La constancia del color es un ejemplo de constancia subjetiva y una característica del sistema de percepción del color humano que asegura que el color percibido de los objetos permanezca relativamente constante bajo diferentes condiciones de iluminación. Una manzana verde, por ejemplo, nos parece verde al mediodía, cuando la iluminación principal es la luz del sol blanca, y también al atardecer, cuando la iluminación principal es roja. Esto nos ayuda a identificar objetos.
La visión del color
La visión del color es la forma en que percibimos el color objetivo, que las personas, los animales y las máquinas son capaces de distinguir los objetos en función de las diferentes longitudes de onda de la luz reflejada, transmitida o emitida por el objeto. En los seres humanos, el ojo detecta la luz mediante dos tipos de fotorreceptores, conos y bastones , que envían señales a la corteza visual , que a su vez procesa esos colores en una percepción subjetiva. La constancia del color es un proceso que le permite al cerebro reconocer un objeto familiar como un color consistente, independientemente de la cantidad o longitudes de onda de luz que se reflejan en él en un momento dado. [1] [2]
Iluminancia del objeto
El fenómeno de la constancia del color se produce cuando no se conoce directamente la fuente de iluminación. [3] Es por esta razón que la constancia del color tiene un efecto mayor en los días con sol y cielo despejado que en los días nublados. [3] Incluso cuando el sol es visible, la constancia del color puede afectar la percepción del color. Esto se debe al desconocimiento de todas las posibles fuentes de iluminación. Aunque un objeto puede reflejar múltiples fuentes de luz en el ojo, la constancia del color hace que las identidades objetivas permanezcan constantes. [4]
DH Foster (2011) afirma que "en el entorno natural, la fuente en sí puede no estar bien definida, ya que la iluminación en un punto particular de una escena suele ser una mezcla compleja de [luz] directa e indirecta distribuida en un rango de incidentes ángulos, a su vez modificados por la oclusión local y la reflexión mutua, todos los cuales pueden variar con el tiempo y la posición ". [3] El amplio espectro de posibles iluminancias en el entorno natural y la capacidad limitada del ojo humano para percibir el color significa que la constancia del color juega un papel funcional en la percepción diaria. La constancia del color permite que los humanos interactúen con el mundo de una manera consistente o verídica [5] y permite que uno haga juicios de manera más efectiva sobre la hora del día. [4] [6]
Base fisiológica
Se cree que la base fisiológica de la constancia del color involucra neuronas especializadas en la corteza visual primaria que calculan las proporciones locales de actividad del cono, que es el mismo cálculo que utiliza el algoritmo retinex de Land para lograr la constancia del color. Estas células especializadas se denominan células de doble oponente porque calculan tanto la oposición de color como la oposición espacial. Las células de doble oponente fueron descritas por primera vez por Nigel Daw en la retina del pez dorado . [7] [8] Hubo un debate considerable sobre la existencia de estas células en el sistema visual de los primates; su existencia fue finalmente probada usando un mapeo de campo receptivo de correlación inversa y estímulos especiales que activan selectivamente clases de cono único a la vez, los llamados estímulos de "aislamiento de cono". [9] [10] La evidencia de imágenes del cerebro humano sugiere fuertemente que un locus cortical crítico para generar constancia de color se encuentra en el área cortical V4, [11] daño en el cual conduce al síndrome de acromatopsia cerebral .
La constancia del color solo funciona si la iluminación incidente contiene un rango de longitudes de onda. Las diferentes células cónicas del ojo registran rangos diferentes pero superpuestos de longitudes de onda de la luz reflejada por cada objeto de la escena. A partir de esta información, el sistema visual intenta determinar la composición aproximada de la luz de iluminación. A continuación, se descuenta esta iluminación [12] para obtener el "color verdadero" o reflectancia del objeto : las longitudes de onda de la luz que refleja el objeto. Esta reflectancia determina en gran medida el color percibido.
