Методология оценки качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, доктор технических наук Полосин, Лев Леонидович

• Полосин, Лев Леонидович
• доктор технических наук
• 1997

Оглавление диссертации доктор технических наук Полосин, Лев Леонидович

Введение

Глава 1. Ограничения в использовании фотометрических величин и методов колориметрии при оценке качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами

1.1. Основные величины фотометрии

1.2. Методы колориметрии

1.3. Ограничения при применении основных величин фотометрии и методов принятой колориметрии для оценки качества воспроизведения цветных изображений

Выводы

Глава 2. Представление и количественная оценка цвета в

цветовой фотометрии

2.1. Аксиомы метрических векторных пространств

2.2. Характеристики преобразования откликов в зрительной системе

2.3. Представление цветов в метрическом векторном цветовом пространстве

2.4. Основные величины цветовой фотометрии

2.5. Измерение основных величин цветовой фотометрии

2.6. Основные законы уравнивания и сложения цветов

в цветовой фотометрии

2.7. Связь между координатами цветов в метрическом векторном цветовом пространстве и в международной системе цветовых координат

Выводы

Глава 3. Параметры цветного изображения и сенсорные характеристики их восприятия

3.1. Основные параметры цветного изображения

3.2. Сенсорные характеристики зрительной системы при восприятии цветовой яркости и цветовой амплитуды

3.3. Контраст и сенсорная характеристика его восприятия

3. 4. Сенсорные характеристики по четкости и резкости

3.5. Сенсорная характеристика зашумленности

3.6. Количественная оценка эффекта Гельмгольца -

Кольрауша в цветовой фотометрии

Выводы

Глава 4. Новый подход к интегральной оценке качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами

4.1. Фотометрическая точность воспроизведения цветных изображений

4.2. Оценка качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами по интегральной прозрачности

4.3. Усредненные контрастно-частотные характеристики оптикоэлектронной системы с дискретизацией

4.4 Качество воспроизведения цветных изображений оптико-электронной системой телевидения со

стандартными параметрами разложения

Выводы

Глава 5. Повышение качества воспроизведения цветных изображений новыми методами цветового кодирования сигналов и цветовой коррекции

5.1. Принцип постоянной яркости с векторным кодированием цветовых сигналов

5.2. Принцип постоянной цветовой яркости

5.3. Передача цветовых сигналов в оптико-электронных системах телевидения повышенной и высокой четкости

5.4. Экспериментальное исследование передачи цветовых сигналов по принципу постоянной цветовой яркости

5.5. Цветовая коррекция изображений по принципу постоянной цветовой яркости

Выводы

Глава 6. Повышение качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами увеличением четкости

6.1. Параметры оптико-электронных систем цветного телевидения высокой четкости

6.2. Цифровые параметры оптико-электронных систем цветного телевидения высокой четкости

6.3. Экспериментальная оптико-электронная система цветного телевидения повышенной четкости

6.4. Оценка качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронной системы телевидения высокой четкости

6.5. Сравнительная оценка качества воспроизведения изображений оптико-электронной системой высо-

кой четкости и кинематографической системой

Выводы

Заключение

Литература

Приложения

- 6 -

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И АББРЕВИАТУР

А - расстояние от наблюдаемого изображения до зрителя; Ас - амплитуда цвета;

Ак, Ас, Ав - амплитуды откликов цветовых каналов зрительной системы; Аг, Аё, Аь - составляющие амплитуд откликов в плоскости цветности;

, Акс_в, Акв_с - амплитуды откликов оппонентных каналов зрительной системы; В - обозначение синего цвета, цифровой поток; Вс - цветовая яркость;

Ве- плотность распределения энергетической яркости

излучения по длинам волн; ЬШ - спектральная характеристика чувствительности канала синего зрительной системы; С!,с2 - постоянные; С - обозначение цвета;

Е - освещенность, обозначение равноэнергетического белого цвета; Ее - энергетическая освещенность; Ек, Ес, Ев - цветовые сигналы; Еу - сигнал яркости; ЕН_У)ЕВ_У - цветоразностные сигналы; Ег, Её, Еь - первичные цветовые сигналы колориметра и

телевизионной камеры; е - энергетический индекс; Е - обозначение цвета; Г - частота;

- 7 -

:ГД - частота дискретизации; Гс - строчная частота; Гк - частота смены кадров; Гп - частота смены полей; С - обозначение зеленого цвета;

g - индекс, относящийся к зеленым цветам, коэффициент; ё(Х) - спектральная характеристика чувствительности ка

