文章详情

裙子颜色引发热议,双利合谱高光谱相机为您解谜

作者:陈兴海 博士 四川双利合谱科技有限公司技术总监
刘业林      四川双利合谱科技有限公司应用工程师
转发请注明出处,违者必究!

 
2月25日,一名叫做@swiked 的美国女孩上传了一张照片,是一条横条纹的连衣裙。就是这条连衣裙近日来被炒得沸沸扬扬;@swiked 觉得裙子颜色是白色、金色相间的,而她的朋友们则很坚持地认为是蓝色和黑色。双方争执不下,又都说服不了对方,她只好将照片发到网上来征求大家意见。

裙子到底是什么颜色的?人们的争论还在继续,到底能否解开谜团,让双利合谱的光谱相机带您去发现真相!
图1 实验用高光谱相机及高光谱成像原理图


图 2 蓝色和黑色区域光谱曲线

普通彩色相机只有RGB(红绿蓝)三色,并不能真实反应颜色的细节差异性。我们采用高光谱相机对衣服进行反射光谱测量。高光谱成像的特点是光谱分辨率高、波段连续,能够在紫外到红外大范围内获得多而窄的、波段数达上百个连续光谱,光谱分辨率可达nm级;“图谱合一”,高光谱获取的不仅是图像信息,还包括物体的光谱信息。这些信息表现了物体的影像特征和辐射强度及其光谱特征。

 
如图2所示为用高光谱相机得到的图像及对应位置的光谱曲线。红色的线是衣服上黑色(或金色)区域的光谱曲线,其反射率比较低,在0.2左右,可将其视为黑色或者灰色。

 
黑色的光谱曲线为衣服上蓝色(或白色)的区域,其反射率值在0.2-0.8之间。该光谱曲线显著特点是在700nm以后其反射率明显升高,而在450nm左右表现出非常强的反射峰值。

 
人眼对颜色的感知决定于三个因素:光源、物体反射率和人眼的视觉函数。在光源一定情况下,不同人对同一物体的颜色感知不同与每个人对不同波长光的感知能力不同决定。如对可见光的定义,有的定义为400nm(蓝)~700nm(红),则有的定义则为380nm~780nm。这些定义并没有严格的准确性,原因就是每个人对不同波长光的感应灵敏度不一样。

 
就以这个服装的蓝色(或白色)为例,其在430nm有一个反射峰,对应蓝色。在700nm后反射率升高,而每个人对700nm以上波段光的感应是不一样的,在700nm是人眼观察的红色至红紫色区域,蓝色和黄色、红色的光混合后会出现白色光的结果。也就是说,有些人能对近红外光波段区域的感应相对宽一些(敏感一些),这就造成了衣服本身是蓝色的,加上相对黄色光、红色光感应较为敏锐,就会造成对衣服颜色的感知为金色的(有一部分会体现出白色)。而红光区域感应相对不敏锐的人则只能够看到与原来图像一致的黑色和蓝色。

 
对近红外光波段区域的光感应相对敏锐(宽)一些的话,会将红紫色和黄色与黑色混合,在人眼感知中呈现出土黄色和白色颜色;也就是原图像上的蓝色认为是白色,黑色认为是金色。
图3 人感应的光谱范围

注:上图是通过图像处理后的将人眼的差异性降低后的图像
图4 蓝色与白色对应,黑色与金色对应

光谱分析角度来看:光谱曲线大致只有2种类型,一种是蓝色区域的光谱曲线,另外一种是黑色区域的光谱曲线。不同部位的表现的信号强弱不一样,但光谱趋势基本上分为这两种类型。

图5 衣服不同部位的光谱曲线
图5 认为是白金色的衣服不同部位的光谱曲线

结论:不同的人在感官上有一些差异,对近红外波段光敏感的能够看出是白金色,不敏感的则看到的是蓝黑色。从光谱分析的角度来看,这件衣服只有2种色调。

 
简言之,该裙子的颜色之所以对不同人会有这么大的差异,是由于其颜料的反射率光谱在700nm以后明显增高,将不同人的眼睛对这个波段响应灵敏度的差异性反映到蕞后的颜色感知上进行了放大。

 


 


川公网安备 51011202000202号