Mecanismo neuronal
Hay dos posibles mecanismos para la constancia del color. El primer mecanismo es la inferencia inconsciente. [13] El segundo punto de vista sostiene que este fenómeno es causado por la adaptación sensorial. [14] [15] La investigación sugiere que la constancia del color está relacionada con los cambios en las células de la retina , así como en las áreas corticales relacionadas con la visión. [16] [17] [18] Es muy probable que este fenómeno se atribuya a cambios en varios niveles del sistema visual. [3]
Adaptación de cono
Los conos, células especializadas dentro de la retina, se ajustarán en relación con los niveles de luz dentro del entorno local. [18] Esto ocurre a nivel de neuronas individuales. [19] Sin embargo, esta adaptación está incompleta. [3] La adaptación cromática también está regulada por procesos dentro del cerebro. La investigación en monos sugiere que los cambios en la sensibilidad cromática se correlacionan con la actividad en las neuronas geniculadas laterales parvocelulares . [20] [21] La constancia del color puede atribuirse tanto a cambios localizados en células individuales de la retina como a procesos neuronales de nivel superior dentro del cerebro. [19]
Metamerismo
El metamerismo, la percepción de colores dentro de dos escenas separadas, puede ayudar a informar la investigación sobre la constancia del color. [22] [23] La investigación sugiere que cuando se presentan estímulos cromáticos en competencia, las comparaciones espaciales deben completarse temprano en el sistema visual. Por ejemplo, cuando a los sujetos se les presentan estímulos en forma dicóptica , una variedad de colores y un color vacío, como el gris, y se les dice que se enfoquen en un color específico de la matriz, el color vacío parece diferente que cuando se percibe con un binocular. Moda. [24] Esto significa que los juicios de color, en lo que respecta a las comparaciones espaciales, deben completarse en o antes de las neuronas monoculares V1 . [24] [25] [26] Si las comparaciones espaciales ocurren más tarde en el sistema visual, como en el área cortical V4, el cerebro podría percibir tanto el color como el color vacío como si se vieran de forma binocular.
Teoría de retinex
El "efecto Land" es la capacidad de ver imágenes a todo color (si están silenciadas) únicamente mirando una foto con longitudes de onda rojas y grises. El efecto fue descubierto por Edwin H. Land , quien intentaba reconstruir los primeros experimentos de James Clerk Maxwell en imágenes a todo color. Land se dio cuenta de que, incluso cuando no hubiera longitudes de onda verdes o azules presentes en una imagen, el sistema visual las percibiría como verdes o azules descontando la iluminación roja. Land describió este efecto en un artículo de 1959 en Scientific American . [27] En 1977, Land escribió otro artículo de Scientific American que formulaba su "teoría retinex" para explicar el efecto Land. La palabra "retinex" es un acrónimo formado a partir de " retina " y " corteza ", lo que sugiere que tanto el ojo y el cerebro están implicadas en el procesamiento. Land, con John McCann, también desarrolló un programa de computadora diseñado para imitar los procesos retinex que tienen lugar en la fisiología humana. [28]
El efecto se puede demostrar experimentalmente de la siguiente manera. Se muestra a una persona una exhibición llamada "Mondrian" (en honor a Piet Mondrian cuyas pinturas son similares) que consta de numerosos parches de colores. La pantalla está iluminada por tres luces blancas, una proyectada a través de un filtro rojo, una proyectada a través de un filtro verde y otra proyectada a través de un filtro azul. Se le pide a la persona que ajuste la intensidad de las luces para que un parche en particular en la pantalla aparezca en blanco. Luego, el experimentador mide las intensidades de la luz roja, verde y azul reflejada por este parche de apariencia blanca. Luego, el experimentador le pide a la persona que identifique el color de un parche vecino, que, por ejemplo, parece verde. Luego, el experimentador ajusta las luces para que las intensidades de la luz roja, azul y verde reflejada por la mancha verde sean las mismas que se midieron originalmente en la mancha blanca. La persona muestra constancia de color en el sentido de que la mancha verde continúa apareciendo en verde, la mancha blanca continúa apareciendo en blanco y todas las manchas restantes continúan teniendo sus colores originales.
La constancia del color es una característica deseable de la visión por computadora , y se han desarrollado muchos algoritmos para este propósito. Estos incluyen varios algoritmos retinex. [29] [30] [31] [32] Estos algoritmos reciben como entrada los valores rojo / verde / azul de cada píxel de la imagen e intentan estimar las reflectancias de cada punto. Uno de tales algoritmo funciona como sigue: el máximo valor de rojo r max se determina de todos los píxeles, y también el máximo valor verde g max y el valor de azul de máxima b max . Suponiendo que la escena contiene objetos que reflejan toda la luz roja y (otros) objetos que reflejan toda la luz verde y otros que reflejan toda la luz azul, se puede deducir que la fuente de luz iluminadora se describe mediante ( r max , g max , b máx ). Para cada píxel con valores ( r , g , b ), su reflectancia se estima como ( r / r max , g / g max , b / b max ). El algoritmo retinex original propuesto por Land y McCann utiliza una versión localizada de este principio. [33] [34]
Aunque los modelos retinex todavía se utilizan ampliamente en la visión por computadora, se ha demostrado que la percepción del color humano real es más compleja. [35]
Ver también
- Adaptación cromática
- Efecto de color de memoria
- Mejora de sombras y luces
- Tricromacia
- Tetracromacia
- Teoría de los colores [36]
Referencias
- ^ Krantz, John (2009). Experimentar la sensación y la percepción (PDF) . Pearson Education, Limited. págs. 9,9–9,10. ISBN 978-0-13-097793-9. Archivado desde el original (PDF) el 17 de noviembre de 2017 . Consultado el 23 de enero de 2012 .