нала зеленого зрительной системы; Н - высота воспроизводимого изображения; 11 - высота кадра на фоточувствительной мишени; I - сила света;

1е - энергетическая сила света;

1С - ток сигнала;

К - контраст изображения;

К(Г) - контрастно-частотная характеристика;

Кт - максимальная спектральная световая эффективность;

к - относительный контраст изображения;

кф - формат кадра;

кГё> кеЬ- кгЬ - коэффициенты близости кривых спектральной чувствительности цветовых каналов зрительной системы;

кс - относительный цветовой контраст; кц - относительный контраст по цветности; Ь - фотометрическая яркость; М - увеличение, масштаб, глубина модуляции; т - число телевизионных линий, приходящихся на высоту кадра;

пс - число элементов изображения в строке; Р - мощность;

PÜ) - спектральное распределение мощности излучения; р - число разрядов квантования; q - качество;

R - основной цвет сложения красный; г - индекс, относящийся к красным цветам; г (А,) - кривая сложения основного цвета R; SB - ощущение цветовой яркости; SA - ощущение цветовой амплитуды; s - насыщенность; Тк - длительность кадра; Тс - длительность строки; Тас - активная длительность строки; Тп - длительность поля; t - переменная времени; U" - координата равноконтрастной системы; и - координата равноконтрастного графика, напряжение; V - потенциал, обьем; V" - координата равноконтрастной системы; V(X) - относительная спектральная эффективность монохроматического излучения для дневного зрения; v - координата цветности равноконтрастного графика,

скорость движения; W - энергия;

W" - координата равноконтрастной системы; w - белизна, кратность чересстрочного разложения; X - координата цвета в стандартной колориметрической

системе МКО 1931; Х0 - координата цвета в стандартной колориметрической системе МКО 1964;

х - координата цветности в колориметрической системе

МКО 1931, координата декартовой системы; х(Х),х0(Х) - кривые сложения колориметрических систем

МКО 1931 и МКО 1964; Y, Y0 - координаты цвета колориметрических систем МКО

1931 и МКО 1964; у - координата цветности в колориметрической системе

МКО 1931, координата декартовой системы; ут - координата цветности монохроматического излучения

колориметрической системы МКО 1931; уе _ координата цветности ахроматического излучения колориметрической системы МКО 1931; уШ,у0(Х) - ординаты кривых сложения в колориметрических системах МКО 1931 и МКО 1964; Z - координата цвета в стандартной колориметрической

системе МКО 1931, комплексное сопротивление; Z0 - координата цвета в стандартной колориметрической

системе МКО 1964; z - число строк, координата цветности в колориметрической системе МКО 1931, координата декартовой системы; za - активное число строк;

z0 - координата цветности в колориметрической системе МКО 1964;

ISO - международная организация по стандартизации; MPEG - экспертная группа по цифровой передаче телевизионных сигналов; MUSE - японская система телевидения высокой четкости; NTSC - стандартная телевизионная вещательная система;

РАЬ - стандартная вещательная телевизионная система; АЦП - аналогово-цифровой преобразователь; ГЦП - генератор цветных полос; ЕВС - европейский вещательный союз; КЧХ - контрастно-частотная характеристика; МККР - международный консультативный комитет по радио; МКО - международная комиссия по освещению; МСЭ - международный союз элетросвязи; МСЭ-Р - комитет по телевидению и радиовещанию международного союза электросвязи; ОИРТ - интернациональная организация радио и телевидения;

СЕКАМ - стандартная вещательная телевизионная система; ТВЧ - телевидение высокой четкости; ТПЧ - телевидение повышенной четкости; ТИТ - телевизионная испытательная таблица; ФСТР - федеральная служба телевидения и радиовещания России;

ЦАП - цифроаналоговый преобразователь; ЦВКУ - цветное видеоконтрольное устройство; а - угол в метрической системе цветовых координат; (3 - угол зрения телевизионной камеры; "У - коэффициент, характеризующий нелинейность амплитудной характеристики; А0 - отсчетный уровень при определении разрешающей

способности; АГ - полоса пропускания по частоте; 0 - угол между вектором цвета и вектором равноэнергети-ческого белого в метрическом цветовом пространстве;

- и -

X - длина волны;

г|) - отношение сигнала к шуму;

х - интегральная прозрачность;

тэ - время передачи элемента;

т( ) - спектральный коэффициент пропускания;

Ф - световой поток;

Фе - лучистый поток;

Ф - угол в плоскости цветности метрической цветовой

системы, фаза; у - частота;

ух,уу - пространственные частоты в 1/ мм; А - глубина модуляции; б - площадь поверхности;

