Retinex: Enthüllen Sie die Geheimnisse des computergestützten Sehens mit Retinex

Von Fouad Sabry

Was ist Retinex

Farbkonstanz ist ein Beispiel für subjektive Konstanz und ein Merkmal des menschlichen Farbwahrnehmungssystems, das dafür sorgt, dass die wahrgenommene Farbe von Objekten bei Variation relativ konstant bleibt Beleuchtungsbedingungen. Ein grüner Apfel beispielsweise erscheint uns am Mittag grün, wenn die Hauptbeleuchtung weißes Sonnenlicht ist, und auch bei Sonnenuntergang, wenn die Hauptbeleuchtung rot ist. Dies hilft uns, Objekte zu identifizieren.

Wie Sie davon profitieren

(I) Einblicke und Validierungen zu den folgenden Themen:

Kapitel 1: Farbkonstanz

Kapitel 2: Farbe

Kapitel 3: Farbsehen

Kapitel 4: Visuelles System

Kapitel 5: Chromatische Anpassung

Kapitel 6: Nachbild

Kapitel 7: Trichromie

Kapitel 8: Zapfenzelle

Kapitel 9: Sehschärfe

Kapitel 10: Gegnerprozess

(II) Beantwortung der häufigsten öffentlichen Fragen zu Retinex.

(III) Beispiele aus der Praxis für die Verwendung von Retinex in vielen Bereichen.

Für wen dieses Buch gedacht ist

Profis, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Hobbyisten und diejenigen, die über das Grundwissen oder die Informationen hinausgehen möchten Art von Retinex.

 

 

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 28. Apr. 2024

Buchvorschau

Kapitel 1: Farbkonstanz

Die subjektive Konstanz wird durch das menschliche Farbwahrnehmungssystem demonstriert, das garantiert, dass die Farbe eines Objekts unabhängig von den Lichtverhältnissen einheitlich wahrgenommen wird. Zum Beispiel nehmen wir einen grünen Apfel sowohl im weißen Licht des Tages als auch im roten Licht des Sonnenuntergangs als grün wahr. Es ist ein großartiges Werkzeug, um zu bestimmen, was Dinge sind.

Mit der Feststellung, dass die Farbe eines Gegenstandes die Farbe des von ihm reflektierten Lichts beeinflusst, lieferte Ibn al-Haytham eine frühe Erklärung für die Farbkonstanz. Das visuelle System, sagte er, trennt Licht und Farbe, so dass die Qualität des Lichts und die Farbe des Objekts kombiniert werden. Er schreibt:

Auf die gleiche Weise, wie die Farbe nicht unabhängig vom Licht vom Gegenstand zum Auge wandert, wandert auch die Form der Farbe nicht unabhängig vom Licht vom Objekt zum Auge. Das letzte fühlende Wesen kann sie nur als ein Durcheinander sehen, weil weder die Form des Lichts noch das Wesen der Farbe in dem farbigen Objekt unversehrt hindurchkommen können. Nichtsdestotrotz erkennt der bewusste Beobachter, dass das Gesehene hell ist und dass das Licht, das im Objekt wahrgenommen wird, sich von der Farbe unterscheidet.

Menschen, Tiere und Maschinen verwenden allesamt etwas, das als Farbsehen bezeichnet wird, um Dinge anhand der Wellenlängen des Lichts zu unterscheiden, das sie reflektieren, übertragen oder emittieren. Zapfen und Stäbchen sind die beiden Arten von Photorezeptoren, die im menschlichen Auge verwendet werden, um Licht zu erkennen und Signale an das visuelle Gehirn zu senden, wo die Signale interpretiert werden, um die Farberfahrung eines Individuums zu formen. Für das menschliche Auge scheint ein vertrauter Gegenstand immer den gleichen Farbton zu haben, unabhängig von der Intensität oder dem Spektrum des Lichts, das von ihm reflektiert wird. Dieses Phänomen wird als Farbkonstanz bezeichnet.

Wenn die Lichtquelle nicht deutlich sichtbar ist, entwickelt sich ein Phänomen, das als Farbkonstanz bezeichnet wird.

Es wird angenommen, dass der Retinex-Algorithmus von Land, der Farbkonstanz erreicht, auf spezialisierten Neuronen im primären visuellen Kortex basiert, die lokale Verhältnisse der Zapfenaktivität berechnen. Aufgrund ihrer Fähigkeit, sowohl Farbe als auch räumliche Opponenz zu verarbeiten, werden diese spezialisierten Zellen als Doppelgegnerzellen bezeichnet. Nigel Daw entdeckte doppelt gegensätzliche Zellen in der Netzhaut von Goldfischen. Dies, wenn es beschädigt ist, verursacht das Achromatopsie-Syndrom.

Damit die Farbkonstanz funktioniert, muss die einfallende Beleuchtung Licht mit mehreren Wellenlängen umfassen. Die Zapfenzellen des Auges erfassen Licht in einem breiten Wellenlängenbereich, das von allen Objekten im Sichtfeld reflektiert wird. Das visuelle System verwendet diese Daten, um die Zusammensetzung der Lichtquelle bestmöglich zu erraten. Die wahre Farbe des Objekts, bestimmt durch die Wellenlängen des Lichts, das es reflektiert, nachdem diese Beleuchtung abgezogen wurde, wird dann bestimmt. Die Farbe, die wir sehen, basiert weitgehend auf dieser Reflexion.

Es wurden zwei Methoden vorgeschlagen, um die Farbkonstanz zu erklären. Unbewusste Inferenz ist der erste Mechanismus.