- ^ http://www.wendycarlos.com/colorvis/color.html
- ^ a b c d e Foster, David H. (2011). "Constancia del color". Investigación de la visión . 51 (7): 674–700. doi : 10.1016 / j.visres.2010.09.006 . PMID 20849875 . S2CID 1399339 .
- ^ a b Jameson, D .; Hurvich, LM (1989). "Ensayo sobre la constancia del color". Revisión anual de psicología . 40 : 1–22. doi : 10.1146 / annurev.psych.40.1.1 . PMID 2648972 .
- ^ Zeki, S. (1993). Una visión del cerebro . Oxford: Blackwell Science Ltd.
- ^ Reeves, A (1992). "Áreas de desconocimiento y confusión en la ciencia del color". Ciencias del comportamiento y del cerebro . 15 : 49–50. doi : 10.1017 / s0140525x00067510 .
- ^ Daw, Nigel W. (17 de noviembre de 1967). "Goldfish Retina: organización para el contraste de color simultáneo". Ciencia . 158 (3803): 942–4. Código bibliográfico : 1967Sci ... 158..942D . doi : 10.1126 / science.158.3803.942 . PMID 6054169 . S2CID 1108881 .
- ^ Bevil R. Conway (2002). Mecanismos neuronales de la visión del color: células de doble oponente en la corteza visual . Saltador. ISBN 978-1-4020-7092-1.
- ^ Conway, BR; Livingstone, MS (2006). "Propiedades espaciales y temporales de las señales del cono en alerta corteza visual primaria de macacos (V1)" . Revista de neurociencia . 26 (42): 10826–46. doi : 10.1523 / jneurosci.2091-06.2006 . PMC 2963176 . PMID 17050721 . [ilustración de la portada].
- ^ Conway, BR (2001). "Estructura espacial de las entradas del cono a las células de color en la corteza visual primaria de macacos alerta (V-1)" . Revista de neurociencia . 21 (8): 2768–2783. doi : 10.1523 / JNEUROSCI.21-08-02768.2001 . PMC 6762533 . PMID 11306629 . [ilustración de la portada].
- ^ Bartels, A .; Zeki, S. (2000). "La arquitectura del centro de color en el cerebro visual humano: nuevos resultados y una revisión *" . Revista europea de neurociencia . 12 (1): 172-193. doi : 10.1046 / j.1460-9568.2000.00905.x . ISSN 1460-9568 .
- ^ "Descontar el iluminante" es un término introducido por Helmholtz : McCann, John J. (marzo de 2005). "¿Los humanos descartan el iluminante?". En Bernice E. Rogowitz; Thrasyvoulos N. Pappas; Scott J. Daly (eds.). Procedimientos de SPIE . Visión humana e imágenes electrónicas X. 5666 . págs. 9-16. doi : 10.1117 / 12.594383 .
- ^ Judd, DB (1940). "Matiz, saturación y luminosidad de los colores superficiales con iluminación cromática". Revista de la Optical Society of America . 30 : 2–32. doi : 10.1364 / JOSA.30.000002 .
- ^ Helson, H (1943). "Algunos factores e implicaciones de la constancia del color". Revista de la Optical Society of America . 33 (10): 555–567. Código Bibliográfico : 1943JOSA ... 33..555H . doi : 10.1364 / josa.33.000555 .
- ^ Hering, E. (1920). Grundzüge der Lehre vom Lichtsinn. Berlín: Springer (Trad. Hurvich, LM & Jameson, D., 1964, Esquemas de una teoría del sentido de la luz, Cambridge MA: Harvard University Press).
- ^ Zeki, S (1980). "La representación de colores en la corteza cerebral". Naturaleza . 284 (5755): 412–418. Código Bibliográfico : 1980Natur.284..412Z . doi : 10.1038 / 284412a0 . PMID 6767195 . S2CID 4310049 .
- ^ Zeki, S (1983). "Codificación de colores en la corteza cerebral: la reacción de las células en la corteza visual del mono a longitudes de onda y colores". Neurociencia . 9 (4): 741–765. doi : 10.1016 / 0306-4522 (83) 90265-8 . PMID 6621877 . S2CID 21352625 .