бх,бу - среднеквадратичные отклонения положения кинокадра от номинального положения; со - круговая частота, телесный угол; о)хо)у - пространственные круговые частоты по горизонтали и вертикали; Ц - обозначение плоскости цветности.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методология оценки качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами»

- 12 -ВВЕДЕНИЕ

Совокупность технических средств для формирования цветных изображений, их оптико-электронного преобразования в электрические сигналы, обработки электрических сигналов, передачи сигналов по каналам связи и воспроизведения цветных изображений посредством электронно-оптического преобразования будем называть оптико-электронной системой передачи и воспроизведения цветных изображений. Наблюдение воспроизводимых цветных изображений осуществляется зрительной системой. Зрительную систему образует совокупность глаза, нервных сетей обработки и передачи зрительной информации и коры головного мозга. Глаз представляет собой часть зрительной системы, в которой происходит преобразование световых сигналов в сигналы нервной сети, формирующие в коре головного мозга зрительный образ.

Назначением оптико-электронных систем передачи и вое- ^ произведения цветных изображений является передача световых сигналов, несущих информацию об объекте. Световой сигнал, представленный в виде, удобном для восприятия зрительной системой, образует изображение. Изображения разделяются на монохромные, например черно-белые, и цветные.

Цветные оптические изображения объектов преобразуются в электрические сигналы, которые обрабатываются, записываются на носитель для его хранения, передаются по каналам связи или на носителе и преобразуются снова в световой сигнал в виде цветных изображений. Преобразование светового сигнала в электрический сигнал осуществляют различного рода фотоэлектрические преобразователи, к которым относятся телевизионные

передающие трубки и приборы с зарядовой связью. Электрические сигналы подвергаются различным преобразованиям и могут передаваться в различных диапазонах частот. Преобразование электрических сигналов в световые сигналы при воспроизведении изображений осуществляется с помощью кинескопов или других устройств воспроизведения.

В оптико-электронных системах обычно осуществляется дискретная по спектру, во времени и в пространстве передача цветных изображений. Она сопровождается искажениями, которые зависят от параметров системы, характеристик преобразования световых сигналов в электрические сигналы, характеристик передачи сигналов, а также характеристик преобразования сигналов в цветные изображения. Заметность искажений определяется характеристиками зрительной системы как оконечного приемника цветных изображений.

Повышение качества воспроизведения цветных изображений составляет центральную проблему развития и совершенствования оптико-электронных систем передачи и воспроизведения цветных изображений, к которым относятся телевизионные и видеосистемы вещательного телевидения, прикладные системы цветного телевидения, системы обработки цветных изображений, системы мультимедиа, системы электронного кинематографа, полиграфические электронные системы. Качество воспроизведения цветных изображений характеризует качество оптико-электронной системы.

Имеются следующие пути повышения качества воспроизведения цветных изображений в наиболее массовых вещательных оптико-электронных системах воспроизведения цветных изображений или близких к ним оптико-электронных системах телевиде-

ния:

- повышение качества воспроизведения изображений в действующих стандартах улучшением параметров оптико-электронной системы и устранением имеющихся искажений;

- разработка новых оптико-электронных систем воспроизведения цветных изображений повышенной и высокой четкости и качества с улучшенными параметрами.

В действующих оптико-электронных системах вещательного телевидения качество воспроизводимых цветных изображений еще не достигает того уровня, который заложен параметрами стандарта разложения, вследствие отклонения характеристик телевизионной аппаратуры, используемой при производстве программ и при доставке их зрителям, от необходимых для получения потенциального качества. Для контроля качества необходима сертификация технического качества телевизионной аппаратуры по производству телевизионных программ и контроль ее характеристик в процессе эксплуатации.

При разработке новых перспективных оптико-электронных систем цветного телевидения повышенной и высокой четкости, цифровых систем передачи цветных изображений со сжатием цифрового потока, систем мультимедиа и прикладных оптико-электронных систем возникает необходимость в количественной оценке достигаемого качества воспроизведения цветных изображений, получаемого зрителем, и оценке эффективности разрабатываемых систем.

В оптико-электронных системах цветные изображения объектов, характеризуемые многомерной плотностью распределения энергии, могут быть различными. Они имеют разнообразные пространственно-временные и оптические спектры. По воспроиз-

водимым цветным изображениям объектов трудно оценить качество оптико-электронных систем.

