Retinex: Svelare i segreti della visione computazionale con Retinex

Di Fouad Sabry

Cos'è Retinex

La costanza del colore è un esempio di costanza soggettiva e una caratteristica del sistema di percezione del colore umano che garantisce che il colore percepito degli oggetti rimanga relativamente costante al variare condizioni di illuminazione. Una mela verde, ad esempio, ci appare verde a mezzogiorno, quando l'illuminazione principale è la luce solare bianca, e anche al tramonto, quando l'illuminazione principale è rossa. Questo ci aiuta a identificare gli oggetti.

Come trarrai vantaggio

(I) Approfondimenti e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Costanza del colore

Capitolo 2: Colore

Capitolo 3: Visione dei colori

Capitolo 4: Sistema visivo

Capitolo 5: Adattamento cromatico

Capitolo 6: Immagine residua

Capitolo 7: Tricromia

Capitolo 8: Cellula conica

Capitolo 9: Acuità visiva

Capitolo 10: Processo di opposizione

(II) Rispondere alle principali domande del pubblico sul retinex.

(III) Esempi reali dell'utilizzo del retinex in molti campi.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che desiderano andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di Retinex.

 

 

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 28 apr 2024

Anteprima del libro

Capitolo 1: Costanza del colore

La costanza soggettiva è dimostrata dal sistema di percezione del colore umano, che garantisce che il colore di un oggetto sia visto in modo coerente indipendentemente dalle condizioni di illuminazione. Ad esempio, percepiamo una mela verde come verde sia nella luce bianca del giorno che nella luce rossa del tramonto. È un ottimo strumento per determinare cosa sono le cose.

Notando che il colore di un oggetto influenza il colore della luce riflessa da esso, Ibn al-Haytham fornì una prima spiegazione della costanza del colore. Il sistema visivo, ha detto, separa la luce e il colore, quindi la qualità della luce e il colore dell'oggetto sono combinati. Questo è ciò che scrive:

Allo stesso modo in cui il colore non viaggia indipendentemente dalla luce dall'oggetto all'occhio, nemmeno la forma del colore viaggia indipendentemente dalla luce dall'oggetto all'occhio. L'ultimo essere senziente può vederli solo come un pasticcio confuso perché né la forma della luce né l'essere del colore nell'oggetto colorato possono uscirne indenni. Ciononostante, l'osservatore cosciente si rende conto che la cosa vista è luminosa e che la luce percepita nell'oggetto è distinta dal colore.

Gli esseri umani, gli animali e le macchine usano tutti qualcosa chiamato visione dei colori per distinguere le cose in base alle lunghezze d'onda della luce che riflettono, trasmettono o emettono. I coni e i bastoncelli sono i due tipi di fotorecettori utilizzati nell'occhio umano per rilevare la luce e inviare segnali al cervello visivo, dove i segnali vengono interpretati per formare l'esperienza del colore di un individuo. All'occhio umano, un oggetto familiare sembra avere sempre la stessa tonalità, indipendentemente dall'intensità o dallo spettro della luce che si riflette su di esso. Questo fenomeno è noto come costanza del colore.

Quando la fonte di luce non è chiaramente visibile, si sviluppa un fenomeno noto come costanza del colore.

Si ritiene che l'algoritmo retinex di Land, che raggiunge la costanza del colore, si basi su neuroni specializzati nella corteccia visiva primaria che calcolano i rapporti locali di attività dei coni. A causa della loro capacità di elaborare sia il colore che l'opposizione spaziale, queste cellule specializzate sono note come cellule a doppio avversario. Nigel Daw scoprì cellule doppie opposte nella retina dei pesci rossi. Questo, quando danneggiato, provoca la sindrome da acromatopsia.

Affinché la costanza del colore funzioni, l'illuminazione incidente deve includere luce a diverse lunghezze d'onda. Le cellule coniche dell'occhio rilevano la luce a un'ampia gamma di lunghezze d'onda riflesse da tutti gli oggetti nella vista. Il sistema visivo utilizza questi dati per fare un'ipotesi migliore sulla composizione della sorgente luminosa. Viene quindi determinato il vero colore dell'oggetto, determinato dalle lunghezze d'onda della luce che riflette dopo che questa illuminazione è stata sottratta. Il colore che vediamo si basa in gran parte su questo riflesso.

Sono stati proposti due metodi per spiegare la costanza del colore. L'inferenza inconscia è il primo meccanismo.

I coni retinici, sensibili alla luce, si adattano all'ambiente circostante.