- ^ a b Hood, DC (1998). "Procesamiento visual de nivel inferior y modelos de adaptación a la luz". Revisión anual de psicología . 49 : 503–535. doi : 10.1146 / annurev.psych.49.1.503 . PMID 9496631 . S2CID 12490019 .
- ^ a b Lee, BB; Dacey, DM; Smith, VC; Pokorny, J. (1999). "Las células horizontales revelan una adaptación específica del tipo de cono en la retina de primates" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 96 (25): 14611-14616. Código bibliográfico : 1999PNAS ... 9614611L . doi : 10.1073 / pnas.96.25.14611 . PMC 24484 . PMID 10588753 .
- ^ Creutzfeldt, OD; Crook, JM; Kastner, S .; Li, C.-Y .; Pei, X. (1991). "Los correlatos neurofisiológicos de contraste de color y brillo en neuronas geniculadas laterales: 1. Análisis de población". Investigación experimental del cerebro . 87 (1): 3-21. doi : 10.1007 / bf00228503 . PMID 1756832 . S2CID 1363735 .
- ^ Creutzfeldt, OD; Kastner, S .; Pei, X .; Valberg, A. (1991). "Los correlatos neurofisiológicos de color y contraste de brillo en neuronas geniculadas laterales: II. Adaptación y efectos envolventes". Investigación experimental del cerebro . 87 (1): 22–45. doi : 10.1007 / bf00228504 . PMID 1756829 . S2CID 75794 .
- ^ Kalderon, Mark Eli (2008). "Metamerismo, constancia y saber cuál" (PDF) . Mente . 117 (468): 935–971. doi : 10.1093 / mente / fzn043 . JSTOR 20532701 .
- ^ Gupte, Vilas (1 de diciembre de 2009). "Constancia del color, por Marc Ebner (Wiley; 2007) pp 394 ISBN 978-0-470-05829-9 (HB)". Tecnología de coloración . 125 (6): 366–367. doi : 10.1111 / j.1478-4408.2009.00219.x . ISSN 1478-4408 .
- ^ a b Moutoussis, K .; Zeki, S. (2000). "Una disección psicofísica de los sitios del cerebro involucrados en las comparaciones de generación de color" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 97 (14): 8069–8074. Código Bibliográfico : 2000PNAS ... 97.8069M . doi : 10.1073 / pnas.110570897 . PMC 16671 . PMID 10859348 .
- ^ Hurlbert, AC; Bramwell, DI; Heywood, C .; Cowey, A. (1998). "Discriminación de los cambios de contraste del cono como evidencia de la constancia del color en la acromatopsia cerebral". Investigación experimental del cerebro . 123 (1-2): 136-144. doi : 10.1007 / s002210050554 . PMID 9835402 . S2CID 1645601 .
- ^ Kentridge, RW; Heywood, CA; Cowey, A. (2004). "Aristas, superficies y constancias cromáticas en la acromatopsia cerebral". Neuropsicología . 42 (6): 821–830. doi : 10.1016 / j.neuropsychologia.2003.11.002 . PMID 15037060 . S2CID 16183218 .
- ^ Land, Edwin (mayo de 1959). "Experimentos en Visión del Color" (PDF) . Scientific American . 200 (5): 84-94 pasim. Código Bibliográfico : 1959SciAm.200e..84L . doi : 10.1038 / scientificamerican0559-84 . PMID 13646648 .
- ^ Land, Edwin (diciembre de 1977). "La teoría de Retinex de la visión del color" (PDF) . Scientific American . 237 (6): 108–28. Código Bibliográfico : 1977SciAm.237f.108L . doi : 10.1038 / scientificamerican1277-108 . PMID 929159 .
- ^ Morel, Jean-Michel; Petro, Ana B .; Sbert, Catalina (2009). Eschbach, Reiner; Marcu, Gabriel G; Tominaga, Shoji; Rizzi, Alessandro (eds.). "Implementación rápida de algoritmos de constancia de color". Imágenes en color XIV: visualización, procesamiento, copia impresa y aplicaciones . 7241 : 724106. Código Bibliográfico : 2009SPIE.7241E..06M . CiteSeerX 10.1.1.550.4746 . doi : 10.1117 / 12.805474 . S2CID 19950750 .
- ^ Kimmel, R .; Elad, M .; Sacudido, D .; Keshet, R .; Sobel, I. (2003). "Un marco variable para Retinex" (PDF) . Revista Internacional de Visión por Computador . 52 (1): 7-23. doi : 10.1023 / A: 1022314423998 . S2CID 14479403 .
