Espacios de color. Espacios de color

Transcripción

1 Espacios de color 1

2 Que es el color? Es una medida subjetiva. Definición básica: el color es invariante a la intensidad de la iluminación. Algunos invariantes: Distribución normalizada de la potencia de iluminación en torno a una frecuencia con Combinación de funcionales Idem en formulación logarítmica 2

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4 Reflectancia: porcentaje de luz reflejada por la superficie del objeto Reflectancia especular: luz reflejada en el ángulo opuesto al de incidencia de la luz Reflectancia difusa: producto de la dispersión de la luz, se refleja en todos los ángulos. 4

5 Tipos de reflectancia: 45/Normal (45/0) Normal/45 (0/45) Diffusa/Normal (d/0) Normal/Difusa (0/d) 5

6 Absorción de la luz y tricromaticidad La percepción del color comienza con la absorción de la luz por los fotoreceptores de la retina. Hay dos tipos: bastones y conos. Los conos son los responsables de la percepción del color. Tres tipos de conos dependiendo de la longitud de onda a la que son sensibles: Long (L, 570nm), Medium (M, 545nm) y Short (S, 440nm) Cantidad de luz absorbida por los conos. 6

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8 Metameros: dos distribuciones de color que producen la misma respuesta de los conos en la retina Distribuciones de potencia normalizadas de los colores primarios. Expresión de una luz como combinación de los primarios Absorción de los conos en función de los primarios. 8

9 Tricromaticidad: descomponibilidad de la luz en primarios Gamut: conjunto de colores reproducibles como combinación de los primarios. Colores que impliquen coeficientes (potencias) negativas no son realizables. Se puede hacer que el gamut corresponda a todos los colores posibles escogiendo primarios imposibles. 9

10 Colorimetría La colorimetría especifica numericamente un color en relación al sistema de percepción del color humano. CIE: Commission Internationale de l Eclairage Areas: Especificación del color, diferencia de color y apariencia del color. 10

11 Oponentes Se considera los colores dispuestos en dos ejes de opuestos: rojo-verde y amarillo-azul 11

12 Espacio RGB Es el más común en sistemas de proceso digital de imagen (escanners, cámaras, monitores, ) Inconvenientes: Alta correlación entre sus componentes No intuitivo sicológicamente No uniforme: la distancia en el espacio RGB no se corresponde con la distancia perceptiva. 12

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14 Coordenadas cromáticas Se puede reducir a dos colores, dada la dependencia lineal (b puede calcularse para verificar) Estas coordenadas cromaticas son más independientes de la iluminación. Aumentan la discriminación entre colores. Los pixels oscuros se deben ignorar 14

15 Espacio de color XYZ Se usa como intermedio en algunas transformaciones de espacios de color Calculado en función de las siguientes coordenadas en CIE RGB Blanco de referencia Coordenadas cromáticas 15

16 European Broadcast Union Federal Communications Commission EBU FCC 16

17 Espacios de color de TV Están diseñados para minimizar el ancho de banda en la transmisión Son espacios de color de oponentes. Se han utilizado también para segmentación. Espacio YUV es la base del sistema PAL europeo El espacio YIQ es la base del sistema NTSC americano El espacio YC r C b es independiente de la codificación TV 17

18 Colores oponentes Canal rojo-verde Canal amarillo-azul Canal blanco-negro Tienen una motivación sicológica y fisiológica. Se han utilizado para segmentación, codificación, detección de bordes, etc 18

19 Espacio de Ohta Resultado de la búsqueda de componentes estadísticamente incorrelados 19

20 Espacios Matiz-Saturación Intensidad I: cantidad de luz Matiz (Hue H): sensación de color dominante (RGB) Saturación (S): cercanía al color puro. Proceden de la conversión de RGB cartesiano a un espacio cilíndrico. 20

21 Cálculo del Matiz Formula original 21

22 Cálculo de la saturación e intensidad 22

23 Variantes de IHS 23

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25 Espacios de color perceptivamente uniformes Se busca que diferencias perceptivas en los colores correspondan a distancias Euclideas. Intensidad Rojo-verde Amarillo-azul Referencia color blanco Distancia entre dos colores Coordenadas cilíndricas 25

26 CIELUV para condiciones aditivas: displays Diferencia perceptiva entre dos fuentes de luz 26

27 Espacio de Munsell No existe relación analítica entre HVC y RGB o XYZ La distancia entre colores no es Euclídea 27

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29 Invariantes de color (PickTo Seek) Luz incidente en la superficie 29 Función de reflectancia de la superficie Longitud de onda Respuesta del k-esimo sensor Sensibilidad del k-esimo sensor

30 Puede descomponerse la reflectancia de un cuerpo opaco en componentes Cuerpo, reflectancia mate, albedo de la superficie Superficie o reflectancia especular, reflencia de Fresnel Dependencias geométricas 30

31 Con iluminación blanca pura Para sensibilidades iguales de los sensores Si las propiedades de la superficie son invariantes a la posición 31

32 Término de reflectancia del cuerpo o mate. La estructura de la distribución de los pixeles en el espacio de color depende del albedo de la superficie. La iluminación y la forma son factores de amplificación, determinan el volumen ocupado en el espacio de color 32

33 Un invariante de color es una expresión que define colores en el mismo cluster de color dado por el vector de reflexion del cuerpo centrado en el origen y bajo iluminación blanca En estos invariantes de color desaparecen los términos de iluminación y geometría del objeto Combinaciones (lineales o no) de invariantes de color son invariantes de color 33

34 Sensores RG: respuesta a un fragmento infinitesimal bajo iluminación blanca Conjunto de invariantes de color irreducibles basados en los colores primarios 34

35 Expresión general de los invariantes de color basados en los colores primarios Lema : asumiendo reflexión dicromática e iluminación blanca, C es independiente del punto de vista, orientación de la superficie, dirección e intensidad de la iluminación 35

36 Invariantes de primer orden Invariantes de segundo orden Invariantes de tercer orden 36

37 Invariantes a reflectancia mate y especular (body & surface reflectance) Invariantes irreducibles Colores primarios percibidos Invariantes de color irreducibles 37

38 Invariantes de color a reflectancia especular y mate generales Invariantes de primer orden Invariantes de segundo orden 38

39 Gradientes en imágenes de color (multiespectrales) Imagen multibanda Limite infinitesimal Con norma al cuadrado Los autovalores de la matriz definen la magnitud de los extremos de la norma y los autovectores la dirección de la mínima y máxima variación 39

40 Gradiente de color en RGB Gradiente sobre invariantes para objetos mate Gradiente sobre invariantes para objetos brillantes 40

41 Algunas referencias T. Gevers, A.W.M. Smeulders, PicToSeek: Combining color and shape invariant features for image retrieval, IEEE trans. Image Processing, (2000) 9(1) pp The colour image processing handbook, S.J. Sangwine, R.E:N. Horne, London: Chapman&Hall,