Для определенных изображений искажения, вносимые оптико-электронной системой, оказываются малы и воспроизводимое изображение может получить высокую оценку качества. На других изображениях могут наблюдаться заметные искажения и качество их воспроизведения оказывается невысоким. Судить о качестве воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами на основе экспертной оценки наблюдателями достаточно сложно, а определить количественные технические требования к характеристикам оптико-электронных систем и ее звеньев для получения минимальных искажений при воспроизведении реальных цветных изображений практически невозможно.

Другой подход к оценке качества оптико-электронных систем воспроизведения цветных изображений заключается в следующем. На основе характеристик восприятия световых сигналов строится модель их преобразования в зрительной системе. Эта модель описывается параметрами и характеристиками, которые идентичны параметрам и характеристикам телевизионных и видеосистем. Она включается последовательно с оптико-электронной системой передачи изображений в качестве оконечного устройства. Выбор унифицированных условий восприятия воспроизводимых изображений и условий восприятия световых сигналов объекта, использование идентичных характеристик системы передачи изображений и зрительной системы позволяют количественно оценить качество системы передачи изображений с учетом характеристик зрительного восприятия по единым частным, обобщенным или интегральным критериям качества.

Различные подходы к оценке качества воспроизведения

изображений развивались в работах отечественных и зарубежных ученых: О.Шаде, Я.А.Рыфтина, С. Б. Гуревича, М.В.Антипина, М.М. Мирошникова, H.Н.Красильникова, И. И.'Цуккермана, Р.Е.Быкова, М.А. Грудзинского, Б.С.Тимофеева, C.B. Новаковского, М.И. Кривошеева, О.Ф.Гребенникова, Л.И.Хромова, Б.В.Титкова, У.Прэтта, Б.М.Певзнера и других [1-34]. Разработанные для черно-белых телевизионных систем и изображений методы оценки качества по существу оказываются неприменимы при оценке качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами. Сложность оценки качества оптико-электронных систем воспроизведения цветных изображений обусловлена на тем, что рекомендованная Международной комиссией по освещению (МКО) колориметрия базируется на аффинных векторных пространствах, которые не являются метрическими [35-41]. По этим причинам существующая оценка качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами производится в основном методами субъективных экспертных оценок качества цветных изображений [24, 33, 34]. Методология оценки качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами не разработана. Если в стандартных системах вещательного цветного телевидения экспертная оценка позволяет экспериментально установить некоторые допуски на искажения характеристик системы, при разработке перспективных вещательных и прикладных оптико-электронных систем цветного телевидения субъективная экспертная оценка качества цветных изображений может производиться после ее реализации, то-есть требует больших затрат. Требования к параметрам разрабатываемой системы могут быть завышены и она будет обладать меньшей эффективностью, чем система с более низкими параметрами

разложения, реализующая более полно заложенные в нее возможности.

Целью диссертационной работы является разработка методологии оценки качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами и способов его улучшения.

Для разработки методологии оценки качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами решаются следующие задачи:

- доказательство возможности представления откликов в метрическом цветовом пространстве, определение метрической системы световых и цветовых величин цветовой фотометрии, методов их измерений и формулирование законов уравнивания и сложения цветов в цветовой фотометрии;

- определение основных параметров цветных изображений и систем, сенсорных характеристик их восприятия;

- разработку интегрального критерия качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронных систем по их характеристикам и характеристикам зрительной системы;

- определение условий фотометрически точного воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами и разработка новых методов цветового кодирования сигналов и их коррекции на основе принципа постоянной цветовой яркости;

- оценку повышения качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами при увеличении разрешающей способности, контраста и увеличении отношения сигнала к шумам.

Решение поставленных задач базируется на доказательстве корректности математического описания преобразований цветовых сигналов зрительной системы и оптико-электронных систем

передачи цветных изображений в метрических векторных пространствах, на анализе векторного и скалярного преобразования цветовых сигналов в цветовом метрическом пространстве, определении связи цветового метрического пространства с физическими параметрами светового излучения.

Проведенные экспериментальные исследования характеристик зрительной системы, моделирование новых принципов передачи цветовых сигналов и их экспериментальной оценка, разработка макетов, устройств, измерение их характеристик и использование на практике подтверждают теоретические исследования по разработке методологии оценки качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами и способов его улучшения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Цвет может быть представлен в виде вектора в метрическом векторном пространстве. Модуль цветового вектора равен векторной сумме трех векторов , модули которых пропорциональны амплитудам световых волн, преобразуемых в цветовых каналах зрительной системы. Углы между векторами определяются коэффициентами близости спектральных характеристик цветовых каналов зрительной системы, определяемых на основе неравенства Буняковского в гильбертовом пространстве эффективных световых излучений цветовых каналов зрительной системы при восприятии равноэнергетического белого света.