- ^ Barghout, Lauren y Lawrence Lee. Sistema de procesamiento de información perceptual. Solicitud de Patente de Estados Unidos 10 / 618,543. http://www.google.com/patents/US20040059754
- ^ Barghout, Lauren. "Enfoque taxométrico visual para la segmentación de imágenes utilizando cortes de taxón espacial difuso rinde regiones contextualmente relevantes". Tratamiento de la información y gestión de la incertidumbre en sistemas basados en el conocimiento. Springer International Publishing, 2014.
- ^ Provenzi, Edoardo; De Carli, Luca; Rizzi, Alessandro; Marini, Daniele (2005). "Definición matemática y análisis del algoritmo Retinex". Un JOSA . 22 (12): 2613–2621. Código Bib : 2005JOSAA..22.2613P . doi : 10.1364 / josaa.22.002613 . PMID 16396021 .
- ^ Bertalmío, Marcelo; Caselles, Vicent; Provenzi, Edoardo (2009). "Problemas sobre la teoría de Retinex y la mejora del contraste". Revista Internacional de Visión por Computador . 83 : 101-119. doi : 10.1007 / s11263-009-0221-5 . S2CID 4613179 .
- ^ Hurlbert, AC; Wolf, K. La contribución de los contrastes cónicos locales y globales a la apariencia del color: un modelo similar a Retinex. En: Actas del SPIE 2002, San José, CA
- ^ Ribe, N .; Steinle, F. (2002). "Experimentación exploratoria: Goethe, tierra y teoría del color". La física hoy . 55 (7): 43. Bibcode : 2002PhT .... 55g..43R . doi : 10.1063 / 1.1506750 .
Retinex
Aquí "Reimpreso en McCann" se refiere a McCann, M., ed. 1993. Ensayos de Edwin H. Land . Springfield, Va .: Sociedad para la Ciencia y Tecnología de la Imagen.
- (1964) "El retinex" Am. Sci. 52 (2): 247–64. Reimpreso en McCann, vol. III, págs. 53–60. Basado en el discurso de aceptación del Premio William Procter al Logro Científico , Cleveland, Ohio, 30 de diciembre de 1963.
- con LC Farney y MM Morse. (1971) "Solubilización por desarrollo incipiente" Photogr. Sci. Ing. 15 (1): 4-20. Reimpreso en McCann, vol. I, págs. 157–73. Basado en una conferencia en Boston, el 13 de junio de 1968.
- con JJ McCann. (1971) "Teoría de la ligereza y retinex" J. Opt. Soc. Soy. 61 (1): 1–11. Reimpreso en McCann, vol. III, págs. 73–84. Basado en la conferencia de la Medalla Ives, 13 de octubre de 1967.
- (1974) "La teoría retinex de la visión del color" Proc. R. Inst. Gt. Brit. 47: 23–58. Reimpreso en McCann, vol. III, págs. 95-112. Basado en el discurso del viernes por la noche, 2 de noviembre de 1973.
- (1977) "La teoría retinex de la visión del color" Sci. Soy. 237: 108-28. Reimpreso en McCann, vol. III, págs. 125–42.
- con HG Rogers y VK Walworth. (1977) "Fotografía en un solo paso" en el Manual de fotografía y reprografía, materiales, procesos y sistemas de Neblette, 7ª ed., JM Sturge, ed., Págs. 259–330. Nueva York: Reinhold. Reimpreso en McCann, vol. I, págs. 205–63.
- (1978) "Nuestra 'asociación polar' con el mundo que nos rodea: los descubrimientos sobre nuestros mecanismos de percepción están disolviendo la partición imaginada entre la mente y la materia" Harv. revista 80: 23-25. Reimpreso en McCann, vol. III, págs. 151–54.
- con DH Hubel, MS Livingstone, SH Perry y MM Burns. (1983) "Interacciones generadoras de color a través del cuerpo calloso" Nature 303 (5918): 616-18. Reimpreso en McCann, vol. III, págs. 155–58.
- (1983) "Avances recientes en la teoría de retinex y algunas implicaciones para los cálculos corticales: la visión del color y las imágenes naturales" Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80: 5136–69. Reimpreso en McCann, vol. III, págs. 159–66.
- (1986) "Una técnica alternativa para el cálculo del designador en la teoría retinex de la visión del color" Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 3078–80.
enlaces externos
- Constancia del color - McCann
- Constancia del color - Estimación del iluminante
- Procesamiento de imágenes Retinex
- Retinex implementado mediante una ecuación diferencial parcial y transformada de Fourier, con código y demostración en línea
- BBC Horizon 21x08 Nociones coloridas 1985