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色彩适应

色彩适应(Chromatic adaptation)是人类视觉系统调整照明变化的能力,以保持物体颜色的外观。尽管可能从物体反射并由我们的眼睛观察到的光线有很大的变化,但它仍能保持物体颜色的稳定。色彩自适应变换(CAT)功能模拟色貌模型中颜色感知的这一重要方面。

可以在各种条件下查看对象。例如,它可能被阳光,火光或强烈的电灯照亮。在所有这些情况下,人类视觉都认为物体具有相同的颜色:无论是在夜间还是白天观看(除非是绿色),苹果总是呈现红色。另一方面,没有光线调节的相机可能会将苹果注册为具有不同颜色。视觉系统的这一特征被称为色彩适应或色彩恒定性;当照相机发生校正时,称为白平衡。

尽管人类视觉系统通常在不同的照明下保持恒定的感知颜色,但在不同的照度水平下,有两种不同的刺激的相对亮度会反转的情况。例如,鲜艳的黄色花朵的花瓣与暗淡的绿色叶子相比会显得较暗,而白天则相反。这被称为浦肯野效应,并且因为在较低光水平下人眼的峰值灵敏度向着光谱的蓝色端移动。

冯克里斯变换
冯克里斯色彩适应方法是一种有时用于相机图像处理的技术。该方法是将增益应用于每个人类锥形细胞光谱灵敏度响应,以保持参考白色常数的适应外观。约翰内斯冯克里斯的三种锥形细胞类型的自适应增益的想法的应用首先明确地应用于赫伯特伊夫斯颜色恒常性的问题,该方法有时被称为Ives变换或冯克里斯 – 艾夫斯适应。

冯克里斯系数法则的基础是假定颜色恒常性是通过单独调整三个锥体反应的增益来实现的,这些增益取决于感觉环境,即颜色历史和环绕。因此,可以通过适当选择对角线自适应矩阵D1和D2来匹配来自两个辐射频谱的锥面响应{\ displaystyle c’} c’:

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其中{\ displaystyle S} S是锥体灵敏度矩阵,{\ displaystyle f} f是条件刺激的频谱。这导致了在LMS色彩空间中进行颜色自适应的冯克里变换(长波,中波和短波锥响应空间的响应):


该对角矩阵D将在一个适应状态下的锥体响应或颜色映射到另一个适应状态中的对应颜色;当推测适应状态由发光体确定时,该矩阵可用作发光体适应变换。对角矩阵D的元素是光源白点的圆锥响应(长,中,短)的比率。

对于在XYZ或RGB颜色空间中表示的颜色,更完整的冯克里变换包括进入和离开LMS空间的矩阵变换,其中对角线变换D在中间。

CIE色彩外观模型
国际照明委员会(CIE)发布了一套颜色外观模型,其中大部分包括颜色适应功能。 CIE L * a * b *(CIELAB)在XYZ色彩空间中执行“简单”冯·克里斯型变换,而CIELUV使用Judd型(平移)白色点适应。更全面的颜色外观模型CIECAM97和CIECAM02的两个版本分别包括CAT功能CMCCAT97和CAT02。 CAT02的前身是CMCCAT97的简化版CMCCAT2000。

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