Chromatische Anpassung

Chromatische Anpassung ist die Fähigkeit des menschlichen visuellen Systems, sich an Änderungen der Beleuchtung anzupassen, um das Erscheinungsbild von Objektfarben zu erhalten. Es ist verantwortlich für das stabile Erscheinungsbild von Objektfarben trotz der großen Variation von Licht, das von einem Objekt reflektiert und von unseren Augen beobachtet werden kann. Eine chromatische Adaptivtransformationsfunktion (CAT-Funktion) emuliert diesen wichtigen Aspekt der Farbwahrnehmung in Modellen zur Farbdarstellung.

Ein Objekt kann unter verschiedenen Bedingungen betrachtet werden. Zum Beispiel kann es durch Sonnenlicht, das Licht eines Feuers oder ein hartes elektrisches Licht beleuchtet werden. In all diesen Situationen erkennt das menschliche Sehen, dass das Objekt die gleiche Farbe hat: Ein Apfel erscheint immer rot, egal ob nachts oder während des Tages (außer es ist grün). Auf der anderen Seite kann eine Kamera ohne Anpassung für Licht den Apfel als variierende Farbe registrieren. Diese Eigenschaft des visuellen Systems wird chromatische Anpassung oder Farbkonstanz genannt; Wenn die Korrektur in einer Kamera erfolgt, wird dies als Weißabgleich bezeichnet.

Obwohl das menschliche Sehsystem im Allgemeinen eine konstante wahrgenommene Farbe unter verschiedenen Lichtverhältnissen aufrechterhält, gibt es Situationen, in denen die relative Helligkeit von zwei verschiedenen Stimuli bei unterschiedlichen Beleuchtungsstärken umgekehrt erscheint. Zum Beispiel werden die hellgelben Blütenblätter von Blüten dunkel im Vergleich zu den grünen Blättern in schwachem Licht erscheinen, während das Gegenteil während des Tages wahr ist. Dies ist als Purkinje-Effekt bekannt und tritt auf, weil sich die Spitzenempfindlichkeit des menschlichen Auges bei niedrigeren Lichtpegeln zum blauen Ende des Spektrums hin verschiebt.

Von Kries verwandelt sich
Das von Kries chromatische Adaptionsverfahren ist eine Technik, die manchmal bei der Kamerabildverarbeitung verwendet wird. Das Verfahren besteht darin, eine Verstärkung auf jede der Spektralempfindlichkeitsantworten der menschlichen Kegelzellen anzuwenden, um das angepasste Aussehen des Referenzweiß konstant zu halten. Die Anwendung von Johannes von Kries ‚Idee der adaptiven Verstärkung auf die drei Kegelzelltypen wurde zuerst explizit auf das Problem der Farbkonstanz von Herbert E. Ives angewendet, und die Methode wird manchmal als die Ives-Transformation oder die von Kries-Ives-Adaption bezeichnet .

Die von-Kries-Koeffizientenregel beruht auf der Annahme, dass die Farbkonstanz erreicht wird, indem die Verstärkungen der drei Kegelreaktionen individuell angepasst werden, wobei die Verstärkungen vom sensorischen Kontext, dh der Farbgeschichte und der Umgebung abhängen. Somit können die Kegelreaktionen {\ displaystyle c ‚} c‘ aus zwei Strahlungsspektren durch geeignete Wahl der diagonalen Anpassungsmatrizen D1 und D2 angepasst werden:

Wobei {\ displaystyle S} S die Kegelempfindlichkeitsmatrix und {\ displaystyle f} f das Spektrum des Konditionierungsstimulus ist. Dies führt zu der von-Kries-Transformation für die chromatische Anpassung im LMS-Farbraum (Antworten des Konusantwortraums mit langer, mittlerer und kurzer Wellenlänge):

Diese Diagonalmatrix D bildet Konusantworten oder Farben in einem Anpassungszustand auf entsprechende Farben in einem anderen ab; Wenn angenommen wird, dass der Anpassungszustand durch das Leuchtmittel bestimmt wird, ist diese Matrix als eine Lichtartanpasstransformation nützlich. Die Elemente der Diagonalmatrix D sind die Verhältnisse der Kegelreaktionen (Lang, Mittel, Kurz) für den Weißpunkt des Leuchtmittels.

Die vollständigere von-Kries-Transformation für Farben, die im XYZ- oder RGB-Farbraum dargestellt sind, umfasst Matrixtransformationen in und aus dem LMS-Raum, wobei die Diagonaltransformation D in der Mitte liegt.

CIE-Farbdarstellungsmodelle
Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) hat eine Reihe von Farbdarstellungsmodellen veröffentlicht, von denen die meisten eine Farbanpassungsfunktion enthielten. CIE L * a * b * (CIELAB) führt eine „einfache“ Transformation vom Kries-Typ im XYZ-Farbraum aus, während CIELUV eine Judd-artige (translationale) Weißpunktanpassung verwendet. Zwei Revisionen von umfassenderen Farbdarstellungsmodellen, CIECAM97s und CIECAM02, enthielten jeweils eine CAT-Funktion, CMCCAT97 bzw. CAT02. Der Vorgänger von CAT02 ist eine vereinfachte Version von CMCCAT97, bekannt als CMCCAT2000.