Il fenomeno del metamerismo, in cui le percezioni dei colori di una persona differiscono tra due scene, può far luce sugli studi sulla costanza del colore. Il cervello sarebbe in grado di rilevare il colore e il colore del vuoto come se fossero visti in modo binoculare se i confronti spaziali si verificassero più tardi nel sistema visivo, come nell'area corticale V4.

La capacità di percepire immagini a colori (anche se attenuate) semplicemente visualizzando una fotografia con lunghezze d'onda rosse e grigie è nota come effetto Terra. Nel tentativo di ricreare i primi esperimenti di James Clerk Maxwell sul colore, Edwin H. Land notò questo fenomeno. Land scoprì che il sistema visivo umano interpreterebbe un'immagine come verde o blu se fossero presenti solo le lunghezze d'onda blu e verde, ignorando la luce rossa. Questo effetto è stato descritto per la prima volta da Land in un articolo del 1959 per Scientific American.

Quella che segue è una dimostrazione sperimentale dell'effetto in questione. Un Mondrian (dal nome di Piet Mondrian, i cui dipinti sono simili) è una rappresentazione visiva di molti quadrati o rettangoli di colore diverso posti uno accanto all'altro. Tre luci bianche, una proiettata attraverso un filtro rosso, un filtro verde e un filtro blu, illuminano il display. Il compito dell'utente è quello di controllare la luminosità delle luci in modo che un'area specifica del display venga letta come bianco puro. Viene quindi misurata la riflettanza della luce rossa, verde e blu proveniente da quest'area apparentemente bianca. Al partecipante viene quindi chiesto di dire allo sperimentatore di che colore è un'altra macchia vicina, ad esempio una verde. L'investigatore quindi regola nuovamente l'illuminazione per replicare le intensità di luce rossa, blu e verde misurate della macchia bianca nel riflesso della macchia verde. L'individuo mostra costanza di colore quando la macchia verde rimane verde, la macchia bianca rimane bianca e tutte le altre macchie mantengono i loro colori originali.

Molti algoritmi sono stati sviluppati per mantenere l'accuratezza del colore nella visione artificiale. Tra questi ci sono una serie di algoritmi retinex.

{Fine Capitolo 1}

Capitolo 2: Colore

La percezione del colore (o colore in inglese britannico) dipende dallo spettro elettromagnetico. Il colore viene percepito in relazione all'assorbimento della luce, alla riflessione, agli spettri di emissione e all'interferenza di un oggetto; Non è una proprietà della materia stessa. Esistono tre tipi di cellule coniche che consentono agli esseri umani di vedere i colori nello spettro visibile (tricromia). Altri animali, come le api, che possono discernere la luce ultravioletta, possono avere una gamma più ampia di percezione del colore perché i loro occhi includono un numero diverso di tipi di cellule coniche o sono sensibili ad altre lunghezze d'onda. Le celle a cono, che sono responsabili del rilevamento della luce, hanno diversi gradi di sensibilità alle diverse lunghezze d'onda della luce.

La tonalità, la saturazione e la luminosità sono tutti aspetti percettivi dei colori. Sono possibili sia la miscelazione additiva del colore (spesso utilizzata per la luce effettiva) che la miscelazione sottrattiva del colore (comunemente utilizzata per i materiali). A causa del metamerismo, se le tonalità sono combinate correttamente, possono avere lo stesso aspetto di una fonte di luce monocromatica. Per motivi di organizzazione, i colori possono essere rappresentati da un modello matematico del colore che astrae lo spazio colore e assegna un numero a ciascuna regione di colore. Pertanto, gli spazi colore sono una risorsa indispensabile per una resa cromatica accurata su vari supporti, tra cui stampa, fotografia, display elettronici e televisione. La maggior parte delle persone ha familiarità con gli spazi colore RGB, CMYK, YUV, HSL e HSV.

La percezione del colore è così fondamentale per l'esperienza umana che varie tonalità sono state collegate a sentimenti, occupazioni e persino paesi specifici. I territori codificati a colori possono avere nomi e confini diversi nelle varie culture. La teoria del colore è un insieme di regole per combinare i colori in modo esteticamente piacevole e armonioso, ed è ampiamente utilizzata nelle arti visive. I colori primari tradizionali sono il rosso, il giallo e il blu; i colori secondari sono l'arancione, il verde e il viola; e i colori terziari sono qualsiasi combinazione dei due. La scienza del colore si riferisce allo studio delle tonalità e dei toni in generale.

La lunghezza d'onda (o frequenza) e l'intensità della radiazione elettromagnetica sono le