光照光谱功率分布的估计和颜色分割

提出了应用有限维线性模型和双色反射模型和双色反射模型抽表示而物体颜色的本征特性的方法，首先估计出光照的光谱功率分布，再获取物体的表面光谱反射率，从而得到和光照与几何条件无关的归一化偏差光谱反射率，它仅反映物体的表面反射特性，可作为颜色分割和识别的可靠特征。     

渐进式多尺度特征级联融合颜色恒常性算法

颜色恒常性是实现目标检测、三维物体重建、自动驾驶等计算机视觉任务的重要前提。为充分利用图像中不同尺度的特征信息估计光源,提出渐进式多尺度特征级联融合颜色恒常性算法,通过三个卷积网络分支从不同尺度提取图像中的特征信息,通过特征融合得到更加丰富的特征信息,通过级联方式将图像中的浅层边缘信息和深层细粒度特征信息进行融合,提高了颜色恒常性算法的精确性。渐进式网络结构基于加权累计角度误差损失函数提高了算法在面对极端场景光照下光源估计的鲁棒性。在重处理的ColorChecker和NUS-8数据集上的实验结果表明,本文算法在各项评价指标上均优于目前的颜色恒常性算法,可应用于需要进行颜色恒常性预处理的其他计算机视觉任务。     

基于神经网络的生物表面颜色特性的识别

介绍了一种光纤探头式生物表面颜色测试系统 ,利用此系统测量小区域生物表面反射光谱和确定其色坐标。通过正常生物表面反射光谱与反常生物表面反射光谱的比较 ,利用BP神经网络模型 ,实现了生物表面特性的自动分类和识别。实际应用表明 ,对于一些直观的难以区分的、差异较小的生物表面特性来说 ,采用BP神经网络方法 ,对其反射光谱曲线有较好的识别能力 ,可以识别一些小区域、小差别的生物表面特性     

具有非均匀渐变界面DBR的光学特性分析

应用特征矩阵法研究了非均匀渐变界面Al_0.9Ga_0.1As/Al_yGa_1-yAs/GaAs/Al_xGa_1-xAs DBR的光学特性.建立了非均匀渐变界面Al_yGa_1-yAs的折射率模型，并得到了渐变界面特征矩阵的解析解，通过特征矩阵法分别计算了突变GaAs/Al_0.9Ga_0.1As DBR和渐变DBR的反射谱和反射相移，分析了非均匀渐变层对DBR光学特性的影响，对渐变DBR，需要在DBR前面再增加一定厚度的非均匀渐变相位匹配层才能使整个DBR满足中心波长相位匹配条件，并通过光学厚度近似方法求出相位匹配层厚度. 关键词： DBR 反射谱 反射相移 特征矩阵法     

RGB-LED光源下光源色度对颜色恒常性的影响

基于视觉心理物理学实验研究RGB-LED光源下的颜色恒常性。实验中,观察者分别在白色和红、绿、蓝、黄4种彩色的RGB-LED光源下对240个孟塞尔(Munsell)色卡进行颜色分类。实验结果表明,从白光变化到红色和绿色光源时,颜色恒常性在各颜色类别上表现均较好,与传统宽带光源下的表现接近;变化到蓝色光源时,颜色恒常性在棕、红、黄和橙色类别上表现较差;变化到黄色光源时,颜色恒常性在棕、红和橙色类别上表现较差。总体来说,红色和绿色光源下的颜色恒常性比蓝色和黄色光源下的恒常性好。实验结果可为RGB-LED光源在实际中的设计和应用提供参考。     

皮肤光谱特性分析及诊断方法研究

本文介绍了一种光纤探头式皮肤反射光谱检测系统的结构。该系统采用精密光栅分光系统和CCD光电接收器件 ,能够快速检测皮肤反射光谱。依据皮肤反射光谱的特征和色度学原理 ,提出表示皮肤颜色的方法 ,给出了三刺激值和色差的计算公式以及病变皮肤表面颜色的区分界限。在分析了皮肤表面颜色和反射光谱曲线的基础上 ,提出实现客观自动识别病变皮肤的对策。通过比较病变皮肤与正常皮肤的反射光谱和色差 ,实现某些皮肤病的分析和诊断。利用此系统对典型皮肤病例的反射光谱进行测试分析实验 ,取得了较好的效果。     

