Espacio de color LMS - LMS color space

Espectros de capacidad de respuesta normalizados de células de conos humanos, tipos S, M y L ( datos SMJ basados ​​en la coincidencia de colores RGB de Stiles y Burch)

LMS (largo, medio, corto), es un espacio de color que representa la respuesta de los tres tipos de conos del ojo humano , llamados así por sus picos de capacidad de respuesta (sensibilidad) en longitudes de onda largas, medias y cortas.

El rango numérico generalmente no se especifica, excepto que el extremo inferior generalmente está limitado por cero. Es común utilizar el espacio de color LMS al realizar la adaptación cromática (estimando la apariencia de una muestra bajo un iluminante diferente). También es útil en el estudio del daltonismo , cuando uno o más tipos de conos son defectuosos.

XYZ a LMS

Normalmente, los colores que se adaptarán cromáticamente se especificarán en un espacio de color diferente al LMS (por ejemplo, sRGB ). La matriz de adaptación cromática en el método de transformada de von Kries diagonal , sin embargo, opera en valores triestímulos en el espacio de color LMS. Dado que los colores en la mayoría de los espacios de color se pueden transformar al espacio de color XYZ, solo se requiere una matriz de transformación adicional para que cualquier espacio de color se adapte cromáticamente: para transformar los colores del espacio de color XYZ al espacio de color LMS.

Además, muchos métodos de adaptación de color, o modelos de apariencia de color (CAM) , ejecutan una transformación de matriz diagonal al estilo de von Kries en un espacio ligeramente modificado, similar a LMS. Pueden referirse a él simplemente como LMS, RGB o ργβ. El siguiente texto usa el nombre "RGB", pero tenga en cuenta que el espacio resultante no tiene nada que ver con el modelo de color aditivo llamado RGB.

Aquí se presentan las matrices CAT para algunas CAM en términos de coordenadas CIEXYZ . Las matrices, junto con los datos XYZ definidos para el observador estándar , definen implícitamente una respuesta de "cono" para cada tipo de célula.

Notas :

• Todos los valores de triestímulo se calculan normalmente utilizando el observador colorimétrico estándar CIE 1931 2 ° .
• A menos que se especifique lo contrario, las matrices CAT están normalizadas (los elementos en una fila suman 1) por lo que los valores de triestímulo para un iluminante de igual energía (X = Y = Z), como CIE Iluminante E , producen valores LMS iguales.

Caza, RLAB

Los modelos de apariencia de color Hunt y RLAB utilizan la matriz de transformación Hunt-Pointer-Estevez (M _HPE ) para la conversión de CIE XYZ a LMS. Esta es la matriz de transformación que se utilizó originalmente junto con el método de transformación de von Kries y, por lo tanto, también se denomina matriz de transformación de von Kries (M _vonKries ).

Iluminadores de igual energía:	${\ displaystyle {\ begin {bmatrix} L \\ M \\ S \ end {bmatrix}} _ {\ text {E}} = {\ begin {bmatrix} 0.38971 & 0.68898 & -0.07868 \\ - 0.22981 & 1.18340 & 0 .04641 \\ 0.00000 & 0.00000 & 1.00000 \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ Z \ end {bmatrix}}}$
Normalizado a D65 :	${\ displaystyle {\ begin {bmatrix} L \\ M \\ S \ end {bmatrix}} _ {\ text {D65}} = {\ begin {bmatrix} 0.4002 & 0.7076 & -0.0808 \\ - 0.2263 & 1.1653 & 0 .0457 \\ 0 & 0 & 0.9182 \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ Z \ end {bmatrix}}}$

Matriz afilada espectralmente de Bradford (LLAB, CIECAM97s)

El modelo de apariencia de color original de CIECAM97s utiliza la matriz de transformación de Bradford (M _BFD ) (al igual que el modelo de apariencia de color LLAB ). Se trata de una matriz de transformación "afilada espectralmente" (es decir, las curvas de respuesta de los conos L y M son más estrechas y distintas entre sí). Se suponía que la matriz de transformación de Bradford funcionaba junto con un método de transformación de von Kries modificado que introducía una pequeña no linealidad en el canal S (azul). Sin embargo, fuera de CIECAM97s y LLAB, esto a menudo se descuida y la matriz de transformación de Bradford se usa junto con el método de transformación lineal de von Kries, explícitamente en los perfiles ICC .

${\ displaystyle {\ begin {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix}} _ {\ text {BFD}} = {\ begin {bmatrix} 0.8951 & 0.2664 & -0.1614 \\ - 0.7502 & 1.7135 & 0 .0367 \\ 0.0389 & -0.0685 & 1.0296 \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ Z \ end {bmatrix}}}$

Se cree que una matriz "especialmente afilada" mejora la adaptación cromática, especialmente para los colores azules, pero no funciona como un espacio LMS de descripción de cono real para el procesamiento posterior de la visión humana. Aunque las salidas se denominan "LMS" en su encarcelamiento LLAB original, CIECAM97s usa un nombre "RGB" diferente para resaltar que este espacio no refleja realmente las células cónicas; de ahí los diferentes nombres aquí.