2. В метрическом векторном цветовом пространстве однозначно определяются основные метрические цветовые величины цветовой фотометрии, характеризующие восприятие светового излучения с различным спектральным составом: световой поток, сила света, цветовая освещенность, цветовая яркость, цвето-

вая амплитуда, насыщенность цвета, цветовой тон. Метрические цветовые величины, существующие фотометрические величины и координаты цвета в международной системе 1X1 связаны между собой. Величины цветовой фотометрии определяют параметры цветного изображения и оптико-электронной системы, характеризующие качество воспроизведения цветных изображений: цветовой контраст, четкость и резкость цветного изображения, зашумленность цветного изображения.

3. Точное воспроизведение цветных изображений оптико-электронными системами достигается при равенстве цветовых амплитуд, насыщенностей и цветовых тонов деталей объектов и их изображений, то-есть при фотометрически точном воспроизведении изображений. Оно реализуется выбором определенных спектральных характеристик оптико-электронного преобразования и матрицированием цветовых сигналов при их передаче и воспроизведении.

4. Качество воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами может быть выражено числовой оценкой интегральной прозрачности оптико-электронной системы, зависящей от ее контрастно-частотных характеристик, контраста и отношения сигнала к помехам, а также контрастно-частотных характеристик зрительной системы по каналу белого и оппо-нентным цветовым каналам. Оно имеет числовую шкалу от нуля до единицы, причем нулевое значение числовой шкалы определяется по допустимой вероятности правильного обнаружения типовых изображений в шумах, а единичному значению соответствует наблюдение объекта зрительной системой в комфортных условиях наблюдения. Искажения сигналов изображения при передаче по каналам связи ухудшают качество воспроизведения изображений

и учитываются коэффициентом ухудшения.

5. Качество воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами вещательного телевидения при принятых стандартами допусках на их отклонение составляет 0,35 - 0, 4 и может быть улучшено при передаче сигналов изображения цифровыми методами до 0,7 - 0,8 для расстояния наблюдения, равного шести высотам изображения. Дальнейшее повышение качества воспроизведения цветных изображений возможно при реализации фотометрически точного воспроизведения цветных изображений, увеличением числа строк разложения в два раза и увеличением сигнала к шуму до 65-70 дБ.

Основные результаты диссертационной работы получены при выполнении научно-исследовательских работ в соответствии с постановлением ГКНТ СССР N555 от 30.10.85 г., государственной научно-технической программой "Перспективные информационные технологии", постановлением СМ СССР N1474 от 30.12.88 г. и постановлением ГКНТ СССР N39 от 02.02.90 г.

- 21 -

Глава 1. ОГРАНИЧЕНИЯ В ИСПОЛЬЗОВАНИИ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И МЕТОДОВ КОЛОРИМЕТРИИ ПРИ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦВЕТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫМИ СИСТЕМАМИ

1.1. Основные величины фотометрии

Фотометрией называется измерение величин, характеризующих световое излучение по производимому им зрительному ощущению [35, 42]. В дальнейшем мы будем рассматривать фотометрию в условиях дневного освещения, когда реакция палочек не проявляется.

Зрительное ощущение в фотометрии учитывается через кривую относительной спектральной световой эффективности, или кривую относительной видности светло адаптированной зрительной системы. Наблюдатель, имеющий зрительную систему с кривой относительной спектральной световой эффективности приемника излучения, назван Международной комиссией по освещению (МКО) стандартным фотометрическим наблюдателем. Кривая относительной видности принята Международной комиссией по освещению в 1924 году по результатам измерений, проведенных различными методами, которые выполнили Кобленц и Эмерсон, а также Гибсон и Тиндаль [36]. Она представляет собой некоторую усредненную кривую, характеризующую восприятие нормальной светло адаптированной зрительной системы человека. Кривая относительной спектральной световой эффективности определена в поле зрения зрительной системы, равном 2 , которое соответствует угловому размеру желтого пятна в центре сетчатки. Кривая относительной видности нормируется относитель-

