Chapter 3: Colorimetry How to measure or specify color? Color dictionary?
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Cor e Colorimetria George C. Cardoso
Cor
• Cor %sica: intensidade de energia emi6da, comprimento de onda e composição espectral, envolve energia radiante.
• Cor psico%sica e Cor psicosensorial: ma6z, valor e croma, relaciona-‐se com o modo de com o cérebro interpreta a cor.
h@ps://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
40–50 µm long, and their diameter varies from 0.5 to 4.0 µm
Por que o mundo não aparece de cabeça para baixo?
Arco-íris
• Onde está a cor magenta? • E a rosa? • E a marron?
Em que posição no espectro ficam as cores • Magenta?
• Rosa?
Em que posição no espectro ficam as cores • Magenta?
Espectro de reflexão
Cores aditivas e subtrativas
Emissão Absorção
Luz vs. Pigmentos/Corantes
• Adi6va (soma os espectros) – Soma total: Branco • Subtra6va (soma as absorções) – Soma total: Preto
Misturando Fótons?
• Fótons de diferentes cores não se misturam • Cada fóton é um pacote de energia com frequência (comprimento de onda) caracterís6ca
• O que acontece na mistura de cores?
Perguntas:
• Um filtro vermelho (celofane vermelho) absorve ou transmite a luz vermelha?
• Um óculos de proteção para um laser vermelho deve ser de que cor?
Cor não é uma realidade física
• Depende do 6po de observador • En6dades dsicas diferentes (espectros extremamente diferentes) podem ser observados como sendo a mesma cor mesmo que o observador não mude. Fenomeno chamado de metamerismo
Pigmentos e Corantes são uma realidade física
• Pigmentos: não solúveis em líquidos
• Corantes: solúveis em um líquido
• Absorvem alguns comprimentos de onda diferente de outros • Objetos vermelhos, transmitem ou refletem vermelho, etc
Cromóforo (corante) Exemplo: Fenolftaleína
Entendendo Cores Aditivas e Subtrativas
h@p://physics.info/color/
Pico de sensibilidade somada S,M,L: 560 nm Cor de fruta madura (amarelo esverdeado) L, M, S: Long, Medium, Short (wavelenghts) Corresponde a R G B (Red Green Blue) na notação da câmeras.
L: 580 nm
M: 540 nm
S: 440 nm
560 nm
B G R
Entendendo Cores Subtrativas
O pigmento magenta reflete o azul e o vermelho e absorve o verde/amarelo ; O pigmento amarelo reflete luz que excita o vermelho, principalmente e aborve o azul e um pouco do verde è Fica o o vermelho que não é absorvido. Portanto, vê-‐se vermelho
B G R
A mistura de pigmentos Magenta e Amarelo é visto com que cor?
Magenta Amarelo
Componente Refle6da B, R G, R Componente Absorvida -‐G -‐B Resultante B + R -‐ G -‐ B
Amarelo Ciano
Cones e Bastonetes
5 milhões de cones (cor), 100 milhões de bastonetes (Luminancia)
Colorimetry and Uniform Color Spaces
• CIE 1976 L*a*b* Color Space • The three types of cone cells have some overlap in the
wavelengths of light to which they respond, so it is more efficient for the visual system to record differences between the responses of cones, rather than each type of cone's individual response. The opponent color theory suggests that there are three opponent channels: – Red versus green. – Blue versus yellow – Black versus white (Luminance)
• Responses to one color of an opponent channel are antagonistic to those to the other color, and signals output from a place on the retina can contain one or the other but not both, for each opponent pair.
2222 *** baLE Δ+Δ+Δ=Δ
Luminancia ou valor Ma6z (hue) Croma
Distancia entre duas cores no espaço L*a*b*:
Quais regiões mais quentes? As Pretas, as Laranja, as Vermelhas?
