研究テーマ：状況・状態把握技術

第７回色知覚
[email protected]
第７回
色知覚
1
第７回色知覚
[email protected]
人間の色覚
霊長類以外の哺乳類には無し
 色相 (hue)：
色の違い
 彩度・飽和度 (saturation, chroma)：
色味の強さ（色の鮮やかさ）
同じ色相で最大のもの：純色
 明度 (intensity, value , brightness )：
色の強さ～最大：白，中間：灰色，最小：黒
例）明度：桃色＞赤，彩度：赤＞桃色
2
第７回色知覚
[email protected]
色覚研究の流れ




I.Newton: 「光学」(1704) 物理学的客観主義
～プリズムによるスペクトル分解
J.W.Goethe: 「色彩論」(1810) 現象学的主観主義～
色彩残像、色彩対比、影の彩り
M.E.Chevreul: 「色彩対比論」(1839)
～ゴブラン織りにおける混色
→色の対比の法則，色の調和の法則
D.Katz: 「色の世界」(1930)
現象的色彩論～体験的知覚，非分析的
～ボリューム・カラー（透明で透けて見える）、
幻影肢、触覚・・
3
第７回色知覚
[email protected]
色覚の法則（Chevreul）

色の対比の法則

色の調和の法則
2つの異なる色を並べると，その色や色の強さが互いに変
化してみえる
～赤黄を並べると，赤は菫味（黄の補色）を帯び，黄は緑
味（赤の補色）を帯びる
・６つの基本色（赤，黄，青，橙，緑，菫）はいずれも快い
・色相が互いに類似している色の組は調和する
（類似色の調和）
・著しく異なる色の場合，対比的な組合せは調和する
（反対色の調和）
4
空間的対比効果（錯視）

色を評価する対象の周辺に，色や明度の違
うものが配置されると，対象の色が異なって
知覚される現象
Figure 2: 同時対比効果のデモ
5
色知覚における恒常性
色恒常性 (color constancy) :
～ von Helmholtz (1821～1894)
照明光のスペクトルが変化しても物体表面の
色の知覚は大きく変化しない現象
← Retinex theory(E.H.Land,1959):
ｍ個の物体を観測することによる反射光のスペク
トル分布(3m)から，照明光のパラメータ(3)と物体
表面反射率パラメータ(3m)を推定する問題
～不良設定問題ｖｓ平均灰色（白）仮定
6
恒常性の例
２つの異なる照明下の部屋のシーン
7
第７回色知覚
[email protected]
主観色現象 (錯視）
アルキメデスの螺旋
フェヒナーの円盤(1838)
ベンハムのコマ(1894)
４つの縞：赤，緑，青，菫
8
第７回色知覚
[email protected]
ベンハム・カラーの説明
感覚時間による説明：
白色に含まれる様々な色感覚成分の，立ち
上がり・減衰時間が異なるため，回転するこ
とによりこれらが分離し，独立に知覚される．
 滲み説：
円盤の白部分に発生した独立の色感覚成
分が黒部分に滲む（縞模様の周辺のみ発
生）

9
第７回色知覚
[email protected]
カラー情報の表現法-1
ＲＧＢ表色系
～ 3板式カラーカメラ
光の３原色：赤(R)、緑(G)、青(B) の混色
等色： C ≡ ｒＲ＋ｇＧ＋ｂＢ
原刺激Ｒ：700nm, G：546.1nm, B：435.8nm 単色光
三刺激値 r, g, b ；負の値も取り得る
等色関数 r’(λ）, g’(λ）, b’(λ）
r=∫Ｅ(λ）r’(λ）ｄλ
g=∫Ｅ(λ）g’(λ）ｄλ
b=∫Ｅ(λ）b’(λ）ｄλ
10
第７回色知覚
[email protected]
ＲＧＢ表色系の等色関数(CIE)
11
第７回色知覚
[email protected]
カラー情報の表現法-2.1
国際照明委員会（ＣＩＥ；Commision Internationale de
l’Eclairage）が基準を作成

CIE-XYZ表色系
全ての刺激値が正となる原刺激(X,Y,Z)を設定
X=0.490R+0.310G+0.200B
Y=0.177R+0.813G+0.011B: 明度情報
Z=
0.010G+0.990B
等色C≡ＸＸ＋ＹＹ＋ＺＺ
色度図：
単位平面X+Y+Z=1を座標面（ｘｙ，ｘｚ，ｙｚ）に射影
12
第７回色知覚
[email protected]
xy色度図
ＸY平面に投影
均等な色空間
ではない
13
第７回色知覚
[email protected]
カラー情報の表現法-2.2

