Разработка методики определения удельных координат цвета физиологической системы
Подход, основанный на физиологической системе, позволяет уточнить существующие равноконтрастные системы, создать новые равноконтрастные системы, а также разработать методы расчета цветовых пороговых характеристик наблюдателя. Построение таких равноконтрастных систем и разработка новых методов расчета пороговых характеристик позволит проводить расчетные оценки качества освещения, приближающиеся… Читать ещё >
Содержание
- 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ОРГАНА ЗРЕНИЯ И МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ КООРДИНАТ ЦВЕТА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
- 1. 1. Анализ существующих математических моделей органа зрения
- 1. 1. 1. Модели, основанные на статистике Пуассона
- 1. 1. 2. Модели, построенные на основе теории статистических решений
- 1. 2. Анализ существующих методов определения удельных координат цвета физиологической системы
- 1. 2. 1. Метод определения координат цветности основных цветов физиологической системы с использованием трихроматов
- 1. 2. 2. Метод определения координат цветности основных цветов физиологической системы с использованием естественных дихроматов
- 1. 2. 3. Метод цветовой адаптации
1.2.4. Метод определения координат цветности основных цветов физиологической системы с использованием экспериментов по цветоразличению 1.2.5. Метод определения чувствительности КЗС рецепторов с использованием искусственно вызванной цветовой аномалии
1.2.6. Метод определения чувствительности КЗС рецепторов с использованием спектров поглощения
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КООРДИНАТ ЦВЕТНОСТИ ОСНОВНЫХ ЦВЕТОВ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ЕЁ УДЕЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ ЦВЕТА
2.1. Определение координат цветности основного цвета К физиологической системы в системах RGB и XYZ
2 2 Исследование влияния положения максимума к (Л) на координаты цветности основного цвета
2.3. Исследование влияния координат цветности основного цвета С на удельные координаты цвета к (Л), з (Л), с (Л) физиологической системы
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ КООРДИНАТ ЦВЕТА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
3.1. Методика определения удельных координат цвета физиологической системы
3.2. Разработка модели порогового цветового зрения на основе теории статистических решений
3.2.1. Структурная схема математической модели порогового цветового зрения
3.2.2. Определение закона распределения сигналов приемников излучения математической модели и вероятности обнаружения отличий объекта от эталона
3.2.3. Определение параметров закона распределения 1пЛ
3.2.4. Определение зависимости реакций приемников излучения модели порогового цветового зрения от яркости
3.2.5. Расчетные соотношения для порогового обнаружения монохроматического источника на аддитивном белом фоне
3.3. Определение допустимой погрешности определения пороговой яркости монохроматического излучения Ье пор х (Я)
3.3.1. Разработка программы для расчета удельных координат цвета физиологической системы
3.3.2. Определение требований к разрабатываемой установке для экспериментальных исследований
3.3.3. Уточнение методики проведения эксперимента Ю
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОРОГОВ ОБНАРУЖЕНИЯ МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА АДДИТИВНОМ БЕЛОМ ФОНЕ
4.1. Описание экспериментальной установки
4.2. Градуировка экспериментальной установки
4.3. Экспериментальные исследования порогов по яркости для монохроматических излучений
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ КООРДИНАТ ЦВЕТА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
5.1. Расчет удельных координат цвета исследуемого набора наблюдателей
5.2. Определение удельных координат цвета физиологической системы для стандартного наблюдателя МКО
5.3. Применение математической модели порогового цветового зрения к расчету порогов монохроматических излучений и порогов по цветовому тону 144
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 155
Список литературы 157
Приложение 1 171
Приложение 2 174
Приложение 3 177
Приложение
- 1. 1. Анализ существующих математических моделей органа зрения
Список литературы
- Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю. Б. Айзенберга. 3-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Знак, 2006. 972 с.
- Мешков В.В., Матвеев А. Б. Основы светотехники: Учебное пособие для вузов: В2-ч ч. Ч. 2. Физиологическая оптика и колориметрия.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат., -1989.-450 с.
