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¿Que es color?Sistema tricromatico

Caracterizacion del color

Fundamentos de colorLeccion 08.1

Dr. Pablo Alvarado Moya

CE5201 Procesamiento y Analisis de Imagenes DigitalesArea de Ingenierıa en Computadores

Tecnologico de Costa Rica

I Semestre, 2017

P. Alvarado — TEC — 2017 Fundamentos de color 1 / 23

¿Que es color?Sistema tricromatico

Caracterizacion del color

Contenido

1 ¿Que es color?

2 Sistema tricromaticoColores primarios

3 Caracterizacion del colorCaracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

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¿Que es color?Sistema tricromatico

Caracterizacion del color

¿Que es color?

Color es fenomeno perceptivo asociado a composicionespectral de la luz incidente en la retina, y al contexto de laescena.

Percepcion de color es un fenomento fisio-psicologico.

Recuerdese el proceso de formacion de imagenes:

z

x y

y’

x’

Fuente de energıa

Imagen/SensorObjeto Camara

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Cadena radiometrica

Cadena radiometrica de formacion de imagenes: todo el procesodesde emision radiacion hasta arribo a la camara

Emision

EscenaEscena

Superficie

Deteccion

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Caracterizacion del color

Distribucion espectral de potencia (DEP)

E (λ): Flujo irradiado por la fuente

S(λ): Reflectancia espectral superficial

R(k)(λ): Respuesta espectral del k-esimo sensor (conos/CCD)

ρ(k): Respuesta de camara para canal k

ρ(k) =

∫Rk(λ)S(λ)E (λ) dλ

Color: respuesta perceptual a la DEP Rk(λ)S(λ)E (λ) pero. . .

¡COLOR PERCIBIDO DEPENDE DEL CONTEXTO!

Constancia de color (color constancy) es area activa deinvestigacion

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Caracterizacion del color

Ejemplos

E. Adelson, 1995 (MIT)

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Caracterizacion del color

Ejemplos

E. Adelson, 1995 (MIT)

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Caracterizacion del color

Ejemplos

R. Beau Lotto

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Caracterizacion del color

Ejemplos

R. Beau Lotto

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Caracterizacion del color

Constancia de color

¿Como inferir S(λ) a partir de las respuestas a∫Rk(λ)S(λ)E (λ) dλ?

En particular, se busca independencia de E (λ)

(Sistema visual adaptado a situaciones naturales, pero es“enganable”)

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Caracterizacion del color

¿Que es el color?

Color es fenomeno perceptivo asociado a composicionespectral de la luz incidente en la retina, y al contexto de laescena.

Se intenta cuantificar con base a la composicion espectral enrango visible:

102

102

104

104

106

106

108

108

1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024

1

1

10−2 10−4 10−6 10−8 10−10 10−12 10−14 10−16

Ondas largas Radio Microondas IR UV Rayos X Rayos γ

λ[m]

f [Hz]

Espectro visible

400 nm700 nm

Longitud de onda

Frecuencia

Colorimetrıa: ciencia y tecnologıa encargada de lacuantificacion y descripcion fısica de la percepcion humana delcolor.

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Caracterizacion del colorColores primarios

Teorıa tricromatica del color

Tres tipos de conos en la retina

400

Violeta Azúl Cian Verde Amarillo Rojo

0

50

100

420

S R M L

534498 564

500

Longitud de onda(nm)

Abs

orta

ncia

nor

mal

izad

a

600 700

Basta con tener tres cantidades, una por cada tipo de cono,para representar un color.

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Caracterizacion del colorColores primarios

Colores primarios

1931 CIE (Commission Internationale de L’Eclairage) asignolongitudes de onda de colores primarios “estandar”:

Rojo: 700 nmVerde: 546,1 nmAzul: 435,8 nm

Mezcla de tres colores primarios aproxima gama completa deestımulos colorimetricos

Utilizados en CRT, LCD, TFT, Plasma (emision de luz)

No hay un rojo, o verde, o azul.

Hasta 1965 se conocieron respuestas espectrales de los conos

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Caracterizacion del colorColores primarios

Colores primarios aditivos

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Caracterizacion del colorColores primarios

Colores primarios substractivosUtilizados con pigmentos

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

Conceptos asociados a la potencia total incidente

Varios terminos relacionados a potencia total incidente en el sensor:(¡Los autores no se ponen de acuerdo!)

Brillo (Brightness)

Luminancia (Luminance) [cd/m2]

Intensidad luminosa (Intensity) [cd]

Luminosidad o claridad (Lightness)

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

BrilloBrightness

Definido por CIE como atributo de una sensacion visual deacuerdo al cual un area aparenta emitir mas o menos luz

Es una cantidad completamente subjetiva

En ilusion de Adelson: el mismo gris tiene dos brillos diferentes

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

Intensidad luminosaLuminance

Concepto directamente relacionado con la potencia de la luzincidente

Se calcula a partir de la integral de la distribucion espectral depotencia (DEP) de la luz incidente al sensor.

Algunos autores (Poynton) la definen como el flujo depotencia incidente en una superficie, con unidades [W/m2]

El SI la define como la cantidad de flujo luminoso que emiteuna fuente por unidad de angulo solido y se mide en candelas[cd], que a su vez se relaciona con potencia por estereo-radian(1 cd=1,464 mW/sr).

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

LuminanciaLuminance

Cantidad cuantificada por el CIE

Denotada con CIE Y

Indica potencia irradiada, ponderada por una funcion desensitividad espectral caracterıstica de vision humana.

Curva de ponderacion tiene pico alrededor de 555 nm

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

Luminosidad o claridadLightness

Una fuente con solo 18 % de la luminancia de una referenciaaparenta tener la mitad del brillo de la referencia.

La luminosidad brinda una respuesta perceptual.

Se denota en los estandares de CIE con L∗:

L∗ =

116(

YYn

)1/3− 16 si 0, 008856 < Y

Yn

903, 3 YYn

si 0, 008856 ≥ YYn

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

Las tres caracterısticas subjetivas del color

Brillo: (cuantificado con intensidad, luminancia o luminosidad)

Matiz o tono (H): (hue) frecuencia dominante en DEP

Croma o saturacion (S): pureza de frecuencia dominante,mezcla con gris

matiz-intensidad intensidad-saturacion

Cromaticidad (o crominancia): contraparte del brillo (H∧S)

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

Curvas de Observador Estandar (1)

1931 CIE establecio curvas DEP de un observador estandar:

X =

∫ ∞0

I (λ)x(λ) dλ Y =

∫ ∞0

I (λ)y(λ) dλ Z =

∫ ∞0

I (λ)z(λ) dλ

con luz incidente I (λ) = S(λ)E (λ)

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

Curvas de Observador Estandar (2)

Curvas CIE normalizan un observador humano

Y denota la luminancia

Cromaticidad se puede obtener con:

x =X

X + Y + Zy =

Y

X + Y + Zz =

Z

X + Y + Z

Se cumple x + y + z = 1

Los valores x e y engendran el diagrama de cromaticidad

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

Diagrama de cromaticidad de CIE-1931

Colores puros en borde

Color equienergeticox =y =z =1/3, (S =0)

Colores sobre recta:combinacion lineal deextremos

3 colores: triangulo

¡Colores excluidos!

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

Resumen

1 ¿Que es color?

2 Sistema tricromaticoColores primarios

3 Caracterizacion del colorCaracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

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Caracterizacion generalCaracterizacion estandar de color

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