Percepção de Cores. Edward Roe Carlos Alexandre Mello

Transcrição

1 Percepção de Cores Edward Roe Carlos Alexandre Mello

2 Percepção de Cores Importância

3 Percepção de Cores Vantagem evolucionária para encontrar alimentos

4 História da Kodak 1970: empresas de móveis insatisfeitas com fotos dos catálogos, pois os tons claros e escuros de madeira apareciam iguais O mesmo acontecia para fabricantes de chocolate Ref.:

5 História da Kodak Problema: o ajuste de cores da Kodak era baseado na pele branca.. "At the time, in the '50s, the people who were buying cameras were mostly Caucasian people. And so I guess they didn't see the need for the market to expand to a broader range of skin tones. Lorna Roth, professor at Concordia University

6 História da Kodak Não era possível fazer ajustes para tons de pele mais escuros Ok para fotografia de pessoas de pele clara...

7 História da Kodak Não era possível fazer ajustes para tons de pele mais escuros Problemas para fotos de pessoas de pele escura...

8 História da Kodak Não era possível fazer ajustes para tons de pele mais escuros Grandes problemas para misturas...

9 História da Kodak Shirley cards (modelo Shirley Page)

10 História da Kodak Shirley cards décadas depois

11 Sistema Visual Humano O olho humano é um mecanismo complexo composto basicamente por uma lente e uma superfície foto-sensível, a retina

12 A Retina

13 Células Fotorreceptoras A retina é composta por 2 tipos de células fotossensíveis: Bastonetes - adaptados à luz noturna e à penumbra Cones - responsáveis pela captação da informação luminosa vinda da luz do dia, das cores e do contraste A fóvea, no centro visual do olho, é rica em cones enquanto os bastonetes se espalham pelo resto da retina. É o local de maior acuidade visual

14 Ponto Cego Área na retina por onde passa o nervo óptico Ausência de células fotorreceptoras Verificação: com o olho direito fechado, posicione o esquerdo diante do objeto verde em seguida aproximando ou afastando-se do monitor O ponto azul sumirá a uma certa distância!

15 Distribuição de Cones e Bastonetes A distribuição de fotorreceptores na retina não é uniforme

16 Distribuição de Cones Distribuição de cones na retina não é uniforme Ausência cones azuis no centro da fóvea

17 Tipos de Cones De acordo com comprimento de onda: S - curto M - médio L - longo Cone Pigmento Faixa de resposta Pico de sensibilidade S β(azul) nm 420 nm M γ(azul esverdeado) nm 534 nm L ρ(verde amarelado) nm 564 nm Obs.: 1nm = 10-9 m

18 Percepção das Cores Curvas de absorção da luz de acordo com o tipo de cone

19 Considerando o Sistema Visual Humano Utilizar informações de como percebemos as cores 30% vermelho 59% verde 11% azul

20 Considerando o Sistema Visual Humano Tons de cinza como média Gr = (R + G + B) / 3 Original Média Pesos

21 Considerando o Sistema Visual Humano Diferença mais perceptível em alguns casos Original Média Pesos

22 Percepção da Cor As propriedades das cores que são distinguíveis pelo olho humano são Matiz (Hue), Saturação e Brilho Matiz: a cor que vemos (vermelho, azul, etc.) Saturação: especifica a pureza em termos de mistura de branco Brilho: especifica o componente acromático, que é a quantidade de luz emitida ou refletida Diferentes combinações de comprimento de ondas podem produzir a mesma sensação de cor Mais naturais que tripla de valores

23 Percepção da Cor Matiz Saturação Brilho

24 Percepção da Cor - Modelos Teoria tricromática Teoria de processos oponentes Teoria de processo dual

25 Teoria Tricromática George Palmer Thomas Young James Clerk Maxwell Hermann von Helmholtz Conhecida como teoria de Young-Helmholtz Helmholtz - número mínimo de cores necessárias para igualar qualquer cor de referência

26 Teoria dos Processos Oponentes Teoria tricromática não responde: Algumas anomalias relacionadas à visão colorida Persistência de cores Experiências subjetivas

27 Processos Oponentes Cores primárias são combinadas aos pares de maneira mutuamente exclusivas Vermelho com verde e azul com amarelo

28 Ilusões de Óptica Cores persistentes (pós-imagens) Fenômenos de aparência da cor Espalhamento das cores Efeito aquarela

29 Persistência das Cores Cores oponentes aparecem após a retirada das cores originais

30 Persistência das Cores

31 Fenômeno de Aparência da Cor A cor dos quadrados parece diferente para diferentes cores do fundo

32 Espalhamento das Cores Apenas as linhas contêm cor

33 Efeito Aquarela Estrelas preenchidas?

34 Efeito Aquarela Invertendo os contornos

35 Processos Adaptativos O sistema visual humano se adapta às mudanças do ambiente Adaptação ao claro Adaptação ao escuro Adaptação cromática