- D.L. MakAdam Visual Sencitivities to Color Differences in Daylight // The Journal Optical Society of America. -1942. -№ 5. P. 247 274.
- Матвеев AM Проблемы построения равноконтрастного пространства. // Светотехника. -1964. -№ 12. -С. 1−6.
- Матвеев А.Б., Беляева Н. М. Новая равноконтрастная система. // Светотехника. -1965. -№ 9. -С. 1−6.
- Матвеев А.Б., Лебедкова СМ. О выборе основных цветов при построении нелинейной равноконтрастной системы // Труды МЭИ. Вып. 289. Теоретические и прикладные вопросы светотехники. М.: 1976. — С. 53 — 56.
- Granit R., Munsterhjelm A., Zewi М. The relation between concentration of visual purple and retinal sensitivity to light during dark adaptation.// Journ of Physiol. Lond. -1939.-v. 96,-№ 1.
- Hartridge H. Response curve of the yellow receptors of the-human fovea. Nature, -1946.-№ 4026.
- Семеновская E.H. К вопросу о взаимодействии палочек и колбочек сетчатки. // Вести, офталм. -1937. т т. 11, № 3.
- Кравков C.B. Глаз и его работа. M.-JL: Из-во АН СССР. 1950. 532 с.
- Григорьев A.A., Кощавцев Н. Ф. Статистическая теория обнаружения световых сигналов зрительным анализатором. // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т. 1977. -вып. 316. -С. 11−14.
- Maxwell J. Clerk On the Theory of Compound Colours, and the Relations of the Colours of the Spectrum. // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. -1860. -P. 57−84.
- Konig A., Dieterici C. Die Grundfindungenin normalen und anomalen Farben-systtemen und ihrelntensitastsvertheilung im Spectrum, Z. Psyhol. Physiol. Sinnesorgane, 4, 231 (1892)
- Нюберг H.Д. О происхождении цветовых понятий. // Проблемы физиологической оптики. 1948. № 6.
- Y.Y. Zeevi, S.S. Mangoubi, Noise supression in photoreceptors and its relevance to incremental intensity thresholds // The Journal Optical Society of America. -1978. -v. 68. 12. P. 1772−1776.
- F.W. Campbell, J.G. Robson, Application of Fourier analysis to the visibility of gratings //J. Physiol. -1968. -v. 197. -№ 3. P. 551−566.- 15 919. В Д. Глезер, Пороговые модели пространственного зрения // Физиология человека. -1982. -№ 4. С. 547−558.
- R.F. Quick, A vector magnitude-model of contrast detection 11 Kybernetik. -1974. -v.16. -№ 1, P. 65−67.
- A.D. Schnitzler, Theory of spatial-frequency filtering by the human visual system // The Journal Optical Society of America. -1976. -v. 66. -№ 6. P. 608−617, 617−625.
- С.Я. Емельянов, В. И. Савенков Модель порогового зрительного восприятия пространства // Сб. науч. Трудов МЭИ. -1984. -№ 33. С. 64−75.
- С.if. Катаев, Л. И. Хромов, Об обобщенном критерии оценки качества изображений // Техн. кино и телевидения. -1962. -№ 4. С. 17−18.
- Е.А, Richards, Fundamental limitations in the low light-level performance of direct-view image-intensifier systems // Infr. Phys. -1968. -v. 8. -№ 4. P. 101−115.
- Н.Ф. Кощавцев, Д. С. Соколов, Влияние ЧКХ оптической системы на количество передаваемой информации // Тр. МЭИ. -1974. -Вып 210. С. 47−54.
- D.J. Sakrison, On the role of the observer and a distortion measure in image transmission I I IEEE Trans, on Commun. -1977. COM-25. -№ 11. P. 1251−1266.
- Григорьев А.А., Кощавцев H. Ф. Определение вероятности обнаружения объектов на неравномерных фонах. // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т. 1977. — вып. 316. -С. 15−18.
