Colori 1
La Percezione dei Colori Immanuel Kant (Königsberg,, 1724-1804) 1804) tratta il fenomeno (Phainomenon)) percepito secondo quello che appare e non nella sua reale essenza 2
Rappresentazione dei colori Gli algoritmi di indicizzazione e di ricerca delle immagini devono essere basati su una corretta rappresentazione dei colori. La luce visibile è una radiazione elettromagnetica con lunghezza d onda tra 400 e 780 nm. Differenti lunghezze d onda producono differenti sensazioni di colore Spettro di luce visibile all occhio umano INFRAROSSO ULTRAVIOLETTO 750nm 700nm 650nm 600nm 550nm 500nm 450nm 400nm 1km 1metro 1cm 1mm 1nm Metri 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14 10-15 CORRENTE ALTERNATA RADIO TELEVISIONE - MICROONDE RADIAZIONE INFRAROSSA RADIAZIONE ULTRAVIOLETTA RAGGI X RAGGI GAMMA Le tre proprietà fisiche delle radiazioni di colore sono: Luminanza (illuminazione) Tinta (il colore) Saturazione (la purezza)
Sensibilità di percezione dei sistemi Percezione PELLICOLA FOTOGRAFICA OCCHI INFRAROSSO ULTRAVIOLETTO 750nm 600nm Spettro 450nm Retina Bastoncelli (luce) Coni (colore) Pellicola fotografica 4
Sintesi Additiva e Sottrattiva dei colori Sintesi ADDITIVA: È possibile sperimentare che una opportuna mescolanza di radiazioni di diversa lunghezza d'onda produce la visione del bianco: tale risultato è opposto a quanto accade nella scomposizione della luce bianca solare nei colori dello spettro visibile ad opera di un prisma. Il verificarsi di tale fenomeno da origine a quella che comunemente viene detta sintesi o mescolanza additiva.. Per convenzione si considerano 3 colori primari (una terna naturale non esiste) come quella RGB. Sintesi SOTTRATTIVA: Considerando il fenomeno non dalla parte della radiazione riflessa, ma da quella della radiazione assorbita,, allora le superfici che ci appaiono colorate (per es. pittura e stampa) sottraggono alla nostra visione una parte dello spettro visibile.. Nella sintesi sottrattiva si analizza l effetto prodotto sulla visione della combinazione delle proprietà riflettenti dei colori (cioè capacità di assorbimento della luce) SINTESI ADDITIVA SINTESI SOTTRATTIVA Sorgente LUCE BIANCA OSSERVATORE 5
Esempi di Modelli di Colore Spazio RGB P i (r i, g i, b i ) red P1 P2 P i (x i, y i ) Spazio CIE normalizzato (2D) Commission Internationale de l'eclairage - 1931 (Commissione Internazionale per l'illuminazione) Spazi ( CIERGB, CIEXYZ, CIELUV, CIELAB ) P3 P1 P2 green P3 blue Spazio percettivamente NON uniforme Dipendente dal dispositivo. Spazio percettivamente uniforme Indipendente dal dispositivo Per la nostra capacità di percezione P ipj P RGB ipj CIE 6
Sistemi di rappresentazione dei colori Rappresentazione SPD (Spectral Power Distribution) Ogni colore fisico può essere rappresentato mediante la distribuzione dell energia energia radiante alle varie lunghezze d onda d SPD Vantaggi: e il modo più accurato per la specifica di un colore Svantaggi: Non descrive la relazione tra le proprietà fisiche del colore e la sua percezione visiva Complessa rappresentazioni numerica Esempi di Spettri Decomposizione Istogramma Potenza Radiante ( W / nm ) Spettro di assorbimento Lunghezza d onda ( nm ) Righe scure (assorbimento) 7
Funzioni di trasferimento x(t) h(t) y(t) A A Dimensione Forma Colore 8
Correzione Gamma Ogni strumento fisico di acquisizione o di riproduzione dei colori applica una funzione non lineare alla intensità di luce catturata/emessa in relazione al segnale in volts emesso/applicato Luminanza = V Per neutralizzare la non linearità del dispositivo si usa la Correzione Gamma = 1/ La correzione di gamma è quindi un'operazione non lineare usata per codificare e decodificare la luminanza o i valori tristimolo in un sistema video o fotografico. Nel caso più semplice la correzioni di gamma è definita dalla seguente legge potenziale V out V in Tale funzione di trasferimento serve per neutralizzare la non linearità del dispositivo; V denota il segnale elettrico analogico (voltaggio) che il dispositivo preleva al proprio ingresso 9
Correzione Gamma (dispositivo) 1.0 Espansione Gamma CODIFICA Compressione Gamma DECODIFICA Output (cd/mq) 0.5 Correzione = 0,45 Risposta lineare Tipico CRT = 2,2 Tubo Catodico CRT 0 0.5 Input (Volt) 1.0 10
Correzione Gamma (schema generale) Telecamera con distorsione T 011001100101101. Monitor CRT con distorsione M Conversione A D Conversione D A Segnale Luminoso Sensore Segnale elettrico distorto Espansione gamma Segnale elettrico lineare V (Standard) Segnale elettrico lineare V (Standard) Compressione gamma Segnale elettrico distorto CRT Segnale Luminoso Lineare V T (V T ) 1/ T = V V M (V M ) 1/ M = V 11
Problemi di indicizzazione e ricerca legati allo spazio di colore Nella ricerca e nella indicizzazione delle immagini basate sul colore è necessario assumere che tutte le immagini siano rappresentate nello stesso spazio di colore e che il valore dei loro pixel rappresentino la stessa cosa. Data un immagine nel formato RGB non e possibile interpretarla correttamente: Non vengono indicate le definizioni delle primitive RGB e quindi non e possibile interpretare l immagine in uno spazio comune Non viene indicato il valore della correzione gamma applicata dal device che ha prodotto l immagine Tutti i formati immagine più usati (GIF, JPEG, TIFF, ecc) non contengono informazioni sulle primitive dello spazio di colore e sulla correzione gamma usata. Il nuovo TIFF 6.0 contiene anche queste informazioni 12