【摘要】：不同類型成像設(shè)備的涌現(xiàn),使得印刷圖像原稿的來源變得更加復(fù)雜,為印刷圖像跨媒體高保真再現(xiàn)提出了新的挑戰(zhàn)。雖然顏色形成的現(xiàn)代階段學(xué)說理推動(dòng)了顏色數(shù)字化的進(jìn)程,涌現(xiàn)了一系列視覺均勻顏色空間和色貌模型,開始逐步滿足印刷圖像顏色跨媒體再現(xiàn)的需要,但是圖像獲取設(shè)備在許多環(huán)境條件中獲取的印刷圖像原稿,以當(dāng)前的ICC色彩管理技術(shù)手段還不能很好地再現(xiàn)圖像獲取時(shí)的原始場景圖像色貌,也即是說很難再現(xiàn)人眼視覺系統(tǒng)的顏色感知效果。因此,印刷圖像跨媒體再現(xiàn)應(yīng)以模擬人眼視覺顏色感知效果為目標(biāo),有關(guān)人眼視覺系統(tǒng)成像機(jī)制的研究仍是一個(gè)長期的研究熱點(diǎn)。本文致力于研究數(shù)字圖像跨媒體再現(xiàn)時(shí)因圖像觀察環(huán)境復(fù)雜而不能高保真再現(xiàn)的問題,開展對(duì)人眼視覺系統(tǒng)成像機(jī)制的研究,研究目標(biāo)是建立與視覺認(rèn)知過程相關(guān)的圖像色貌模型,實(shí)現(xiàn)人眼視覺計(jì)算顏色恒常性算法的開發(fā),預(yù)測不同環(huán)境條件下的視覺圖像的色貌再現(xiàn)。依據(jù)顏色現(xiàn)代階段學(xué)說的理論,以及視覺生理學(xué)、解剖學(xué)、視覺神經(jīng)電學(xué)等相關(guān)學(xué)科的新發(fā)現(xiàn),本文研究中認(rèn)識(shí)到顏色感知不僅存在“多通道性”,還存在“多頻道性”;還認(rèn)識(shí)到視網(wǎng)膜層神經(jīng)傳導(dǎo)不是簡單的三原色通道到四色對(duì)立通道的傳導(dǎo),還存在著“拮抗”機(jī)制;視覺通路中的視覺神經(jīng)元表現(xiàn)出不同的感受野,感受野之間的信號(hào)傳遞是由低級(jí)到高級(jí)正向傳遞,高級(jí)對(duì)低級(jí)有反向反饋等。由此,本文創(chuàng)新性地設(shè)想人眼視覺圖像色貌再現(xiàn)與顏色視覺形成過程中的兩個(gè)重要階段密切相關(guān),即光源色適應(yīng)階段和顏色拮抗對(duì)比階段。論文的研究技術(shù)路線是將人眼視覺顏色傳遞的多通道性和空間頻率傳遞的多頻道性有機(jī)融合,建立模擬人眼顏色感知恒常性的圖像色貌模型框架。為研究視覺空間頻率的多通道處理機(jī)制,設(shè)計(jì)心理物理實(shí)驗(yàn),測量了人眼視覺對(duì)立色空間中“黑-白”、“紅-綠”、“黃-藍(lán)”顏色通道中顏色與空間頻率變量相關(guān)的視覺辨色特性,提出了能夠描述人眼視覺空間頻率傳遞的10條空間頻率調(diào)諧曲線。為便于印刷圖像處理的應(yīng)用,將空間頻率通道調(diào)諧曲線設(shè)計(jì)為與觀察條件相關(guān)的多尺度濾波算子,解決了Retinex理論在數(shù)字圖像增強(qiáng)算法開發(fā)中濾波尺度選擇盲目性的問題,發(fā)展了多尺度Retinex理論。經(jīng)發(fā)展的多尺度Retinex理論算法可以實(shí)現(xiàn)人眼顏色感知的“中心-環(huán)繞”拮抗對(duì)比機(jī)制的模擬。基于論文的理論創(chuàng)新和心理物理實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù),論文的重要實(shí)驗(yàn)和結(jié)論有:第一,研究了對(duì)立色空間CIELAB明度軸、色度軸平面上顏色的空間頻率傳遞特性,得到了5個(gè)明度值的對(duì)比度敏感度函數(shù)和12個(gè)不同明度飽和色的對(duì)比度敏感度函數(shù),不同的對(duì)比度敏感度函數(shù)曲線對(duì)比可用于描述CIELAB色空間中人眼顏色視覺的辨色特性;第二,依據(jù)理論創(chuàng)新中的空間頻率傳遞調(diào)諧曲線,設(shè)計(jì)了與觀察條件相關(guān)的10個(gè)低通濾波算子,這10個(gè)低通算子用于模擬視覺對(duì)立顏色通道信號(hào)處理的多尺度特征,算子的調(diào)節(jié)作用不僅表現(xiàn)出調(diào)節(jié)尺度范圍而且還與調(diào)節(jié)范圍的中心頻率相關(guān),起到了加權(quán)調(diào)節(jié)周圍像素與中心像素顏色對(duì)比;第三,依據(jù)理論創(chuàng)新模型,開發(fā)了計(jì)算顏色恒常性算法,算法模擬了視覺認(rèn)知過程中從三原色顏色處理機(jī)制到對(duì)立色顏色處理機(jī)制的轉(zhuǎn)換,在三色處理階段實(shí)現(xiàn)光源色適應(yīng)的調(diào)節(jié),完成適應(yīng)場“白圖像”的估計(jì),在對(duì)立色階段實(shí)現(xiàn)“中心-環(huán)繞”拮抗機(jī)制模擬,完成對(duì)比關(guān)系的計(jì)算。通過測試實(shí)驗(yàn)證實(shí),論文開發(fā)與人眼視覺認(rèn)知過程相關(guān)的顏色恒常性算法能夠預(yù)測多種場景條件下人眼視覺圖像色貌再現(xiàn),該算法的性能進(jìn)一步滿足了印刷圖像跨媒體高保真色彩再現(xiàn)的需要。該算法也能應(yīng)用到與視覺圖像成像技術(shù)相關(guān)的行業(yè)中,如3D圖像獲取、高動(dòng)態(tài)范圍圖像壓縮、圖像質(zhì)量測量等。模擬人眼視覺機(jī)制的圖像色貌建模研究是非常有意義的,應(yīng)用前景也是非常廣泛的。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41;TS801.3

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本文編號(hào)：2455163