- Григорьев А.А., Кавешников В. И., Романов С. С. Влияние скорости линейного сканирования на вероятность обнаружения объектов. // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т. 1974. — вып. 295. -С. 123 — 125.
- Григорьев A.A., Левчук Ю. А. Реализация на ЭВМ математической модели визуальной оптико-электронной системы. // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т.1985.-вып. 52.-С. 115−120.
- Григорьев A.A., Левчук Ю. А. Моделирование компонентов визуальной оптико-электронной системы с помощью ЭВМ. // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т.1986.-вып. 106. -С. 69−73.
- Григорьев A.A., Левчук Ю. А. Установка обработки телевизионной информации с помощью ЭВМ. // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т. 1987. — вып. 134. -С. 124 129.
- Григорьев A.A., Левчук Ю. А. Телевизионная установка для исследования распределения чувствительности по сетчатке органа зрения. // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т. 1987. — вып. 134. — С. 129 — 134.
- Григорьев A.A., Фирсов О. Ю. Применение теории статистических решений к задаче опознавания объектов на неслучайном фоне. // Межвузовский сбор, науч. трудов/Мордов. ун-т, г. Саранск, 1990. -С. 64−70.
- Григорьев A.A., Левчук Ю. А. Метод расчета обнаружения объектов на случайных фонах. // Новые инфор. и электронные технологии в народном хозяйстве: Тез. докл. науч-тех. конф. МЭИ. -М.: Издательство МЭИ, 1990. С. 57 58.
- Григорьев A.A., Короневская Т. Н., Кощавцев Н. Ф. Исследование закономерностей видимости объектов на фоне яркостных полей. // Всесоюз. конф. «Соврем, проблемы энергетики и эл. -техники»: Тез. докл. М.: Моск. энерг. ин-т, 1977.-С. 51−53.
- Григорьев A.A. Статистическая модель зрительного анализатора. Седьмой Всесоюз. семинар по электрооптическим методам и средствам передачи, преобразования и хранения информации: Тез. докл. М.: — 1981. С. 81 — 82.
- ГригорьевA.A., КротовЮ.Н., МартыновВ.Н., Романов С. С. Светотехнические критерии оценки индикаторов систем визуализации. / Светотехника, 1982. -№ 11.-С. 17−19.
- Григорьев A.A. Оценка эффективности обнаружения объектов наблюдателем на случайных неаддитивных фонах. // Тр. ин-та / Моск. Энерг. Ин-т. 1983. — № 12. -С. 24−28.
- Григорьев A.A., Рассказов А. И., Шестопалова И. П. Исследование эффективности использования матричного газоразрядного индикатора при решении задач опознавания. // Тр. ин-та / Моск. энерг. ин-т. 1984. — вып. 46. -С. 102 107.
- Григорьев A.A., Левчук Ю. А. Критерий качества зашумленных изображений на основе теории статистических решений. // Междунар. семинар МЭИ Светотехника 92: Тез. докл. М.: Из-во МЭИ, 1992. С. 133 — 134.
- Григорьев A.A., Кощавцев А. Н. Разработка системы обнаружения изображений с малым отношением сигнал/шум. // Междунар. семинар МЭИ Светотехника 92: Тез. докл. М.: Из-во МЭИ, 1992. С. 138 — 139.
- Григорьев A.A., Левчук Ю. А. Прибор для измерения критерия качества оптико-электронных систем визуализации изображений. // Междунар. семинар МЭИ Светотехника 92: Тез. докл. М.: Из-во МЭИ, 1992. С. 135 — 136.
- Григорьев A.A. Обработка результатов при проведении экспериментов по методу принудительного выбора. // Вторая Междун. светотех. конф. 22.05 -27.05 1995 г. Суздаль: Тез. докл. Из-во Светотехнического общества -М., 1995.-С. 152- 154.
