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1、色貌模型的发展状况3110102931杨晨炜光电1103班前言CIE色度学发展至今已有近80年的历史,期间不断在实验和应用过程中逐步得到完善。英国的Hunt教授在1994年北京的访问讲学中指出,CIE色度学的发展根据其特点可以分为三个阶段,即色匹配阶段、色差阶段和色貌阶段。在色匹配阶段，色度学的问题是围绕着三刺激值展开的，而色差阶段则是基于CIELAB和CIELUV两个颜色空间。它们需要在标准照明和观察条件下进行计算。然而在现实中，颜色的观察常常在复杂的照明条件和背景中展开。观察条件不同，即使三刺激值相同，呈现出的颜色也不相同。这就是色貌现象。研究色貌现象的模型就是色貌模型。色貌模型的研究和
2、发展使人能更全面准确地评估，预测和处理颜色信息。色貌现象众多颜色科学工作者通过大量视觉实验总结归纳出许多色貌现象,也是人们日常生活中经常遇到的视觉现象,其中主要包括：同时对比效应、Spreading效应、Crispening效应、Stevns效应、Hunt效应、Helmholtz-Kohlrausch效应、颜色恒常性等。定义这些色貌现象为色貌研究奠定了基础。CIE技术委员会TC1-34对色貌模型的定义是:至少包括对相关的色貌属性如明度、彩度和色调进行预测的数学模型。色貌模型是对基础色度学的扩展,是用来在特定观察条件下通过颜色刺激的色度量(通常指色度三刺激值)预测其色貌属性或者通过其色貌属性预
3、测其色度量的数学转换模型。发展历程CIELAB颜色空间由于具有明度广、彩度和色调角等感知属性量,也被认为是一个简单的色貌模型,但是很多色貌现象都无法通过CIELAB颜色空间来预测。因此,研究者陆续提出了新的色貌模型。包括Hunt模型、Nayatani模型、RLAB模型、LLAB模型等。1997年,CIE技术委员会TC1-34在综合了已有色貌模型的特点之后,建立了色貌模型的统一简化版本即CIECAM97s模型,并在国际上推广应用,但是其复杂的计算与非可逆性使其推广受阻。2004年,CIETC8-01推出了计算可逆的CIECAM02色貌模型,并确定其作为工业应用的推荐色貌模型[66],从而逐渐被
4、接受。目前,仍然有许多对CIECAM02色貌模型进行改进的研究工作朝着更完善色貌模型的方向发展。遵循原则二十世纪末，随着颜色科学的发展和工业的进步，提出一个规范的，明确的，具有普遍意义的色差公式的需求越来越迫切。Hunt教授提出了这个模型应当遵循以下12个原则：（1）模型应当尽量综合全面；（2）模型应当能涵盖大的光刺激范围；（3）模型应当能涵盖大的色适应范围；（4）模型应当能涵盖各种观察条件；（5）视锥细胞的光谱灵敏度应当能通过三刺激值的线性变换得到；（6）模型应当能够提供各种程度的色适应变换选择；（7）模型应当能够给出各种色貌属性的预测；（8）模型应当能够进行逆向变换；（9）模型的设备要求
5、应当在可到达的范畴；（10）模型的简化和改进应当能够和复杂模型预测出同样的结果；（11）模型在某领域的预测能力应不明显劣于当前该领域使用的专用模型；（12）模型的某一版本能够应用于非相关色CAM02模型CIE首先提出了CAM97s。它相对于之前的模型是一个巨大的简化，在实用性上有了重大的突破。但是它是非线性的，其逆向运算不具有简明的解析表达。CAM02模型是CIE在总结，评估，检测，改进原有模型的基础上提出的最新推荐的色貌模型，性能较好。故作为大部分研究采用的主要模型。CAM02通过将观察环境参数量化，并融入到色差的计算中来体现环境对颜色感知的影响。与观察环境有关的参数包括适应场(adapt
6、ingfield)亮度La、背景相对亮度Yb及环境(Surround)参数。适应场亮度La用来度量人眼对照明环境的适应状态。背景相对亮度Fb是指背景相对于参考白的亮度。对于Surround参数,根据环境白场亮度Lsw和观察介质白场亮度Ldw的比值Sr将照明环境分为三类,即黑暗(Dark)、昏暗(Dim)和一般(Average)环境。每一类环境有其对应的c、Nc、F参数。在已知目标颜色刺激三刺激值及环境参数的基础上,就可以通过CIECAM02色貌模型正向变换计算该颜色刺激对应的色貌属性。其正向变换主要分为(a)将目标颜色刺激及参考白三刺激值通过色适应变换转换炬阵在锥体细胞响应空间中表示；(b)
7、对目标颜色刺激对应的锥体细胞响应进行加权色适应变换。在进行变换之前,首先需计算人眼对参考白场的适应度D;(c)计算依赖于人眼亮度适应状态及环境的中间参数K,Fl,Nbb;(d)将经过加权色适应变换得到的(Rc,Gc,Bc)响应从锥体细胞响应空间转换到HPE颜色空间;(e)在HPE空间中对目标颜色刺激对应的(R’,G’,B')进行非线性压缩处理;(f)计算色貌属性。CIECAM02色貌模型共有6个色貌相关量,即
