Transcript Sem5

Основы визуального
восприятия
План лекции

Свет и цвет
► Восприятие цвета
► Цветовые системы

Меры близости изображений
Свет и цвет

Свет и его спектр
380
500
560
590
–
–
–
–
470
560
590
760
нм
нм
нм
нм
–
–
–
–
фиолетовый, синий
зеленый
желтый, оранжевый
красный
Свет и цвет

R   I ( ) PR ( )d
Восприятие цвета
G   I ( ) PG ( )d
B   I ( ) PB ( )d
P
(чувствительность
колбочек глаза)
G
I
R
(интенсивность)
I (λ)
B
440
540
580
λ, нм
(длина волны)
λ
Какой это цвет?
Свет и цвет

Цветовые системы
► RGB и дисплеи, гамма-коррекция
► Аддитивные (RGB) и субтрактивные (CMYK) системы
RGB
CMY
Свет и цвет

Цветовые системы
► HSV (Hue/Saturation/Value)
► Система YUV и прореживание хроматических компонент
Свет и цвет

Система YUV: разделение яркости и хроматических
компонент
Y  0.299 R  0.587 G  0.114 B
U  -0.147 R - 0.289G  0.436 B
V  0.615 R - 0.515G - 0.100 B

Системы CIE Lab, Luv, CIEDE2000 и равномерность
восприятия
Метрики близости

Как измерить похожесть двух изображений?
исходное
изображение
искаженное
изображение
Метрики близости

Среднеквадратичная ошибка (MSE)
1 N
MSE   ( xi  yi ) 2
N i 1

N – число пикселей
Пиковое отношение сигнал/шум (PSNR)
M2
PSNRdB  10 lg
MSE
M – максимальное
значение пикселя
Метрики близости

PSNR и MSE не учитывают особенности
человеческого восприятия!
Оригинал
Далее будут использованы рисунки из статьи
Wang, Bovik, Lu “WHY IS IMAGE QUALITY ASSESMENT SO DIFFICULT?”
Метрики близости

У этих изображений одинаковые PSNR с
оригиналом (примерно 25 dB)
Повышена контрастность
Добавлен белый гауссов шум
Метрики близости

И у этих – тоже примерно 25 dB!
Добавлен импульсный шум
Размытие
Метрики близости

И у этого – тоже!
Артефакт блочности после JPEG
Метрики близости


Вывод: PSNR не всегда отражает реальный
видимый уровень искажений
Как улучшить?
►
HVS models
(human visual system)
►
►
Использовать функцию чувствительности
глаза к различным частотам (CSF)
Использовать свойство маскировки
Использовать равномерные к восприятию
цветовые пространства (CIE Lab, CIEDE2000)
Метрики качества

Contrast sensitivity function (CSF)
►
Показывает чувствительность глаза к различным
частотам
Абсцисса – пространственная частота
(колебаний / градус угла обзора)