но своего максимального значения и имеет максимум, равный единице, на длине волны X = 555 нм, рис.1.1. Кривые относительной видности зрительной системы отдельных наблюдателей отличаются от усредненной кривой. Основной трудностью при измерении кривой относительной видности было устранение влияния цветовых различий чистых спектральных излучений на измерение кривой относительной видности. Кобленц и Эмерсон использовали при измерении относительной кривой видности метод мельканий, который основан на различии критической частоты мельканий для ахроматического и цветностных каналов зрительной системы. Полученные ими усредненные для 125 наблюдателей значения кривой относительной спектральной световой эффективности представлены в таблице П1.1 Приложения 1. Гибсон и Тиндаль использовали многоступенчатый метод измерения кривой спектральной световой эффективности при сравнении двух монохроматических излучений, которые отличались по длине волны на небольшую величину [36]. Значения измеренной по этому методу усредненной для 52 наблюдателей кривой спектральной световой эффективности также представлены в табл. П1.1 Приложения 1. Сопоставление этих кривых указывает на различное положение максимумов усредненных кривых спектральной световой эффективности, измеренных этими методами. В первом случае максимум располагается вблизи длины волны X = 557 нм, во втором случае максимуму соответствует длина волны, которая составляет примерно X = 552 нм. Различие это невелико и в принятой МКО кривой относительной видности стандартного фотометрического наблюдателя Ч(Х) максимум расположен на длине волны X = 555 нм, см табл. П1.1.

Стандартизация кривой видности позволила определить

Относительная кривая видности

Рис. I.I

Конус цветов по Э. Шредингеру

систему световых величин, способ их измерения и создать эталоны основной светотехнической единицы измерения. Основной фотометрической величиной является световой поток, который пропорционален потоку излучения в видимом диапазоне длин волн, оцениваемому в соответствии с кривой относительной световой спектральной эффективности зрительной системы стандартного фотометрического наблюдателя

го

Ф = кт/уа)Р(ш\, (1.1)

о

где Р(Х) - спектральная плотность энергетического потока излучения, Кт = 683 лм/Вт - максимальная световая спектральная эффективность на длине волны X = 555 нм.

Производными от светового потока являются следующие световые величины. Силой света I источника в некотором направлении называется величина, характеризующая световое действие источника в заданном направлении, равная отношению светового потока йФ, посылаемого источником в телесном угле йш в этом направлении, к этому телесному углу

I - йФ/йш. (1.2)

Освещенность Е представляет собой поверхностную плотность светового потока

Е = йФ/йб, (1.3)

где йб - элемент площади поверхности.

Она выражается через энергетическую освещенность по следующей формуле

00

Е = Кт/У(Ше (ШХ, (1.4)

о

где Ее(X) - спектральная плотность энергетической освещенности.

Фотометрическая яркость I представляет собой величину, характеризующую световую мощность излучения, равную отношению светового потока, переносимого излучением, к произведению площади нормального сечения светового пучка йбп и телесного угла йа) , в котором он распространяется

Ь = агФ/абпйы. (1.5)

Она связана с плотностью энергетической яркости излучения соотношением

00

Е = Кт/У(А,)Ье (А,)с1А,. (1.6)

о

Основной световой единицей, имеющей метрологический эталон, является единица силы света - 1 кандела, которая представляет силу света источника монохроматического излучения с длиной волны X = 555 нм, энергетическая сила света которого равна 1/683 Вт/ср-1.

Световой поток измеряется в люменах, причем за один люмен принят световой поток, который источник силы света в одну канделу, излучает в телесном угле в один стерадиан. Освещенность измеряется в люксах. За освещенность в один люкс

принимается освещенность участка поверхности площадью в один квадратный метр, когда на него падает световой поток в один люмен. Яркость измеряется в канделах на квадратный метр. Одна кандела равна яркости светящейся поверхности в том случае, когда его сила света в канделах численно равна площади его проекции в квадратных метрах на плоскость, перпендикулярную к направлению силы света.

Таким образом, в определение всех световых величин фотометрии входит кривая относительной световой эффективности, через которую устанавливается связь световых величин с соответствующими энергетическими величинами.

1.2. Методы колориметрии

Колориметрией называется измерение цвета, основанное на свойствах зрительной системы и выполняемое в соответствии с существующими международными соглашениями [35-41]. Согласно определению, данному в международном светотехническом словаре, издаваемом МКО, цвет в колориметрии определяется как трехмерная векторная величина, характеризующая световое излучения, визуально неразличимые в колориметрических условиях наблюдения, то-есть в таких условиях визуального сравнения, при которых любые световые излучения одинакового спектрального состава неразличимы зрительной системой [35]. Под цветовым ощущением, или воспринимаемым цветом понимается зрительное восприятие, позволяющее наблюдателю различать световые излучения, отличающиеся по спектральному составу, которые попадают в зрительную систему человека.

Основы учения о цвете и его связи со спектром светового

излучения заложены И.Ньютоном [43]. Введенное им представление цветов в круге используется до сих пор, хотя и не является стандартизованным. Основу колориметрии составляют законы Г.Грассмана, которые считаются аксиомами для цветового уравнивания, составляющего главный метод получения количественных характеристик цвета [44]. Эти законы формулируются следующим образом.