LLAB procede tomando los valores XYZ posteriores a la adaptación y realizando un tratamiento similar al CIELAB para obtener los correlatos visuales. Por otro lado, CIECAM97s lleva el valor XYZ posterior a la adaptación al espacio de Hunt LMS y trabaja desde allí para modelar el cálculo del sistema de visión de las propiedades de color.

CIECAM posteriores

Una versión revisada de CIECAM97s vuelve a un método de transformación lineal e introduce una matriz de transformación correspondiente (M _CAT97s ):

${\ displaystyle {\ begin {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix}} _ {\ text {97}} = {\ begin {bmatrix} 0.8562 & 0.3372 & -0.1934 \\ - 0.8360 & 1.8327 & 0 .0033 \\ 0.0357 & -0.0469 & 1.0112 \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ Z \ end {bmatrix}}}$

La matriz de transformación afilada en CIECAM02 (M _CAT02 ) es:

${\ displaystyle {\ begin {bmatrix} R \\ G \\ B \ end {bmatrix}} _ {\ text {02}} = {\ begin {bmatrix} 0.7328 & 0.4296 & -0.1624 \\ - 0.7036 & 1.6975 & 0 .0061 \\ 0.0030 & 0.0136 & 0.9834 \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ Z \ end {bmatrix}}}$

CAM16 usa una matriz diferente:

        [+0.401288, +0.650173, -0.051461],
 M16 =  [-0.250268, +1.204414, +0.045854],
        [-0.002079, +0.048952, +0.953127].

Como en CIECAM97s, después de la adaptación, los colores se convierten al LMS tradicional de Hunt-Pointer-Estévez para la predicción final de los resultados visuales.

Directo de espectros

Desde un punto de vista fisiológico, el espacio de color LMS describe un nivel más fundamental de respuesta visual humana, por lo que tiene más sentido definir el XYZ fisiopsicológico por LMS, en lugar de al revés.

Stockman y Sharpe (2000)

Stockman & Sharpe propuso un conjunto de funciones LMS basadas en fisiología en 2000. La función ha sido publicada en un informe técnico por la CIE en 2006 (CIE 170). Las funciones se derivan de los datos CMF RGB de Stiles y Burch (1959), combinados con mediciones más recientes sobre la contribución de cada cono en las funciones RGB. Para ajustar de los datos de 10 ° a 2 °, se utilizan supuestos sobre la diferencia de densidad del fotopigmento y datos sobre la absorción de luz por el pigmento en el cristalino y la mácula lútea .

Las funciones de Stockman & Sharpe se pueden convertir en un conjunto de tres funciones de coincidencia de colores similares a las de CIEXYZ : ${\ displaystyle {\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ Z \ end {bmatrix}} _ {\ text {F}} = {\ begin {bmatrix} 1.94735469 & -1.41445123 & 0.36476327 \\ 0.68990272 & 0.34832189 & 0 \\ 0 & 0 & 1.93485343 \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} L \\ M \\ S \ end {bmatrix}}}$

La matriz inversa se muestra aquí para comparar con las del XYZ tradicional:

${\ displaystyle {\ begin {bmatrix} L \\ M \\ S \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} 0.210576 & 0.855098 & -0.0396983 \\ - 0.417076 & 1.17726 & 0.0786283 \\ 0 & 0 & 0.516835 \ \\ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ Z \ end {bmatrix}} _ {\ text {F}}}$

Aplicaciones

Daltonismo

El espacio de color LMS se puede utilizar para emular la forma en que las personas daltónicas ven el color. Una primera emulación de dicromáticos fue producida por Brettel et al. 1997 y fue calificado favorablemente por pacientes reales. Un ejemplo de un método de última generación es Machado et al. 2009.

Una aplicación relacionada es la creación de filtros de color para que las personas daltónicas puedan notar más fácilmente las diferencias de color, un proceso conocido como daltonización .

Procesamiento de imágenes

JPEG XL utiliza un espacio de color XYB derivado de LMS. Su matriz de transformación se muestra aquí:

${\ displaystyle {\ begin {bmatrix} X \\ Y \\ B \ end {bmatrix}} = {\ begin {bmatrix} 1 & -1 & 0 \\ 1 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} L \\ M \\ S \ end {bmatrix}}}$

Esto se puede interpretar como una teoría de color híbrida donde L y M son oponentes pero S se maneja de forma tricromática, justificada por la menor densidad espacial de los conos de S. En términos prácticos, esto permite utilizar menos datos para almacenar señales azules sin perder mucha calidad percibida.

Se origina a partir de colorspace Guetzli butteraugli 's métrica, y fue transmitido a través de XL JPEG proyecto Pik de Google.

Ver también

• Balance de color
• La visión del color
• Función de luminosidad
• Tricromacia

Referencias