Perturbações atmosféricas na perceção cromática de cenários naturais complexos

Abstract

A luz sofre dispersão e absorção quando atravessa as partículas da atmosfera, causando diminuição da visibilidade e da diversidade cromática, modificando o modo como um cenário ou objeto é percebido. Este efeito visual aumenta com a distância. No entanto, ainda está por descobrir que informação visual cromática pode ser recuperada a partir de imagens alteradas pelo efeito atmosférico. O objetivo principal deste estudo foi estimar de que forma estes efeitos são percebidos e reduzidos empiricamente pelo observador. Foi realizada uma experiência psicofísica para estimar a capacidade visual em recuperar o conteúdo cromático original de imagens complexas com simulações da influência do efeito atmosférico a diferentes distâncias de observação. Foram utilizadas onze imagens hiperespetrais de cenários naturais complexos e, para cada uma delas, as propriedades cromáticas foram simuladas considerando o efeito da atmosfera com a distância de observação deste -200 até 2000 metros. Os valores negativos implicam um aumento da saturação original, em cor e luminância. As imagens foram apresentadas num monitor CRT, calibrado em cor e luminância, em passos de 50 metros, num ciclo de apresentação infinito, considerando todas as imagens disponíveis para apresentação. Participaram 54 observadores jovens, saudáveis, sem alterações oculares ou anomalias visuais e com visão das cores normal. A tarefa do observador era selecionar uma imagem correspondente a uma distância de observação simulada através de um controlo remoto, de todas as imagens disponíveis. Na experiência 1 o observador deveria escolher a imagem que lhe parecesse mais natural e, na experiência 2, selecionar a que lhe parecesse não natural, partindo da imagem original, ou seja, encontrar a primeira imagem com alterações detetadas. Na experiência 1 os observadores escolheram com maior frequência a imagem correspondente à distância de observação simulada de -0,90 metros (± 5,39 metros). Na experiência 2, as distâncias de observação simuladas mais frequentemente selecionadas foram -145,77 (±77,13) e 218,47 (±25,97) metros, para diminuição e aumento da distância de observação, respetivamente. Os resultados obtidos sugerem que, apesar da degradação da diversidade de cor dos cenários naturais com o incremento da distância de observação, os observadores conseguem recuperar a informação cromática original com boa precisão.

Light undergoes scattering and absorption when it passes through atmosphere, decreasing the visibility and the colour diversity and changing the way a landscape or an object is perceived. This visual effect increases with the increasing distance of observation. Nevertheless, the visual chromatic information that can be recovered from images modified by the atmospheric effect is still unknown. The purpose of this study was to measure the influence of the atmospheric effects on viewing conditions and to verify if they could be empirically reduced by the observer. A psychological experiment was performed to estimate the visual ability to retrieve the original chromatic content of complex images simulated with the influence of the atmospheric conditions at several different distances of observation. Eleven hyperspectral images of complex natural scenes were used and for each one of them the colour properties were simulated assuming observational distances from -200 to 2000 meters. The negative values represented an increment of the original saturation, both in colour and luminance. The images were presented in a CRT monitor calibrated both in colour and luminance. Steps of 50 meters were used, in an infinite cycle of presentation considering all the available simulated images. 54 young and healthy observers with no ocular changes or visual abnormities and with normal colour vision participated in this experiment. The observers’ task was to select an image correspondent to a desired simulated distance by using a remote control. In experiment 1 the observer should choose the image that looked more natural and in experiment 2 the one that looked unnatural, starting from the original image. In other words, finding the first image with detected changes from the original one. It was found that most of the answers selected with higher frequency the image corresponding to the simulated distance of -0,90 meters (± 5,39 meters). On. The second experiment, they detected with higher frequency at simulated distances of -145,77 (±77,13) and of 218,47 (±25,97) meters, for decreasing and increasing distances of observation, respectively. The results seem to suggest that despite the damaged induced to the chromatic diversity of natural scenes with the increment of the observational distance, observers can retrieve the original chromatic information with good accuracy.