo y mismas propiedades en cualquier punto de la superficie del objeto.
26T7. Color
El color en la superficie de los objetos
Integración de la luz en el sensor (en RGB)
∫ ∫=t
f dtdftyxLCλ
λλλ )(),,','( ),,()','( BGRyxC =
bgrf ,,=
)(),,,()(),,,(),,,,( λϕθϕθλϕθϕθλϕθϕθ brriibsrriisrrii cmcmL +=
)','(),,,()','(),,,()','( yxCmyxCmyxC brriibsrriis ϕθϕθϕθϕθ +=
Base funciones RGB
27T7. Color
El color en la superficie de los objetos
)','(),,,()','(),,,()','( yxCmyxCmyxC brriibsrriis ϕθϕθϕθϕθ +=
Plano dicromático en espacio RGB
B
R
G
sC
bC
Se aproxima al color del iluminante
Colores mate
Brillos
28T7. Color
Índice
Color:• Percepción humana del color.
Colorimetría:• Leyes de Grassmman.• Espacios lineales de representación del color.• Colores primarios.• Cromaticidad.• Colores secundarios.• Espacios uniformes.• Espacios no lineales. Otros espacios.
El color en la superficie de los objetos.Constancia del color.
29T7. Color
Constancia del color
Percepción del color de los objetos independientemente del color del iluminante.
Distribuciones relativas de la potencia espectral de diferentes situaciones de luz solar
Modelos de los iluminante estándar CIE D65 (luz solar) e iluminante A (lámpara
incandescente)
30T7. Color
Constancia del color
31T7. Color
Constancia del color
Modelo lineal de dimensión finita:
)(λE
),','( λyxS
),','()( λλ yxSE
BRDF (albedo): solo para áreas libres de especularidades.
Iluminante
Luz reflejada
∑=
=m
jjjEE
1)()( λελ
∑=
=n
iiiSS
1)()( λσλ
∫ ∫=t
kk dtdEyxSRyxλ
λλλλρ )(),','()()','(
Base de funciones conocida
Base de funciones conocida
Integración en el sensor
32T7. Color
Constancia del color
Si E(λ) conocida ⇒ Λε conocida:
Si iluminante desconocido:• Se precisan p=n+1 sensores• s>m medidas en puntos diferentes• Resolver sistema de ecuaciones.
∫ ∫ ∑∑
===t
m
jjj
n
iiikk dtdESRyx
λ
λλελσλρ11
)()()()','(
[ ] ∫ ∫=Λt
ikki dtdESRλ
ε λλλλ )()()(
σρ εΛ=
ρσ ε1−Λ=
En notación matricial
Matriz pxn (p sensores y n funciones base)
Para cada punto (x’,y’)
33T7. Color
Bibliografía
Básico:
• Forsyth, D.A. and Ponce, J.; Computer Vision: A Modern Approach, Chapter 4, Prentice Hall, 2003.
Complementarios:
• Jähne, B. Practical Handbook on ImageProcessing for Scientific Applications, CRC Press, 1997.
• Shapiro, L. and Stockman, G.; Computer Vision, Chapter 6, Prentice Hall, 2000.
• Jähne, B.; Haubecker, H.; Geibler, P.; Handbook of Computer Vision and Applications, Chapter 11, Academic Press, 1999.
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