Diversidade cromática de cenários complexos digitalizados com imagiografia hiperespectral

Abstract

Os métodos utilizados presentemente na avaliação da qualidade de fontes luminosas apresentam grandes limitações, em particular, com o aparecimento de fontes luminosas baseadas em LEDs. Alguns dos métodos até agora apresentados (“Colour Rendering Index” - CRI, “Gamut Area Index” - GAI ou o “Colour Quality Scale” - CQS) incluem parâmetros que vão para além da capacidade de reprodução das cores, como, por exemplo, a diversidade cromática que são capazes de gerar. Apesar da diversidade de índices, estes não estão orientadas para a estimativa da diversidade cromática em cenários complexos. Além disso, estão vocacionados para observadores normais, não contemplando observadores com deficiências da visão das cores. O objectivo deste trabalho é estimar a diversidade cromática em cenas naturais complexas a partir de dados obtidos por imagiografia hiperespectral e utilizar imagens hiperespectrais de cenários naturais, pinturas artísticas e cenários de interior para estimar a influência da distribuição espectral de diferentes iluminantes na diversidade cromática de cenários complexos, para observadores normais e deficientes da visão das cores. Pretende-se assim propor um índice que permita auxiliar na escolha de iluminantes com aplicação específica. Verificou-se que a diversidade cromática de cenas naturais é substancialmente inferior à prevista pelo volume do sólido de cor-objecto e que o número de cores discerníveis é um bom indicador desta diversidade, permitindo avaliar a influência de lentes coloridas ou de iluminantes com diferentes distribuições espectrais, em cenários de grande complexidade, para observadores normais ou deficientes da visão das cores. Com base na estimativa da variação da diversidade cromática em cenários complexos, é possível apresentar um índice – o CDI (“Chromatic Diversity Index”) que avalia as alterações cromáticas em tais cenários complexos provocadas por diferentes iluminantes, utilizando um reduzido número de amostras coloridas (1269 amostras de Munsell), para observadores normais e deficientes da visão das cores. Estes resultados permitem sugerir a utilização de determinados iluminantes para a observação de pinturas artísticas e cenários de interior com o objectivo de aumentar a diversidade cromática, para observadores normais e deficientes da visão das cores, resultados que poderão ser do interesse de museus, galerias de arte e utilizadores de ambientes específicos onde a discriminação cromática seja importante.

The methods presently available to assess the quality of light sources have several limitations, in particular with the introduction of light sources based on LEDs. Some of the methods available (the Colour Rendering Index - CRI, the Gamut Area Index – GAI or the Colour Quality Scale - CQS) include in its computations parameters that extend the scope of the index beyond the colour reproduction capabilities as, for example, the colour gamut generated by the test illuminant. Although there are several indices they do not provide the assessment of the chromatic diversity on complex scenarios. Apart from this limitation they are only used with normal observers leaving aside the colour deficient observers. The purpose of this work was to estimate the chromatic diversity of complex scenes using data acquired using hyperspectral imaging and to use hyperspectral images of natural scenes, artistic paintings and indoor scenarios to estimate the influence on the chromatic diversity in complex scenes perceived by normal and colour deficient observers of illuminants with different spectral profiles. The aim is to present an index that will assist in the selection of illuminants for a particular task. It was found that the chromatic diversity of natural scenes is considerably inferior when compared to the expected result from the theoretical object colour volume and that the number of discernible colours is a good predictor of this diversity, enabling the estimate of the influence of coloured lens or illuminants with different spectral profiles on complex scenarios for normal and colour deficient observers. The Chromatic Diversity Index – CDI developed in the course of this work uses the computation of the chromatic diversity in complex scenarios to assess the chromatic changes induced by different illuminants by using a small set of coloured samples (the 1269 samples from the Munsell Colour Book), for normal and colour deficient observers. These results assist in the selection of an illuminant to view artistic paintings and indoor scenarios by proposing specific illuminants that will enhance the chromatic diversity of such scenes, not only for normal observers but also for colour deficient observers. The findings of this work could be of the interest of museums, art galleries or users of specific environments where chromatic discrimination is important.