36 Processos Adaptativos Outro quadrado semelhante

37 Processos Adaptativos

38 Processos Adaptativos Mudança na iluminação

39 Processos Adaptativos Mudança no ambiente

40 Processos Adaptativos Parede amarela?

41 Processos Adaptativos Papel amarelado reconhecido como sendo branco

42 Adaptação Cromática Mantenha a vista na cruz por 20 segundos

43 Adaptação Cromática

44 Adaptação Cromática Influência da vizinhança

45 Adaptação Cromática Filtro verde aplicado localmente

46 Adaptação Cromática Filtro verde aplicado em toda a cena

47 Processos Adaptativos Retinex - Edwin Land (1971) Mondrian Edwin Land é o criador da máquina Polaroid

48 Processos Adaptativos Retinex - Edwin Land (1971)

49 Processos Adaptativos Experiência com dourados - David Ingle Um peixinho dourado foi treinado para nadar para um determinado quadrado para ganhar uma recompensa. Ele nada sempre para o quadrado verde, independente da intensidade de iluminação dos três projetores (R, G, B),

50 Processos Adaptativos Retinex

51 Processos Adaptativos da Visão Color constancy Habilidade do sistema visual humano de identificar cores independentemente da iluminação Gray world A cor média de uma cena é cinza White patch Faz uma normalização nos canais de forma a maximizar seus valores na direção de uma área branca hipotética de referência

52 Processos Adaptativos da Visão Gray world Calcula-se o tom médio de cada canal RGB Calcula-se a média das médias (C M ) Se os tons médios forem iguais, a imagem satisfaz a suposição da cor média, e nenhuma alteração é necessária Caso dêem diferentes, a correção é feita, calculando os pesos: G R = C M /C R, G G = C M /C G, e G B = C M /C B

53 Processos Adaptativos da Visão Gray world Rmean = sum(sum(i(:,:,1)))/(m*n); Gmean = sum(sum(i(:,:,2)))/(m*n); Bmean = sum(sum(i(:,:,3)))/(m*n); Avg = mean([rmean Gmean Bmean]); Kr = Avg/Rmean; Kg = Avg/Gmean; Kb = Avg/Bmean; OUT(:,:,1) = Kr*double(I(:,:,1)); Kg = 1; OUT(:,:,2) = Kg*double(I(:,:,2)); OUT(:,:,3) = Kb*double(I(:,:,3)); OUT = uint8(out);

54 Processos Adaptativos da Visão Gray world Modificando os três canais...

55 Processos Adaptativos da Visão Gray world Iluminação amarelada

56 Processos Adaptativos da Visão Gray world Após correção

57 Recuperação de Fotos ou Filmes Gray world Desbotamento

58 Recuperação de Fotos ou Filmes Gray world Color cast

59 Recuperação de Fotos ou Filmes White patch Bastante parecido com o grey world, mas as constantes são agora o tom máximo da resolução de cor normalizado pelo valor máximo presente na imagem Kr = 255/max(max(double(I(:,:,1)))); Kg = 255/max(max(double(I(:,:,2)))); Kb = 255/max(max(double(I(:,:,3)))); OUT(:,:,1) = Kr*double(I(:,:,1)); OUT(:,:,2) = Kg*double(I(:,:,2)); OUT(:,:,3) = Kb*double(I(:,:,3)); OUT = uint8(out);

60 Recuperação de Fotos ou Filmes White patch

61 Referências James Clerk Maxwell. On the Theory of Compound Colours, and the Relations of the Colours of the Spectrum. Phil. Trans. R. Soc. Lond. January 1, 150:57-84, Günter Wyszecki e W.S. Stiles, Color Science Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae, John Wiley and Sons, Inc, James D. Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner e John F. Hughes. Computer Graphics: Principles and Practice in C (2nd Edition). Addison-Wesley Professional, Symon D O. Cotton, Colour, colour spaces and the human visual system, School of Computer Science, University of Birmingham, England, Technical Report, B15-2TT, May Charles Poynton, A Guided Tour of Color Space, New Foundations for Video Technology (Proceedings of the SMTPE Advanced Television and Electronic Imaging Conference), 1995, pages Charles Poynton, Frequently Asked Questions About Color, Última visita em agosto Mark D. Fairchild, Color Appearance Models, Addison Wesley, Edwin Land e John J. McCann, Lightness and Retinex Theory. J.Opt. Soc. Am. 61, 1-11, Marc Ebner, Color Constancy. Wiley, 2007.