1 / 24

Barve – fizika, percepcija in računalniki

Barve – fizika, percepcija in računalniki. Marko Tkalčič marko.tkalcic@ldos.fe.uni-lj.si. Abstract .

gaia
Download Presentation

Barve – fizika, percepcija in računalniki

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Barve – fizika, percepcija in računalniki Marko Tkalčič marko.tkalcic@ldos.fe.uni-lj.si Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani

  2. Abstract Pri delu z barvnimi slikami se običajno zavedamo, da smo v nekem 3D prostoru (običajno RGB), ne vemo pa zakaj. Če na zakaj odgovorimo, da ima skener 3 senzorje zato, ker jih ima tudi človekovo oko, je ta odgovor površen. Zavedati se moramo, da je RGB zapis slike odvisen od karakterističnih RGB funkcij skenerja. Enako velja za naprave za prikaz (monitorji, tiskalniki). V želji po absolutni definiciji barve deluje organizacija CIE na Dunaju že od leta 1931 in izdaja priporočila o barvnih prostorih, metričnih funkcijah, kalibraciji naprav ... V barvnih prostorih CIELab in CIELuv lahko uporabimo kar evklidovo metriko in rezultat bo imel visoko korelacijo s subjektivno oceno opazovalca - človeka. A žal to velja samo za velike, enakomerne, samosvetleče površine - pri klasičnih slikah, kjer imamo poleg enakomernih površin tudi mnogo detajlov pa evklidova metrika odpove - treba je poiskati bolj kompleksen algoritem, ki upošteva niz lastnosti človekovega vida. Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  3. Potek predstavitve • Fizikalna narava barv • Percepcija barv na mrežnici • V svetu računalnikov • Zajem barv (različne RGB funkcije, kalibracija) • Metrika v barvnih prostorih • Zaključek Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  4. Fizikalna narava barv • Vsaka barva (svetloba, ki pade na mrežnico) je enolično in najbolj natančno definirana s svojo porazdelitveno funkcijo gostote svetlobnega toka j(l) [W/m2]; • Vidna svetloba : 380 < l < 720 nm(lastnost človekovega očesa) • Težko izmeriti in zapisati približamo se z dovolj natančnim vzorčenjem po valovni dolžini l. • Potrebujemo vsaj 34 komponent (eno vsakih 10 nm) za dober zapis porazdelitvene funkcije Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  5. Porazdelitvena funkcija gostote svetlobnega toka j(l) Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  6. Percepcija barv na mrežnici • Čepki, paličice • odziv čepka je utežena vsota porazdelitvene funkcije gostote svetlobnega toka Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  7. RGB funkcije čepkov - uteži Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  8. Rezultat percepcije - kompresija • Redukcija potrebne informacije za zapis 1 barve (npr. Barva ene točke v sliki): • 34 komponent j(l)  3 komponente RGB Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  9. Stranski učinek percepcije Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  10. Stranski učinek percepcije Različne porazdelitve gostote svetlobnega tokapovzročijo enak odziv R, G in B čepkov = Človek zazna različne barve kot isto barvo (Na tak način si lahko razlagamo obstoj metamerov, pri katerih dobimo isto barvo z mešanjem različnih kombinacij) Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  11. V svetu računalnikov • Zajem slike s tremi tipi senzorjev (RGB) • Obdelava slik v 3D prostoru (RGB, YUV, CIE ...) • Prikaz slike s tremi tipi prikazovalnikov (3 topi v monitorju, 3 barve črnila v tiskalniku ...) Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  12. Različne funkcije RGB Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  13. Pogoj za verno reprodukcijo barv Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  14. Barvni prostori - metrika • RGB, YUV ... Preproste metrične funkcije nimajo korelacije s subjektivno distanco • CIE (CIE XYZ, CIE Lab, CIE Luv ...) Evklidova distanca ima močno korelacijo s subjektivno distanco • Za zapis v CIE barvnem prostoru potrebujemo RGB funkcije naprave za zajem kalibracija Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  15. Kalibracija naprav za zajem in prikaz ICC color profile Kalibracija skenerjev Standardni vzorci  LUT Kalibracija monitorjev Spektrometer LUT Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  16. CIE RGB – monokromatska barva: R (700 nm) G (546.1 nm) B (435.8 nm) CIE RGB  CIE XYZ CIE Lab evklidova metrika CIE XYZ CIE Lab CIE - Lab Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  17. Barvni prostori - metrika Prejšnji podatki veljajo samo za: Samosvetilne in Enakomerno obarvane površine Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  18. Višji nivoji v možganih Izredno komplicirani algoritmi “optični triki” Absolutna definicija barve ??? Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  19. Metrika za barvne slike • Za barvne slike (mnogo detajlov) ne moremo uporabiti Evklidove metrike v CIE prostoru • Potreba po kompleksnem algoritmu Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  20. Zaključek • Obdelava slik z vidika percepcije - potrebujemo • RGB funkcije zajemalnika = kalibracija • RGB funkcije prikazovalnika = kalibracija • Metrika : kompleksen algoritem Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  21. Zaključek RGB prostori so si med seboj različni Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  22. Terminologija (fotometrija) Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  23. Reference • H.Breuer, R. Breuer, Atlas klasične in moderne fizike, Državna založba Slovenije, 1993 • Color & vision database, http://www-cvrl.ucsd.edu/ • Poynton, Colour FAQ • Symon D'O. Cotton, Colour, colour spaces and the human visual system, Technical Report, B15-2TT, University of Birmingham, May 1996. • http://www.linocolor.com/colorman/colorman_frames.htm Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

  24. Laboratorij za digitalno obdelavo signalov Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani http://ldos.fe.uni-lj.si

More Related