一种基于人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法

摘要

本发明公开了一种基于人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、读取输入图像的颜色；步骤2、使用人眼颜色灵敏度函数处理输入图像；步骤3、模拟颜色感知中对比同化作用，将经过人眼颜色灵敏度函数处理的图像作为输入进入颜色感知神经网络模型；步骤4、将步骤3得出的图像转向步骤3进行迭代运算,直到收敛；步骤5、收敛后计算并输出偏移量，完成颜色感知，具有通过颜色偏移量来模拟人眼在颜色识别过程中的颜色感知现象的特点。

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及一种基于人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法。

背景技术

近年来，随着计算机视觉的发展，对于颜色感知的计算机模型有很多的研究，颜色感知现象是近年来计算机视觉中重要的发展方向，Rudd(2010)提出了亮度感应(对比度与同化)的方向取决于光盘周围环的宽度和亮度。Vanrell等(2011)展示了图像在周围环境受到同化和对比度效应影响的点的颜色的表示方法，Kim(2015)用生物物理视网膜模型模拟了Vanrell提出的关于亮度的对比与同化现象，并获得了心理物理数据的定性一致结果。Song等人(2019)提出了一个颜色感知的神经场框架模型，解决了颜色空间相互作用的重要问题，同时统一了颜色的对比和同化。尽管计算机视觉方面有了巨大的发展，但计算机与人类视觉仍然存在具大的差异，在对于颜色的感知上仍存在很大的差异，颜色的分布位置以及空间的不同会导致人眼对于颜色的不同感知。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法，具有通过颜色偏移量来模拟人眼在颜色识别过程中的颜色感知现象的特点。

本发明所采用的技术方案是，一种基于人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、读取输入图像的颜色；

步骤2、使用人眼颜色灵敏度函数处理输入图像；

步骤3、模拟颜色感知中对比同化作用，将经过人眼颜色灵敏度函数处理的图像作为输入进入颜色感知神经网络模型；

步骤4、将步骤3进行迭代运算,直到收敛；

步骤5、收敛后计算并输出偏移量，完成颜色感知。

本发明的特点还在于：

步骤2具体按照以下实施：

在CIE1964(X,Y,Z)颜色空间中,物体颜色的三刺激值为：

其中，s(λ)为光源的相对光谱功率分布；R(λ)为物体光谱反射率；K为调整因子；

将步骤1的输入图像的颜色代入选用具有较好均匀性的CLE1976(L*,a*,b*)颜色空间：

对公式3进行微分得到：

其中

ΔE＝[(ΔL

X

得到处理输入图像。

步骤3、模拟颜色感知中对比同化作用，将经过人眼颜色灵敏度函数处理的图像作为输入进入颜色感知神经网络模型；

假设在时间间隔为0时，基于Wilson-Cowan type积分微分方程，且τ＝1；

其中a表示在t时刻神经质量(r，c)的神经活动,取值范围[0，1]，表示一个刺激或者物理活动：

-a(t)：＝-a(r，c，t) (8)

F表示sigmoid激活函数是一个s形曲线，在±1处收敛于0和1：

ω描述了颜色感知中对比与同化的结合作用，Ω×ξ

H(r,c,t)表示为LGN中细胞向神经质量(c,r)传递的图像颜色输入，H(r，c，t)：＝h(c-I(r，t)) (10)

其中

dt是最小的时间步长，将神经动力学Wilson-Cowan type的积分微分方程重新表示为

步骤4具体按照以下实施：转向步骤3继续迭代执行,直到收敛；

使用欧拉方程模拟等式中的神经动力学时，为保持动力学稳态时，使用固定点迭代方法(dt＝1)。当dt＝1，完成收敛。

步骤5具体为：将收敛完成后，步骤4得到的图像颜色值与输入图像的颜色值的差值即为偏移量，完成颜色感知。

本发明的有益效果是：本发明一种基于人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法，具有通过颜色偏移量来模拟人眼在颜色识别过程中的颜色感知现象的特点。加入了人眼颜色灵敏度函数，不仅提高了颜色感知的性能，而且计算结果更接近生物实验结果，引入了人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法更符合生物在颜色感知上的特性。

附图说明

图1是本发明一种基于人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种基于人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：

步骤1、读取输入图像的颜色；

步骤2、使用人眼颜色灵敏度函数处理输入图像；

步骤2具体按照以下实施：

在CIE1964(X,Y,Z)颜色空间中,物体颜色的三刺激值为：

其中，s(λ)为光源的相对光谱功率分布；R(λ)为物体光谱反射率；K为调整因子；

将步骤1的输入图像的颜色代入选用具有较好均匀性的CLE1976(L*,a*,b*)颜色空间：

对公式3进行微分得到：

其中

ΔE＝[(ΔL

X

得到处理输入图像。

步骤3、模拟颜色感知中对比同化作用，将经过人眼颜色灵敏度函数处理的图像作为输入进入颜色感知神经网络模型；

步骤3具体按照以下实施：

假设在时间间隔为0时，基于Wilson-Cowan type积分微分方程，且τ＝1；

其中a表示在t时刻神经质量(r，c)的神经活动,取值范围[0，1]，表示一个刺激或者物理活动：

-a(t)：＝-a(r，c，t) (8)

F表示sigmoid激活函数是一个s形曲线，在±1处收敛于0和1：

ω描述了颜色感知中对比与同化的结合作用，Ω×ξ

H(r,c,t)表示为LGN中细胞向神经质量(c,r)传递的图像颜色输入，H(r，c，t)：＝h(c-I(r，t)) (10)

其中

dt是最小的时间步长，将神经动力学Wilson-Cowan type的积分微分方程重新表示：

步骤4、将步骤3进行迭代运算,直到收敛；

步骤4具体按照以下实施：转向步骤3继续迭代执行,直到收敛；

当使用欧拉方程模拟等式中的神经动力学时，为保持动力学稳态时，使用固定点迭代方法(dt＝1)。当dt＝1，完成收敛。

步骤5、收敛后计算并输出偏移量，完成颜色感知。

步骤5具体为：将收敛完成后，步骤4得到的图像颜色值与输入图像的颜色值的差值即为偏移量，完成颜色感知。

实施例1

执行步骤1，采用Monnier P在2004年提出的s锥图像色诱导数据作为数据集；

执行步骤2，读取输入的彩色图像，使用公式6的人眼颜色灵敏度函数对输入的图像数据进行处理，并输出；

执行步骤3，模拟颜色感知中对比同化作用，将经过人眼颜色灵敏度函数处理的图像数据，通过颜色感知神经网络模型进行计算，

执行步骤4，判断得到的结果是否收敛，若收敛则输出最后的结果，若不收敛则继续执行步骤3，直到收敛，进行输出。

执行步骤5，输出的结果为计算机在颜色感知过程中的颜色偏移量。

本发明一种基于人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法，具有通过颜色偏移量来模拟人眼在颜色识别过程中的颜色感知现象的特点。加入了人眼颜色灵敏度函数，不仅提高了颜色感知的性能，而且计算结果更接近生物实验结果，引入了人眼颜色灵敏度函数的颜色感知方法更符合生物在颜色感知上的特性。