- Григорьев A.A., Архипов Б. Б. Современные методы расчета вероятности обнаружения объектов наблюдателями. // Осветление'96: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. 9−11 октября 1996 г. Варна, 1996. — С. 14−15.
- Григорьев A.A., Архипов Б. Б. Математическая модель органа зрения для случая обнаружения объектов на аппликативных фонах. // Осветление'96: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. 9−11 октября 1996 г. Варна, 1996. — С. 90 -91.
- Григорьев A.A., Архипов Б. Б. Аналитическое исследование распределения чувствительности по сетчатке в статистической модели органа зрения. // III
- Междунар. светотехн. конф. 9−12 июня 1997 г.: Тез. докл: — Новгород, 1997. -С. 64−65.
- Григорьев A.A., Архипов Б. Б. Установка для-исследования вероятности обнаружения и опознавания объектов наблюдателем на случайных фонах. // IIb Междунар. светотехн. конф. 9−12 июня 1997 г.: Тез. докл. Новгород, 1997. -С. 66−67.
- Григорьев A.A., Архипов Б. Б. Модели порогового зрения человека при наблюдении телевизионных изображений. // Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве: Тез. докл. Моск. студ. науч.-техн. конф. 26 27 февраля 1997 г. -М., 1997. — С. 73 — 74.
- Григорьев A.A. Применение теории статистических решений к расчету вероятностных и пороговых характеристик органа зрения. // Светотехника, 2000. № 6. С. 23 — 25.
- Григорьев A.A., Зуев A.B. Автоматизированное распознавание объектов на основе оптимальной фильтрации. // Практическая силовая электроника, 2001. -№ 4.-С. 16−20.
- Григорьев A.A., Десятое A.A. Оптимальный фильтр для случая обнаружения объекта на случайном аппликатианом фоне. // Тез. докл. конференции «Молодые светотехники России» 12 декабря 2004 г. М.: Вигма. 2004. -С. 42−43.
- Вавилов С.И. Микроструктура света. М.: Изд-во АН СССР, 1950. — 156 с.
- В. Феллер Введение в теорию вероятности и ее приложения, т. 1, 2. М.: «Мир». 1984.
- Роуз А. Зрение человека и электронное зрение. М.: Мир, 1977. — 148 С.
- Луизов A.B. Алгоритмы зрительного обнаружения // Тр. ин-та / Гос. оптич. ин-т. 1982. — Т. 51, вып. 185. -С. 99- 104.-16 563. Ратнер Е. С. О связи характеристик зрения с квантовыми флуктуациями света // Докл. АН СССР. 1955. — т. 105, № 1. -С. 90−104.
- Blackwell H.R. Contrast thresholds of the human eye I I J. Opt. Soc. of Amer. -1946. -V. 36, T 11. -P. 624- 643.
- Ратнер E.C., Мацковская ЮЗ. О применимости критерия порога различения элемента двумерного изображения // Опт. -мех. пром-сть. 1974. -№ 4. -С. 59−60.
- Крамер Г. Математические методы статистики. -М.: Мир, 1976. -648 с.
- Свете Дж., Тэннер В., Бердзалл Т. Статистическая теория решений и восприятие // Инженерная психология /Под ред. Д. Ю. Панова и В. П. Зинченко. -М.: Прогресс, 1964. -С. 269- 335.
- Adrian W., Eberbach К. On the relationship between the visual threshold and the size of the surrounding field // Lighting Res. and Technol. 1969. -№ 4. -P. 251- 254.
- Мартынов B.H., Шкурский Б. И. Модель зрительного анализатора как оптимальной системы обнаружения // Опт. -мех. пром-сть. 1980. — № 8. — С. 1 — 4.
- Н.С.Шестов. Выделение оптических сигналов на фоне случайных помех. М.: Сов. Радио, -1967. -348 с.
- Красшьншов H.H. Новое в развитии функциональной модели зрения и результаты ее использования // Опт. -мех. пром-сть. -1991. -№ 11.-С. 24−26.
