Desarrollo de un nuevo modelo de visión del color basado en la fisiología del sistema visual.

Abstract

Se ha propuesto un nuevo modelo de visión del color (ATTD) que proporciona los descriptores perceptuales de un test cromático en función de sus valores triestímulo XYZ y los del fondo que lo rodea. Se han sugerido correlaciones entre los mecanismos del modelo y la fisiología del sistema visual en cada una de las etapas de procesado de la información. El modelo consta de una etapa tricromática y tres etapas oponentes: una precortical, otra en el córtex estriado y una tercera en el córtex extraestriado. Las respuestas de la etapa tricromática se combinan generando un canal acromático Magno y tres canales oponentes Parvo: dos del tipo rojo-verde asimétricos y uno del tipo azul-amarillo. Los tres canales oponentes Parvo dan lugar a la construcción a nivel cortical de los canales perceptuales acromático, rojo-verde y azul-amarillo. Se han considerado mecanismos multiplicativos de adaptación cromática en los conos de la retina y en el núcleo geniculado lateral (LGN) y un mecanismo sustractivo en el córtex estriado, así como no linealidades estáticas. Se han determinado los valores de los parámetros del modelo minimizando un coeficiente de ajuste entre un conjunto reducido de datos experimentales y las predicciones del modelo de dichos datos.<br/><br/>Se ha hecho un análisis de las prestaciones de ATTD comparando sus predicciones con las de los modelos ATD95 y Hunt y con diversas colecciones de datos experimentales no incluidos en el entrenamiento. La cromaticidad del blanco perceptual con fondo equienergético es invariante para un amplio rango de luminancias y coincide con el blanco equienergético. A altas luminancias del test aparecen deformaciones en los loci de los descriptores perceptuales. Los anillos de croma Munsell constante son más circulares y con los distintos tonos más equidistantes que los de los otros dos modelos, aunque la distribución de los distintos anillos no es la más uniforme. Se reproduce la ley de Stevens, el efecto Helmholtz-Kohlrausch y, al menos cualitativamente, la inducción acromática. Se reproduce también la curvatura de los loci de los tonos únicos y el efecto Bezold-Brücke. La variación del colorido con la cromaticidad del test es correcta, y se predice el efecto Hunt, pero no los máximos locales de colorido. Los resultados del testeo son independientes de la presencia de un mecanismo multiplicativo en el LGN, lo que sugiere que no es preceptiva su inclusión en el modelo. Se reproducen las observaciones de Werner y Walraven en cuanto al locus acromático. Aunque la curva de umbral absoluto no es monopico, las contribuciones de los mecanismos ATTD del LGN y la diferencia de orden de magnitud entre las curvas son correctas.<br/><br/>En resumen, podemos decir que ATTD reproduce una gran cantidad de fenómenos de apariencia del color con un conjunto reducido de datos de entrenamiento; el potencial del modelo reside por tanto en su estructura, basada en la fisiología del sistema visual.

We propose a new colour vision model (ATTD) which computes the perceptual descriptors of a chromatic test from its XYZ tristimulus values and those of the background that surrounds it. We have suggested some correlations between the mechanisms of the model and the physiology of the visual system. ATTD has a trichromatic stage and three opponent stages at precortical, striate cortex and extrastriate cortex levels. The trichromatic stage responses are combined yielding an achromatic Magnocellular channel and three opponent Parvocellular channels: two asymmetric ones of the red-green type and one of the blue-yellow type. The three opponent channels generate at cortical level the achromatic, red-green and blue-yellow perceptual channels. The model has gain control mechanisms at the receptor stage and in the lateral geniculated nucleus (LGN), a subtractive mechanism in the striate cortex, and static non-linearities of the Naka-Rushton type. Numeric values of the parameters of the model have been determined by minimising a coefficient of agreement between a small set of experimental data and the predictions of the model for these data.<br/><br/>We have tested the performance of ATTD by comparing its predictions to those of the ATD95 and Hunt models and with several sets of experimental data which were not included in the training process. The chromaticity of the perceptual white with equal energy background coincides with the equal energy white for a wide range of luminances. For high test luminances some anomalies appear in the loci of the perceptual descriptors. The rings of constant Munsell chroma are more circular and with more equidistant hues than those of the other two models. ATTD accounts for a wide variety of effects related to the dependence between perceptual descriptors and colorimetric parameters. The model's predictions of the achromatic locus are consistent with the conclusions of Werner and Walraven.<br/><br/>In summary, ATTD accounts for a wide range of colour appearance phenomena with a small set of training data; therefore, the potential of the model lies in its structure, based on the physiology of the visual system.