Цветовое постоянство является примером субъективного постоянства и особенности системы восприятия цвета человека, которая гарантирует, что воспринимаемый цвет объектов остается относительно постоянным при различных условиях освещения. Например, зеленое яблоко выглядит зеленым для нас в полдень, когда основное освещение — это белый солнечный свет, а также на закате, когда основное освещение красного цвета. Это помогает нам идентифицировать объекты.

Цветное зрение
Цветное зрение — это процесс, посредством которого организмы и машины могут различать объекты, основанные на разных длинах волн света, отраженных, передаваемых или излучаемых объектом. У людей свет обнаруживается глазом с использованием двух типов фоторецепторов, конусов и стержней, которые посылают сигналы зрительной коре, что, в свою очередь, обрабатывает эти ощущения в субъективном восприятии цвета. Цветовое постоянство — это процесс, который позволяет мозгу распознавать знакомый объект как согласованный цвет независимо от количества или длины волны света, отражающегося от него в данный момент.

Объектная освещенность
Явление постоянства цвета возникает, когда источник освещения непосредственно не известен. По этой причине цветовое постоянство оказывает большее влияние на дни с солнцем и ясным небом, в отличие от пасмурных дней. Даже когда солнце видно, постоянство цвета может повлиять на восприятие цвета. Это связано с незнанием всех возможных источников освещения. Хотя объект может отражать множественные источники света в глазу, постоянство цвета приводит к тому, что объективные идентичности остаются постоянными.

Д-р DH Foster (2011) утверждает, что «в естественной среде сам источник не может быть четко определен тем, что освещение в определенной точке сцены обычно представляет собой сложную смесь прямого и непрямого [света], распределенного по диапазону углов падения, в свою очередь, измененных местной окклюзией и взаимным отражением, все из которых могут меняться со временем и положением ». Широкий спектр возможных освещенностей в естественной среде и ограниченная способность человеческого глаза воспринимать цвет означает, что постоянство цвета играет функциональную роль в повседневном восприятии. Цветовое постоянство позволяет людям взаимодействовать с миром последовательно или верифицированно, и это позволяет более эффективно принимать суждения во время суток.

Физиологическая основа
Считается, что физиологическая основа цветокоррекции связана с специализированными нейронами в первичной зрительной коре, которые вычисляют локальные отношения активности конуса, что является тем же самым расчетом, что и алгоритм решетки Ланда для достижения цветокоррекции. Эти специализированные ячейки называются клетками с двумя противниками, потому что они вычисляют как противоположность цвета, так и пространственную противоположность. Двойные клетки противника были впервые описаны Найджелом Доу в сетчатке золотых рыбок. Существовали значительные дискуссии о существовании этих клеток в визуальной системе приматов; их существование в конечном итоге доказано использованием обратной корреляции рецептивного поля и специальных стимулов, которые избирательно активируют отдельные конусные классы за раз, так называемые «конусоизолирующие» стимулы.

Постоянство цвета работает только в том случае, если падающее освещение содержит диапазон длин волн. Различные конические ячейки глазного регистра различают, но перекрывают диапазоны длин волн света, отраженного каждым объектом в сцене. Из этой информации визуальная система пытается определить приблизительный состав освещающего света. Затем эта подсветка снижается, чтобы получить «истинный цвет» объекта или отражательную способность: длины волн света, отражаемые объектом. Это отражение в значительной степени определяет воспринимаемый цвет.

Нейронный механизм
Существует два возможных механизма цветокоррекции. Первый механизм — бессознательный вывод. Во втором взгляде это явление вызвано сенсорной адаптацией. Исследования показывают, что постоянство цвета связано с изменениями в клетках сетчатки, а также с кортикальными областями, связанными с зрением. Это явление, скорее всего, связано с изменениями на разных уровнях визуальной системы.

Адаптация конуса
Конусы, специализированные клетки в сетчатке, будут корректироваться относительно уровня освещенности в локальной среде. Это происходит на уровне отдельных нейронов. Однако эта адаптация является неполной. Хроматическая адаптация также регулируется процессами в мозге. Исследования у обезьян предполагают, что изменения в хроматической чувствительности коррелируют с активностью в парвоцеллюлярных латеральных гликопротеиновых нейронах. Цветовое постоянство может быть связано как с локализованными изменениями в отдельных клетках сетчатки, так и с более высокими уровнями нейронных процессов в мозге.

метамерия
Метамеризм, восприятие цветов в двух отдельных сценах, может помочь информировать исследование о постоянстве цвета. Исследования показывают, что при представлении конкурирующих хроматических стимулов пространственные сравнения должны быть завершены в начале визуальной системы. Например, когда субъекты представлены стимулами в дихоптическом режиме, массив цветов и цвет пустот, такой как серый, и говорят, что они фокусируются на определенном цвете массива, цвет пустот выглядит иначе, чем когда он воспринимается в бинокулярном мода. Это означает, что цветовые суждения, связанные с пространственными сопоставлениями, должны быть завершены до или до мононуклеарных нейронов V1. Если пространственные сравнения происходят позже в визуальной системе, например, в области коры V4, мозг сможет воспринимать как цвет, так и пустоту, как если бы они были замечены в бинокулярном режиме.

Теория Ретинекса
Эффект был описан в 1971 году Эдвином Х. Ландом, который сформулировал «теорию ретинекса», чтобы объяснить это. Слово «сетчатка» — это портманто, образованное из «сетчатки» и «коры», что говорит о том, что и глаз, и мозг вовлечены в обработку.

Эффект можно экспериментально продемонстрировать следующим образом. Дисплей, названный «Мондрианом» (после Пит Мондриана, чьи картины похожи), состоящий из многочисленных цветных пятен, показан человеку. Дисплей загорается тремя белыми огнями, один проецируется через красный фильтр, один проецируется через зеленый фильтр и один проецируется через синий фильтр. Человеку предлагается настроить интенсивность света, чтобы конкретный патч на дисплее выглядел белым. Затем экспериментатор измеряет интенсивности красного, зеленого и синего света, отраженного от этого белого появляющегося пятна. Затем экспериментатор просит человека определить цвет соседнего патча, который, например, выглядит зеленым. Затем экспериментатор настраивает свет так, чтобы интенсивности красного, синего и зеленого света, отраженные от зеленого пятна, были такими же, как первоначально были измерены от белого пятна. Человек показывает постоянство цвета в том, что зеленый патч продолжает оставаться зеленым, белый патч продолжает казаться белым, а все оставшиеся пятна по-прежнему имеют свои исходные цвета.

Цветовое постоянство является желательной особенностью компьютерного зрения, и для этой цели разработано множество алгоритмов. К ним относятся несколько алгоритмов retinex. Эти алгоритмы принимают в качестве входных значений красные / зеленые / синие для каждого пикселя изображения и пытаются оценить отражательные способности каждой точки. Один из таких алгоритмов работает следующим образом: определяется максимальное красное значение rmax всех пикселей, а также максимальное зеленое значение gmax и максимальное синее значение bmax. Предполагая, что сцена содержит объекты, отражающие весь красный свет, и (другие) объекты, которые отражают весь зеленый свет и другие, отражающие весь голубой свет, можно затем вывести, что источник освещающего света описывается (rmax, gmax, bmax) , Для каждого пикселя со значениями (r, g, b) его коэффициент отражения оценивается как (r / rmax, g / gmax, b / bmax). Исходный алгоритм сетчатки, предложенный Ландом и Макканном, использует локализованную версию этого принципа.

Хотя модели retinex по-прежнему широко используются в компьютерном зрении, было показано, что реальное восприятие цвета человека является более сложным.