双向反射模型反演沙地表粗糙度研究

由于沙地通常处在半干旱地区,在风蚀作用下表面结构特征会有所改变,同时,沙地表面粗糙度与组成成分的时间与空间变化也是研究风蚀模型所必须的输入信息。作为一种非接触的探测手段,遥感技术有助于实现对沙地表面粗糙程度在时空尺度上的研究。为了利用反射特性描述沙地表面结构特征,以人为模拟的粗糙沙地表面为研究对象,基于野外实测多角度高光谱反射信息,分析了沙地表面粗糙度变化对反射信息分布的影响,并且结合双向反射模型,试图利用模型参数反演粗糙度特征。通过研究发现,如果按照入射方向与沙地表面沙垄方向分类来看,与入射方向平行或者垂直均会对沙地表面反射分布特性有所改变。当沙垄方向与入射光方向垂直时,会使后向散射的反射峰值增加;而沙垄方向与入射光平行时,会使后向散射峰值向主平面两侧扩张。双向反射模型可以模拟沙地表面的反射特性,根据模型参数的变化也可以表示出沙地表面的粗糙度变化特性。这表明双向反射信息可以用于量化沙地表面结构特征,而且有助于了解结构特征对沙地光学特性的影响,也为研究颗粒介质固有光学特性以及反演沙地表面结构特征提供依据。     

不同粒径沙地表面双向反射特性研究

由于自然环境遭到人为因素的破坏,我国沙地面积正在逐步扩大,确定沙地的性质与面积已经成为改善环境的重要的指示性信息.遥感技术以其特有的优势可以为沙地监测提供科学有效的信息.本文以不同粒径沙地表面为研究对象,测量其双向反射信息,分析粒径大小对沙地表面反射特性的影响;基于现有的模型对不同粒径大小沙地表面的反射信息进行计算,与实测信息进行对比.研究结果表明,粒径大小对沙地表面反射的反射分布特性有明显的影响;通过对比测量的反射信息与模型计算的反射信息发现,利用双向反射模型可以准确地计算出不同粒径沙地表面的反射信息.本研究不仅确定了粒径大小对反射信息的影响,也为遥感技术估算沙地表面粒径大小以及研究地表固有光学特性提供参考.     

探测激光入射角对猫眼效应反射特性的影响

 光电装备的光学窗口对入射激光有较强的反射特性，即猫眼效应现象。为了研究利用猫眼效应来进行主动探测的适用条件，弄清探测激光入射角对猫眼效应反射特性的影响，建立了斜入射猫眼效应反射模型，分析并仿真了探测激光在目标系统处的入射角不同的情况下的后向反射激光特性，以及探测系统所能够接收的原路返回激光的远场能量分布情况。结果表明：对于特定的目标系统，猫眼效应现象只存在于一定的探测激光入射角范围之内，在此范围之内，猫眼效应反射特性与探测激光的入射角关系密切；基于猫眼效应的激光主动探测、定位等应用也是可行的。     