1. Для каждого цвета имеется другой цвет, который, будучи смешан с ним, дает бесцветное, то-есть ахроматическое световое излучение.

2. При смешивании двух цветов, каждый из которых имеет постоянный цветовой тон, постоянную интенсивность цвета и постоянную интенсивность белой составляющей в цвете, образуется множество однородных цветов. Эти цвета лежат на прямой, соединяющей два цвета при их представлении на плоскости или в пространстве.

3.Общая световая интенсивность смеси цветов равна сумме интенсивностей смешиваемых цветов.

Имеются также следствия из этих законов.

1.Если смешиваемые цвета одинаковы по зрительному ощущению, то смесь цветов создает такое же зрительное ощущение.

2.Если один из цветов смеси изменяется, а другой остается постоянным, то цвет смеси также меняется.

Эти законы обычно интерпретируются в современной литературе несколько отлично от формулировок Грассмана с учетом более поздних представлений о цвете [19,20, 35-39]. Грассман установил данные законы, исходя из экспериментальных исследований смешения цветов в цветовом круге Ньютона. Практически в одно время с публикацией Грассмана Д. Максвелл опублико-

- 28 -

вал правила смешения трех цветов в треугольнике [45].

Существенный шаг в теории цвета и его представлении в векторном пространстве был сделан Э.Шредингером [46]. Он предложил представлять цвета векторами в трехмерном векторном пространстве и формализовал законы векторного сложения цветов. Э.Шредингер ввел в колориметрию разделение на низшую метрику цветов и высшую метрику цветов. Низшая метрика цветов описывает общие законы смешения цветов и их представление в аффинном векторном пространстве. Под аффинными свойствами отображений в пространстве понимают такие свойства, которые не меняются при аффинном преобразовании. Общее аффинное преобразование выражается через линейное преобразование координат, при котором прямые переходят в прямые, плоскости в плоскости, порядок кривой или поверхности остается неизменным, причем координатные системы в общем случае являются косоугольными. В векторном пространстве линейному преобразованию координат соответствует выбор новых базисных векторов. Реальное векторное пространство цветов занимает конус с раствором менее 2Ж, так как интенсивность цветов положительна по определению. Также не определяется точное значение раствора угла конуса, которое не имеет аффинно-геометричес-кого смысла.

Спектральный конус чистых спектральных, или монохроматических цветов по Э.Шредингеру представлен на рис. 1.2. В качестве трех основных векторов выбирают три цвета, которые линейно независимы, то-есть ни один из них не может быть получен смешением двух других. В векторном пространстве такие вектора некомпланарны.

Согласно такому подходу любой цвет может быть представ-

лен в виде уравнения

сС = rR + gG + ЬВ , (1.7)

где С, R, G, В - единичные значения цвета С и его компонентов R, G, В; с, г, g, b - количество единиц цвета С и его компонентов R, G, В.

В качестве основных цветов R, G, В могут выбираться реальные монохроматические и немонохроматические линейно независимые цвета, основные возбуждения фоторецепторов зрительной системы или другие нереальные цвета, находящиеся вне конуса реальных цветов, например Fí , F2, F3, рис.1.2. Внутри конуса реальных цветов лежит белый цвет и все другие, включая чистые спектральные цвета. Три основных цвета и белый цвет определяют кривые сложения выбранной векторной колориметрической системы, определяющей конус реальных цветов. Для определения кривых сложения достаточно определить их для любых трех основных цветов. При выборе в качестве основных других цветов они могут быть пересчитаны согласно равенству

г(Ш + g(X)G + b(X)B = m (\)М + n(X)N + р(Х)Р (1.8)

где г (X), g(X), b(X) - спектральные кривые сложения прежних основных цветов R, G, В; т(Х), п(Х), р(Х) - спектральные кривые сложения новых основных цветов М, N, Р.

В основу экспериментальных кривых сложения в колориметрии приняты кривые сложения, полученные В.Райтом и И.Гилдом различными методами, рис. 1.3 [36]. В.Райт в качестве основных цветов использовал цвета монохроматических излучений с

Кривые сложения в системе 3

2,и

1,0

О

■1,0 -1,5

0,4 0,2

О

-и,1

1 / \ф) \

7 -фГ

400 435,о X ьии / / 546,1 ьии

Рис. 1.3 Удельные координаты в системе

Ш /

/ ^

400 500 / 600

X ш

700

X

нм

Рис. 1,4

длинами волн X = 650 нм, X = 530 нм и X = 460 нм. Угловой размер поля зрения при наблюдении соответствовал 2°х 2°в условиях темновой адаптации с яркостью полей сравнения Ь = 10 - 20 кд/м2. В эксперименте В.Райта участвовали 10 наблюдателей. И.Гилдом проводились эксперименты с семью наблюдателями в тех же условиях. Однако методика проводимых опытов была другой. В качестве основных цветов применялись немонохроматические цвета, выделяемые из эталонного белого излучения красным, зеленым и синим фильтрами.