Die lichtempfindlichen Netzhautzapfen passen sich der Umgebung an.

Das Phänomen der Metamerie, bei dem sich die Farbwahrnehmungen einer Person zwischen zwei Szenen unterscheiden, kann Aufschluss über Studien zur Farbkonstanz geben. Das Gehirn wäre in der Lage, die Farbe und die Leerenfarbe so zu erkennen, als ob sie binokular gesehen würden, wenn räumliche Vergleiche später im visuellen System auftreten würden, z. B. im kortikalen Areal V4.

Die Fähigkeit, vollfarbige (wenn auch gedämpfte) Bilder wahrzunehmen, indem man einfach ein Foto mit roten und grauen Wellenlängen betrachtet, wird als Land-Effekt bezeichnet. In dem Bemühen, James Clerk Maxwells frühe Farbexperimente nachzustellen, bemerkte Edwin H. Land dieses Phänomen. Land entdeckte, dass das menschliche Sehsystem ein Bild als grün oder blau interpretieren würde, wenn nur die blauen und grünen Wellenlängen vorhanden wären, und das rote Licht ignorieren würde. Dieser Effekt wurde erstmals 1959 von Land in einem Artikel für Scientific American beschrieben.

Es folgt eine experimentelle Demonstration des fraglichen Effekts. Ein Mondrian (benannt nach Piet Mondrian, dessen Gemälde ähnlich sind) ist eine visuelle Darstellung vieler verschiedenfarbiger Quadrate oder Rechtecke, die nebeneinander angeordnet sind. Drei weiße Lichter, jeweils eines durch einen Rotfilter, einen Grünfilter und einen Blaufilter projiziert, beleuchten das Display. Die Aufgabe des Nutzers ist es, die Helligkeit der Leuchten so zu steuern, dass ein bestimmter Bereich des Displays als reines Weiß angezeigt wird. Die Reflexion von rotem, grünem und blauem Licht aus diesem scheinbar weißen Bereich wird dann gemessen. Der Teilnehmer wird dann gebeten, dem Versuchsleiter zu sagen, welche Farbe ein anderer Fleck in der Nähe hat, z. B. einen grünen. Der Untersucher passt dann die Beleuchtung so an, dass sie die gemessenen roten, blauen und grünen Lichtintensitäten des weißen Flecks in der Reflexion des grünen Flecks repliziert. Das Individuum zeigt Farbkonstanz, wenn der grüne Fleck grün bleibt, der weiße Fleck weiß bleibt und alle anderen Flecken ihre ursprünglichen Farben behalten.

Es wurden viele Algorithmen entwickelt, um die Farbgenauigkeit im maschinellen Sehen aufrechtzuerhalten. Darunter befinden sich eine Reihe von Retinex-Algorithmen.

{Ende Kapitel 1}

Kapitel 2: Farbe

Die Farbwahrnehmung (oder Farbe im britischen Englisch) ist abhängig vom elektromagnetischen Spektrum. Farbe wird in Bezug auf die Lichtabsorption, Reflexion, Emissionsspektren und Interferenzen eines Objekts wahrgenommen. Es ist keine Eigenschaft der Materie selbst. Es gibt drei Arten von Zapfenzellen, die es dem Menschen ermöglichen, Farben im sichtbaren Spektrum zu sehen (Trichromazie). Andere Tiere, wie z. B. Bienen, die ultraviolettes Licht wahrnehmen können, haben möglicherweise ein breiteres Spektrum an Farbwahrnehmungen, da ihre Augen eine andere Anzahl von Zapfenzelltypen enthalten oder für andere Wellenlängen empfindlich sind. Zapfenzellen, die für die Detektion von Licht zuständig sind, haben eine unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Wellenlängen des Lichts.

Farbton, Sättigung und Helligkeit sind Wahrnehmungsaspekte von Farben. Es sind sowohl additive Farbmischungen (oft für tatsächliches Licht verwendet) als auch subtraktive Farbmischungen (häufig für Materialien verwendet) möglich. Aufgrund der Metamerie können die Farbtöne, wenn sie richtig kombiniert werden, das gleiche Aussehen wie eine monochromatische Lichtquelle haben. Aus Gründen der Organisation können Farben durch ein mathematisches Farbmodell dargestellt werden, das den Farbraum abstrahiert und jedem Farbbereich eine Zahl zuweist. Daher sind Farbräume eine unverzichtbare Ressource für eine genaue Farbwiedergabe in verschiedenen Medien, einschließlich Druck, Fotografie, elektronischen Displays und Fernsehen. Die meisten Menschen sind mit den Farbräumen RGB, CMYK, YUV, HSL und HSV vertraut.

Die Farbwahrnehmung ist so grundlegend für die menschliche Erfahrung, dass verschiedene Farbtöne mit bestimmten Gefühlen, Berufen und sogar Ländern in Verbindung gebracht wurden. Farbcodierte Territorien können in verschiedenen Kulturen unterschiedliche Namen und Grenzen haben. Die Farbtheorie ist eine Reihe von Regeln, um Farben auf ästhetisch angenehme und harmonische Weise zu kombinieren, und sie wird häufig in der bildenden Kunst verwendet. Traditionelle Primärfarben sind Rot, Gelb und Blau; Sekundärfarben sind Orange, Grün und Lila; und Tertiärfarben sind eine beliebige Kombination aus beiden. Die Farbwissenschaft bezieht sich auf das Studium von Farbtönen und Tönen im Allgemeinen.

Die Wellenlänge (oder Frequenz) und die