基于野外测量研究植被冠层偏振光谱反射特性

植被冠层反射太阳光会产生部分偏振光,这为偏振遥感探测提供了信息源。利用地基平台开展野外偏振测量是非常重要的研究,它不仅能获取植被冠层本质的偏振反射特性,而且还可以与机载或者星载平台数据进行匹配;虽然研究者们已经通过机载或者星载偏振探测器获取了大量植被冠层的偏振反射信息,但是关于地面植被冠层偏振反射分布特性的研究却很少。因此,为了详细研究植被冠层的偏振反射特性,基于野外多角度高光谱偏振测量与偏振反射物理机制,分析了植被冠层偏振光谱特性及其偏振反射分布特性;随后,反演了两种偏振模型的参数,将测量值与模拟值进行对比分析。研究结果发现,植被冠层的偏振反射具有明显的各项异性特征,而且与波长之间存在微弱的关系;同时,偏振模型可以很好地模拟植被冠层的偏振反射信息,可以作为研究植被冠层的理论依据。该研究测量的偏振反射信息与模型计算值之间呈现良好的吻合性,既描述了植被冠层偏振反射分布特性,又证明模型的有效性和测量结果的准确性。对植被冠层偏振特性的详细研究,不仅有助于完整地解释植被冠层与电磁波之间的辐射响应特征,而且对于偏振遥感对地观测以及地表偏振信息对大气偏振信息的研究也具有重要科学价值。     

具有颜色恒常性的光谱反射率重建

给定物体三刺激值,重建物体反射率在跨媒体颜色复制领域有着重要应用.常见的重建反射率算法包括基向量法、维纳估计法、加权伪逆方法等,这些方法大多都是为了建立由低维度三刺激值或者RGB向高维度光谱反射率的映射关系,以重建的反射率与原始反射率的接近程度为评价指标,并且需要光谱反射率数据进行训练.但是很多工业领域在产品设计时都需...     

Stearns-Noechel模型的全光谱纱线配色算法

目前计算机配色中,拟合样与标准样的色差小时配方偏差较大,打样结果不理想,难以预测准确配方。在光学模型Stearns-Noechel模型的基础上进行算法优化。利用两个样品的分光反射率数据相等,则两个样品必然等色的特性,改进计算机配色算法程序中的判别条件,即通过MATLB编程计算,在区间[0 1]中,每间隔0.001,循环未知参数M值,选择全光谱反射率数据偏差最小时的参数M值计算拟合配比,代替色差最小时的参数M值计算拟合配比,并分别计算拟合样与标准样的相对配方偏差进行对比。结果表明,选择全光谱反射率数据偏差最小时参数M值对应的拟合配方,一次色的平均配方相对偏差为0.560,二次色为0.346;选择色差最小时参数M值对应的拟合配方,一次色的平均配方相对偏差为0.723,二次色为0.383;两种方法对比,可以看出无论是一次色还是二次色,优化算法后拟合样品与标准样品的配方相对偏差都比选择色差最小时对应的的相对配方偏差小,即优化后的拟合配方更加接近真实配方,配色精确度得到明显提高,有利于减少后期打样次数,提高配色效率。     

Optimized basis function for spectral reflectance recovery from tristimulus values

Spectral reflectance is a significant physical property of materials. It plays an important role in color constancy, illumination modeling, and color reproduction. Spectral reflectance basis functions are the most important impact factors for spectral reflectance recovery. Previous methods mainly calculated basis functions for the reflectance spectra data sets by employing the principle component analysis (PCA) and its improved methods. In this paper, we present a new method to solve this problem. Specifically, we propose a new cost function and some constraint conditions to convert the problem into an optimization problem by minimizing the cost function. Unlike the PCA method which yields the orthogonal basis functions for approximating the reflectance spectra, our method yields the nonorthogonal basis functions for better approximating the reflectance spectra. Experimental results show that our derived basis functions are better than those obtained by the PCA method for reflectance spectra recovery.     

Colorimetric Calibration of Video Cameras Using Two Color Constancy Models

Colorimetric calibration of color imaging devices is important to realize device independent color reproductions. However the calibration for digital or video cameras is difficult because a color image is acquired for unknown objects under various unknown illuminants. An experiment was carried out based on two computational color constancy models, the finite-dimensional linear model and the spectral sharpening model, to estimate colorimetric values using image data of a color chart captured by video camera. We estimated the colorimetric values by using a single reference reflectance with known spectral reflectance in a color chart under an unknown illuminant. The accuracy was evaluated by color differences in CIELAB color space and was compared on three different color charts under three different illuminants including a fluorescent lamp. It was confirmed that the two computational models do not require prior knowledge of illuminants and surfaces. The finite-dimensional linear model gave more accurate results than the spectral sharpening model in the simulations and experiments.     