- Красшьншов H.H. Новое в развитии обобщенной функциональной модели зрения для информационных систем // Автометрия. 1992. — № 2. -С. 73 -78.
- Воронин Ю.М. Модели наблюдателя, используемые для случая различения изображений объектов на фоне помех // Тр. ин-та / Гос. оптич. ин-т. 1984. — т. 57, Вып. 191.-С. 88−92.
- Васъковский А. А. Метод расчета и исследование характеристик зрительного восприятия знакосинтезирующих индикаторов. Дис. канд. тех. наук. —М: МЭИ.
- Нюберг Н.Д. Курс цветоведения. M.-JL: — 1932. — 42 с.
- Grassmann Н. Zur Theorie der Farbenmischung. II Pogg. Ann. d. Phys. -1853. -v. 89.
- J. Maxwell, Experiments on color, as perceived by the eye, with remarks on color blindness// Trans. Roy. Soc (Edinburgh). -1855. -v. 21 (Part 2).
- J. Maxwell, Of the theory of compound colours and the relations of the colours of the spectrum II Proc.Roy.Soc London. -1860. -v. 10. 404, 484.
- Кустарев A.K. Об основных цветах физиологической цветовой системы. // Светотехника. -1965. -№ 6. С. 5 11.
- Ives Н. A precision artificial eye. Phys. Rev. 1915, v. 6, 334 (1915)
- Нюберг Н.Д. Определение положения в цветовом треугольнике основного синего цвета. // Доклады Академии Наук СССР. -1949. -Т.65. -№ 2. -С. 159- 62.
- Szeckeres G. И The Journal of the Optical Society of America. -1948. № 4.
- Sperling H. G. II The Journal of the Optical Society of America. 1960. -№ 2.
- Pitt F. Я G. Proc. Royal Soc. -1944. -Ser. B. -v. 132. -№ 866.
- Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. М.: Мир. -1978. -592 с.
- Нюберг Н.Д. Новый способ определения положения основных физиологических цветов из опытов с цветнослепыми. // Доклады АН СССР. 1948. -Т.63. -№ 4. -С.379−381
- Wright W D. //Proc. Royal Soc. -1954. Ser. В. -№ B791.
- Walters H. V. //Proc. Royal Soc. -1942. -Ser. B, -v. 115. -№ 862
- Brewer W. L. II The Journal of the Optical Society of America. -1954. -№ 3.
- Семеновская E.H. Световая адаптация одного глаза в се влиянии на световую чувствительность периферического зрения другого глаза. Вести, Офталм.1937. № 6.
- Sinden R. Н. II The Journal of the Optical Society of America. -1937. -№ 3.1938.-№ 9.
- Stiles W. S. II Proc. Phys. Soc. -1946. -v. 58. -№ 325.
- Stiles W. S. //Proc Royal Soc, -1939. Ser. B. -v. 127. -№ 846.
- H. Von Helmholtz, Handbuch der physiologischen Optik (1st ed.), Hamburg. -1866.- 16 897. Wald G. The receptors of human color vision. // Science. V. 45. 1964. P. 1007 -1016.
- Федоров H.T., Федорова В. И. Исследования по цветному зрению. // Известия академии наук СССР, Отделение математических и естественных наук. -1935.-С. 1431−1449.
- P. Brown, G. Wald. Visual pigments in single rods and cones of the human retina. // Science, -v. 3. 1964. C. 45 — 51.
- W. Jaeger, Genetics of congenital colour deficiencies // Handbook of Sensory Physiology, Visual Psychophysics. -1972. -v. 7/4. P. 625.
- Judd D. Standard response function for protanopic and deuteranopic vision. // The Journal Optical Society of America, -v. 35. 199 (1946).
- Юстова E.H. Определение координатных осей основной физиологической системы из опытов с цветослепыми. // Доклады АН СССР. -1948. -Т. 63. -№ 4. -С. 383−385.
- J. Guild, The colorimetric properties of the spectrum // Phil. Trans. Roy. Soc London. -1931. Ser. A, -v. 230, 149.