CIE-LAB表色系（非線形）
ＣＩＥが均等色空間の標準化に向け推奨
スキャナー、モニタ、プリンタなどのデバイス独立色
再現に利用
L*= 116(Y/Y0)1/3 – 16
a*= 500{(X/X0)1/3 - (Y/Y0)1/3}
b*= 200{(Y/Y0) 1/3 - (Z/Z0)1/3}
(L* , a* , b*): 直交座標系
X0, Y0 , Z0: 色再現に用いる媒体（用紙など）の
標準白色物体の三刺激値
14
第７回色知覚
[email protected]
カラー情報の表現法-3
 オストワルド色立体
・黄，青，赤，緑を元に２４色相
 PCCS色立体（日本色彩研究所）
・２４色相
 マンセル色立体
色相（Ｈ）、明度（Ｖ）、彩度（Ｃ）が知覚的に等ステッ
プとなるよう分割、円筒座標系で表現
・基本色相１０：赤（Ｒ）、黄（Ｙ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、紫
（Ｐ）、ＹＲ、ＧＹ、ＢＧ、ＰＢ、ＲＰを１０分割し，
最大１００色相
15
第７回色知覚
[email protected]
マンセル表色系の色立体
最大彩度が
色相毎に異なる
ため凸凹
～カラーツリー
中心：無彩色
16
第７回色知覚
[email protected]
カラー情報の表現法-4
ＨＳＩ表色系
RGB値から近似的な色空間を構築
例）Ｒ，Ｇ，Ｂ各成分：８ビット量子化
(r,g,b) = (R/255, G/255, B/255)
H = tan-1[√3(g-b)/{(r-g)+(r-b)}]
S = 1 – min(r,g,b)/I
I = (r+g+b)/3
17
第７回色知覚
[email protected]
カラーキャリブレーション –１
 カラーカメラ
 入出力特性
～非線形
グレースケールのパッチのＲＧＢ値と
輝度値をプロットし、逆関数を推定
 分光感度
一定波長間隔の単色光を用いて、
カメラ出力を計測、
輝度値との比をとることによる、
分光感度関数の作成
18
第７回色知覚
[email protected]
カラーキャリブレーション –２
 カラーモニタ(CRT)～加法混色
 ガンマ特性
L = cVγ（近似）を線形化～ガンマ補正
Ｌ：発光輝度、Ｖ：印加電圧、ｃ：定数、γ：2～3
ルックアップテーブルによりモニタのＲＧＢ値に変換
 蛍光体の色度
三刺激値を行列で座標変換 →
ルックアップテーブルによりモニタのＲＧＢ値に変換
19
第７回色知覚
[email protected]
ＣＶにおける色情報の取り扱い
領域分割：
ヒストグラム（１次元、２次元・・）利用
 Physics-Based Vision:
光の物理的反射モデルの構築
 色恒常性(color constancy):
シーン内の物体表面の分光反射率の推定
不良設定問題

20
第７回色知覚
[email protected]
１次元ヒストグラムを用いた領域分割

R.B.Ohlander et al.(1979)
1. 9個の特徴(R,G,B,I,H,S,Y,I,Q)の
ヒストグラムの山と谷を評価
2. 谷より分割の閾値を決定し、
対応する領域の切り出しを反復実行
21
第７回色知覚
[email protected]
領域分割の例（原画像）
22
第７回色知覚
[email protected]
領域分割の例（処理結果）
中間結果（Ｂ＝１９０で分割）
最終結果
課題：再帰的処理のため時間がかかる
23
分布推定による自動領域分割処理
（東，丸尾，渡邊）
24
屋外シーン(明度分布)
原画像
25
屋外シーン(明度分布・実行結果)
26
屋外シーン(色相分布)
原画像
27
屋外シーン(色相分布・実行結果)
28
考察(１)
☆明度分布を用いた自動領域分割・・・太陽の日照によって
明度範囲が変動したため、誤分割率が高くなった。
☆色相分布を用いた自動領域分割・・・色相情報のみを用い
るため、誤分割率は低かった。
☆近傍多数決法を用いることで、明度分布・色相分布共に
誤分割率が低くなった。
☆天候の変化や時間の変化による差はあまり見られなかった。
29
考察(２)
•明度分布を用いた自動領域分割のフレームレート・・・10.0FPS
•色相分布を用いた自動領域分割のフレームレート・・・8.0FPS
☆実時間で処理が行われていることを確認
以上より、画像認識においては
色相分布を用いた自動領域分割のほうが
明度分布を用いた自動領域分割より有効である
30
第７回色知覚
[email protected]
色彩検定
http://www.aft-jp.org/
Ａ・Ｆ・Ｔでは１９９０年からこの『色彩検定』を実施し、１９９４年にはその内容
が生涯学習の一環として評価され、文部省（現：文部科学省）認定の『技能検
定』となりました。現在、日本で唯一の省庁が認定する色に関する検定試験
です。すでに１０年を超える実績を誇り、年々増加する志願者数は２０００年で
累計３５万人をこえました。
従来から「感性」だけによるものと見られがちであった「色に関する知識や技
能」を理論的、系統的に学ぶことにより、誰もが「理論に裏付けられた色彩の
実践的活用能力」を身につけることができるのです。
色に関するスペシャリストのことを『カラーコーディネーター』という総称で呼ぶ
ことがありますが、これは国家試験のようなライセンスではありません。しかし、
『色彩検定』は「色に関する知識や技能」を社会的に評価する『尺度』として確
実に社会的な認知を得ています。
『色彩検定』にはその程度や難易度から３級・２級・１級と３つの級がありま
す。「ちょっと面白そうだな」と思った方は色の勉強をはじめるチャンスかもし
れません。まずは基礎の３級から色の世界を覗いてみませんか？
31