Resposta:
http://physics.info/color/
O branco é uma cor também rela6va: depende de Acomodação visual:
= M(λ)
Triespmulos
Metamerismo = M(λ)
Mesmos Triespmulos
Tipos de Visão
• Dicromatas • Tricromatas • Tetracromatas (alguns peixes, pássaros, insetos, 2% das mulheres)
Tretracromatas
Extracted from: Sigernes et al., Opt Express. 2009 Oct 26; 17(22): 20211.
Camera fotográfica: imita o olho
Numero de níveis de cinza
Espaço RGB limitado pelas posições de R, G e B no espectro
x, y se relacionam com r, g
Camera fotográfica não tem adaptação e histerese como o olho
Figura: Mudança da cor devido a pulsação sanguínea Olho humano dis6ngue cores com delta E << 1. O olho humano tem resolução de cor da ordem de Delta E =1 (ver slide sobre sistema L*a*b*)
Agradecimento: Matheus Bigatão Mar6nelli ( aluno de Iniciação Cienpfica no projeto Método de diagnós6cos de anomalias de circulação sanguínea usando técnicas de vídeo)
Nosso trabalho
I(x,y,RGB)
ROI
Frame n
0 100 200 300 400 500 600
0.365
0.37
0.375
0.38
0.385Red Channel
Inten
sity/(
#Pixe
ls in
ROI)
0 100 200 300 400 500 6000.24
0.25
0.26
0.27
Inten
sity/(
#Pixe
ls in
ROI) Green Channel
0 100 200 300 400 500 6000.165
0.17
0.175
0.18
0.185
Frame Number
Inten
sity/(
#Pixe
ls in
ROI) Blue Channel
Frame 3
Frame 2
Frame 1
0 200 400 600 800 1000 1200 14006
7
8(a)
Número de frames
Inte
nsid
ade
0 200 400 600 800 1000 1200 1400-0.2
0
0.2
Frames
Sina
l(b)
20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
0.02
Frequência (BPM=60*f)
|Y(f)
|
(c)
0 200 400 600 800 1000 1200 14006
7
8(a)
Número de frames
Inte
nsid
ade
0 200 400 600 800 1000 1200 1400-0.2
0
0.2
Frames
Sin
al
(b)
20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
0.02
Frequência (BPM=60*f)
|Y(f)
|
(c)
Acima: Esquerda: Representaçcao da intensidade da pulsação em diversos pontos do braço (mais claro = mais forte). A seta vermelha indica os quadros que serão utilizados para medir atraso do pulso entre os dois pontos. Direita: Imagem de um frame do video utilizado
Esquerda: O sinal (c) representa a correlação cruzada dos sinais (a) e (b) para encontrar o atraso entre os sinais do pulso cardiaco entre os dois pontos indicados no braço. Neste caso o resultado foi cerca de 0,3 segundos
Acima:
(a) Intensidade do canal verde de video produzido por camera RGB
(b) Parte AC do sinal (a)
(c) FFT do sinal (b) dá diretamente a frequencia dos batimentos cardíacos
Agradecimento: Pedro Henrique Borges (IC)
Mapeamento do fluxo/pulso sanguíneo a partir de imagens de video
Dever de Casa • Se você precisar fazer uns óculos de proteção para laser vermelho,de que cor/cores poderá será o material dos óculos? Por que?
• Qual a principal diferença entre o cinza e o marron. Dê a resposta em termos de croma, ma6z e luminosidade.
• Qual a diferença entre amarelo claro e amarelo escuro? Dê a resposta em termos de croma, ma6z e luminosidade. Dê a resposta em termos de croma, ma6z e luminosidade.
• Qual a diferença entre os diferentes tons de azul? Dê a resposta em termos de croma, ma6z e luminosidade. Dê a resposta em termos de croma, ma6z e luminosidade.
• Explique o que é metamerismo e por que acontece. • Explicar por que a mistura de pigmentos ciano com amarelo dá a cor verde quando iluminado com luz branca. Ver slide 18 para um exemplo.