基于密度的凹版专色梯尺光谱预测模型的研究

基于密度与光谱反射率的关系建立了一种凹版专色梯尺的光谱反射率预测模型。该方法首先依据密度的定义建立实地光谱反射率与其密度的关系,并基于实地光谱反射率建立阶调光谱反射率的计算方法;然后根据密度的叠加原理,假设阶调密度与实地密度比例关系成立建立阶调密度、实地密度和承印物密度的关系;最后结合计算阶调光谱反射率的方法建立凹版专色梯尺光谱反射率预测模型;调配30种专色油墨通过凹印实打样,对预测模型通过决定系数R²和色差进行验证。实验结果表明,不同专色在同一网点面积率下实际阶调密度与实际实地密度的比例系数相同,两者的决定系数R²均大于0.98。在此关系基础上所建立的预测模型在不同网点面积率下都具有较高的决定系数,其均方根误差都小于0.01,最大色差为2.667 NBS。最后另外调配10种专色油墨在相同工艺条件下实打样样张,利用实际阶调密度与实际实地密度的比例系数,通过色差公式进而验证该模型预测专色油墨梯尺光谱反射率的精度。色差结果表明,82.12%的色差小于2.5 NBS,大部分色差在0.5～2 NBS之间,占据了总频率的58.32%,平均色差为1.58...     

彩色图像中颜色不变性和耀斑的分离（Ⅰ）

景物中物体表面的色品是与该物体形状无关的稳定特性,称为颜色不变性。但是,由于耀斑(highlight)和影绸(shading)的存在,图像中对应物体表面点的色品却是变化的,不具有颜色不变性。正确理解图像颜色的基础是建立颜色反射的物理模型。本文叙述了根据Klinker提出的双色反射模型(the dichromatic reflection model),在三维颜色直方图(3D color histogram)中利用K-L变换做平面拟合,分离面反射分量(interface reflection component)和体反射分量(body reflection component),从而计算光源和物体颜色色度坐标的方法,讨论了实际CCD摄像机的局限性,给出了实验结果。     

半色调双面图像的色彩预测Clapper-Yule模型

为了准确地预测印刷图像的光谱反射率,在假定油墨是非散射介质以及油墨的折射率与纸张的折射率近似相等的近似下,利用考虑光在纸基内多次内反射的Clapper-Yule理论和描述多重内反射的网状结构分析模型,建立了同色不同加网周期双面墨像的光谱反射色彩预测模型.同时给出了包含纸基的向下体反射和反面纸基-空气构成界面定向反射作用的单面墨像Clapper-Yule色彩预测修正新模型.     

双面半色调图像的Clapper-Yule色彩预测分程模型

通过印刷品光谱反射比预测半色调图像色彩是印刷质量控制与设备检测研制领域十分关注的课题。在假定油墨是非散射介质以及油墨的折射率与纸张的折射率近似相等的条件下,利用光在油墨与纸张中散射迁移路径长短不同的分程理论和多重内反射的网状结构分析方法,研究了光照射在双面印刷品上的光谱反射规律,建立了双面印刷品的光谱反射色彩预测模型。并在此基础上通过理论分析,论证了新建双面印刷品的Clapper-Yule色彩分程预测模型的合理性。新模型为双面印刷品的呈色规律分析与印刷品在线检测仪的研制提供了理论依据。     

Illuminant Invariant Recovery of Surface Reflectances and Estimation of Colorimetric Values from Image Signals

Computer simulation based on the finite-dimensional linear model for computational color constancy model has been carried out to estimate colorimetric values using image signals. We estimated the colorimetric values placing a reference object with known spectral reflectance in a scene under an unknown illuminant. It was found that prior knowledge of illuminants and surfaces of objects in a scene is not required for the estimation: any set of basis vectors to express the illuminants and any set of eigen vectors obtained by principal component analysis on data set of a color chart to represent the surfaces of different objects can be applied to the estimation.