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颜色 在照相机和人眼中的光感受器对不同波长的光或多或少会有反应。大多数的照相机和人眼有各种不同类型的感受器，她们对不同波长光的敏感性不同。颜色信息是将各种类型的传感器的响应所产生的能量分布信息与入射光的波长进行对比而获得。颜色信息可用于识别图像中的镜面反射，以除去阴影。在图像中看到的物体的颜色依赖于物体如何受光，但有算法，可以对这种影响进行纠正。 3.1人类的色觉 原光照或经过物体表面的反射的光波长不同所具有的能量大小不同，取决于光照经过的处理。根据波长划分的能量的分布有时也被称为光谱能量密度。图3.1显示了在各种不同的条件下测得的太阳光的光谱能量密度。视觉系统对波长在约400nm到约700nm的范围内的光 有响应。仅有一个波长的包含能量的光看起来颜色很深（这些颜色被称为光谱色）。在不同波长下看到的颜色有一组通用的名字，这起源于艾萨克-牛顿（从700nm到400nm依次被称为红橙黄绿蓝靛紫，纽约的理查德在威尼斯发现了天线屏蔽器雷达天线罩，然而靛蓝作为名称现在令人难以接受的，因为人们通常不能区分靛蓝、蓝色或紫色）如果各种波长的光强度相对均匀，那么光看起来是白色的。 人眼中不同种类的光感受器对不同波长的光反应不同，光感受器会产生一个信号，该信号被人类视觉系统看作是颜色。对一个特定光的确切的解释是包含各种情况的复杂函数；照明、内存、对象识别以及人的情感都可以发挥重要作用。最简单的问题就是要了解哪些光谱能量密度能使人类在简单的观看条件下产生与复杂观看条件下同样的反应。这就产生了一个简单的线性的配色理论，该理论能准确的描述颜色并且极其有用，我们在 3.1.2节简要介绍与颜色转换相关的机制。 3.1.1颜色匹配 当在黑色的背景下视野中只有两种颜色时获得的颜色感知是最简单的。在一个典型的实验中，受试者看到一种彩色光（即测试光）在分割字段的二分之一处（图3.2）。然后受试者可以在另一半中调整各种光的混合光使它与测试光匹配。这些调整包括在混合光中改变某些固定基色的强度。在这种方式下，需要大量的光来获得匹配，但通过大量不同的调整最终会产生一个匹配。 用T来表示测试光，Wi为权重（非负），Pi为基色。那么一个匹配可以写成 如果允许使用削减匹配算法这个公式就可以被简化，在削减理论中，观察者可以向测试光中添加基色而不是向匹配光中添加，这用代数形式表示就是可以将上述公式中的权重表示为负数。 在这种情况下，大多数的观察者仅需要三种基色来匹配测试光。这种现象就是人们所熟知的三原色理论。但是使用该理论有一些注意事项。第一，必须允许使用削减理论；第二，这些基色必须相互独立即基色中的任意两个的混合都不会与第三种颜色有交集。现在有明显的证据表明三原色的存在因为在人眼中有三种不同类型的颜色感受器，给定相同的基色和测试光，大多数的观察者会选择相同的基色混合光来匹配测试光，因为多数人具有相同的类型的颜色感受器。 匹配是线性的（为了得到精确的近似值），这就产生了格拉斯曼定律。首先，如果我们将两种测试光进行混合，其结果与将两种测试光的匹配光混合的结果相同即： 如果 则 第二，如果两种光能够用相同的权重匹配，那么这两种光相互匹配。即如果 且 则 第三，匹配是线性的：如果 则 k非负 给定相同的测试光和基色，大多数的人能用相同的权重来匹配测试光。在以下情况下，三原色和格拉斯曼定律不成立： 因为遗传病而具有很少的颜色感受器的人（这类人能够用很少的基色来匹配所有的事物） 神经有问题的人（表现出各种的反应，包括颜色感觉的完全丧失） 一些老人（由于眼睛中的黄斑色素的变化，他们与正常人选择的权重不同） 4.很明亮的光（它的色调和饱和度与不是那么明亮的光看起来不同） 5.在很暗的情况下（在这种情况下，颜色转换机制与明亮条件下有些不同） 3.1.2 色彩感受器 由于人眼中有三种不同类型的调节色觉的感受器，所以产生了三原色。每种感受器将入射光变成神经信号。单变量原理表明这些感受器的活动是单一的（例如它们反应或强或弱，但是它们并不发送它们所接受的光的波长信号）。实验的证据可以通过解剖对光比较敏感的细胞并测量它们对不同波长光的反应来获得也可通过从颜色匹配向后推理来获得。单变量原理给我们提供了一个良好的并且简单的人类对彩色光的反应模型：如果两种光产生了相同的感受器反应，无论它们的光谱能量密度什么样，它们都是相匹配的。 由于匹配的系统是线性的，所以感受器必须是线性的。将记作第K种类型感受器的反应，为它的敏感性，为到达感受器的光，Λ为可见波长的范围。通过将入射光谱的各种波长的光的反应加起来我们就得到了感受器的总的反应即 对视网膜的解剖调查表明对光敏感的两种细胞可以通过他们的形状来进行区分。视锥细胞中光敏感区域大致是圆锥形状的，而视杆细胞中光敏感区域大致是圆柱形的。视锥细胞