- W. D. Wright, A re-determination of the trichromatic coefficients of the spectral colors // Trans.Opt.Soc. London. -1928−1929. -v. 30, 141.
- А.А.Григорьев Статистическая теория восприятия изображений в светотехнике. М.: Издат-во МЭИ (ТУ). 2003. 64 с.
- А.А.Григорьев. Применение теории статистических решений к расчету вероятностных и пороговых характеристик органа зрения. //Светотехника. 2000.6. С. 23−25.
- Вавилов СЛ. Глаз и солнце. М.: Изд-во АН СССР, 1938. — 121 с.
- Вавилов С.И. Флуктуации света и их измерение визуальным методом. М.-Л.: // Труды конференции по физиол. Оптике. — 1936. — С. 332.
- Г. Корн, Т. Корн Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: издательство «Наука». -1978. -831 с.
- Гордюхина С.С., Григорьев A.A. Новый метод определения чувствительности КЗС рецепторов // Тез. докл. конференции «Молодые светотехники России» 25 ноября 2009 г. М.: Вигма. 2009. -С. 21−22.
- Гордюхина С.С., Григорьев A.A. Установка для определения порогов по цветовой насыщенности // Тез. докл. конференции «Молодые светотехники России» 25 ноября 2009 г. М.: Вигма. 2009. -С. 23−24.
- Гордюхина С.С., Григорьев A.A. Расчетно-экспериментальный метод определения чувствительности КЗС рецепторов // Тез. докл. 16 междунар. конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» 25 ноября 2010 г. М.: МЭИ. 2011.-С. 196−197
- Гордюхина С.С., Григорьев A.A. Экспериментальные исследования относительной спектральной чувствительности органа зрения // Тез. докл. конференции «Молодые светотехники России» 12 ноября 2010 г. М.: Вигма. 2010. -С. 5456.
- НюбергН.Д. О происхождении цветовых понятий. // Проблемы физиологической оптики. 1948. № 6.
- Гордюхина С.С., Григорьев A.A. Метод определения чувствительности КЗС рецепторов на основе статистической модели органа зрения // Вестник МЭИ -М.: Издательский дом МЭИ. -2010. № 2. -С. 174−178
- Справочная книга по светотехнике. — 4.1. Световые приборы и источники света. М.: Изд-во АН СССР. -1956. 471 с.
- Е. Tolkova, A. Chernyshov Rational Model of the Human Mechanism of Color Discrimination. // Optica and Spectroscopic 89 (4), p. 647−650 (2000)
- JuddD.B. The 1931 standard observer and coordinate system for colorimetry. // The Journal of the Optical Society of America. 1933. — v. 23.
- А Назаров Нейросетевые алгоритмы прогнозирования и оптимизации систем Наука и техника -М.- 2004.- 384с.
- Ефимов Н.В. Квадратичные формы и матрицы -Наука — 1972.1. Файл справки.
- Подготовка начальных данных
- Исходные данные для формирования реализации Lep хранятся в файлах с аппроксимацией чувствительности КЗС рецепторов (произведений функций сложения на яркостные коэффициенты) экспонентами:
- Pkzcl 11 одной экспонентой-
- Pkzc222 двумя экспонентами-1. Pkzc3 тремя экспонентами.
- Все файлы находятся в папке Data.
- Назначение окон редактирования:
- Три окна с числами экспонент в аппроксимации стандартного наблюдателя МКО относительно которого ведется разброс значений начальных параметров аппроксимации.
- При первом расчете программа, незвисимо от ключей NexpK, Z, C, ведет расчет с заданными в окне значениями экспонент.
- При повторном расчете экспоненты, для которых не установлены ключи NexpK, Z, C не изменяются при создании начальных исходных данных для расчета.
- Девять окон редактирования (по три на К, 3 и С):
- DPar относительный разброс начальных параметров аппроксимации-
- Пример файла с результатами решения системы уравнений (58)