8、色彩感知与物理原理深度解析

色彩感知与物理原理深度解析

1. 色彩信息基础

相机和人眼内的光感受器对不同波长的光有不同程度的响应。大多数相机和人眼都有几种不同类型的感受器，它们对不同波长光的敏感度各异。通过比较几种传感器的响应，能获得关于入射光能量随波长分布的信息，这就是色彩信息。色彩信息可用于识别图像中的高光部分和去除阴影。图像中物体的颜色取决于物体的照明方式，但有算法可对此进行校正。

2. 人类色彩感知

• 光谱能量密度 ：光源发出或表面反射的光在不同波长下具有不同的能量，这种能量随波长的分布有时被称为光谱能量密度。人眼视觉系统对大约 400nm 到 700nm 波长范围内的光有响应。仅含单一波长能量的光呈现出浓郁的颜色，这些颜色被称为光谱色。从 700nm 到 400nm 的光谱色依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，但现在“靛”这个名称不太常用，因为人们通常难以区分靛色与蓝色或紫色。如果各波长的强度相对均匀，光看起来就是白色。
• 色彩匹配实验 ：在最简单的色彩感知实验中，在黑色背景上只呈现两种颜色。受试者在分视场的一半看到测试光，然后可以调整另一半中混合光的强度，使混合光与测试光匹配。用代数形式表示为 (T = w_1P_1 + w_2P_2 + \cdots)，其中 (T) 是测试光，(w_i) 是非负权重，(P_i) 是基色光。若允许减法匹配（即可以向测试光中添加某些基色光），大多数观察者只需三种基色光就能匹配测试光，这就是三色原理。但有两个前提条件：一是必须允许减法匹配；二是基色光必须相互独立。
• 格拉斯曼定律 ：
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