Усредненные удельные координаты, полученные Б.Райтом и И.Гилдом, были рекомендованы МКО для колориметрии. Они пересчитаны в удельные координаты монохроматических цветов излучения ртути X = 700 нм, X = 546,1 нм, X = 435, 8 нм, рекомендованные МКО в 1931 году для унификации экспериментальных исследований кривых сложения зрительной системы, и приведены на рис. 1.4. Равноэнергетический белый цвет Е в колориметрической системе 1?, С, В равноотстоит от векторов основных цветов и находится в центре тяжести равностороннего треугольника, который образован пересечением цветовых координат единичной плоскостью, проходящей через единичные вектора 11?, 1С, 1В, рис. 1.5. Соотношение яркостей основных цветов при этом составляет Ьг : : Ьь = 1 : 4,5907 : 0,0601, где яркость выражается в фотометрических единицах. Для цветовых расчетов МКО в 1931 году рекомендовала колориметрическую систему X, У, 1, в которой для удобства расчетов все реальные цвета имеют положительные координаты, количественная характеристика цвета - яркость определяется одной координатой У, а координаты белого равноэнергетического цвета Е приняты равными и лежат в центре равностороннего треугольника, обра-

Кривая чистых спектральных цветов на единичной плоскости в системе RGB

Рис. 1.5

Кривая чистых спектральных цветов на единичной плоскости в системе X УН

зованного пересечением единичной плоскости и координат основных цветов, рис. 1.6. Кривые сложения х(Х), у (A,), z{\) стандартной колориметрической системы X, Y, Z изображены на рис. 1.7.

Высшая метрика цвета по Э.Шредингеру количественно оценивает восприятие цветов и их различие в равноконтрастных пространствах [46]. Подходы к построению равноконтрастных пространств в общем случае базируются на том, что пороговое цветовое различие является функцией координат двух цветов , х2 > х3, и Xj +dXi, х2 +dx2, х3 +dx3 и может быть выражено расстоянием, или линейным элементом трехмерного риманова пространства

ds2 = gudx^ + g22dx22 + g3 з dx3 2 +

+ 2g12dx1dx2 + 2g23dx2dx3 + 2g31dx3dx1, (1.9)

где коэффициенты g11( g22, g33, g12, g23, g31 являются функцией координат х1г х2, х3 [32].

Расстояние, или линейный элемент (1.9) задает метрику трехмерного равноконтрастного цветового пространства. При этом принимается, что большое цветовое различие можно измерить наименьшим числом пороговых цветовых различий при переходе от одного цвета к другому. Математически большое цветовое различие получается интегрированием линейного элемента вдоль геодезической линии, соединяющей два цвета. Малые цветовые различия, называемые пороговыми, могут рассматриваться как расстояния между векторами двух цветов в аффинном векторном пространстве при условии линейного приближения в ри-мановом пространстве. Они образуют пространственный эллипсоид ошибок в установлении колориметрического равенства, кото-

Оппонентные характеристики зрительной системы по джемисон и хурвич

1,0

0,5

О

-0,5

-1,0

Уе-В/^К 9 \ •

\ • \

400 \ j 500 / Pr-G 600

ф 1 V /

Рис. 1.8

- 35 -

рый при проекции на плоскость образует эллипс.

Существует большое число предложений по равноконтраст-ным пространствам, имеющим как проективную, так и нелинейную трансформацию конуса цветов колориметрической системы XYZ [37]. К их числу относятся равноконтрастные пространства Luv и Lab , рекомендованные МКО. Уравнения связи координат рав-ноконтрастного пространства Lab с координатами стандартной колориметрической системы XYZ выглядят следующим образом

L = 25(Y/Y0)1/3 - 16 (0 « Y0 « 100),

а = 500[(Х/Х0)173 - (Y/Y0)1/3], (1.10)

b = 200[(Y/Y0)1/3 - (Z/Z0)173].

Цветовые различия находятся по формуле

Е = [(ДЕ)2 + (Да)2 + (ДЬ)2]172, (1.11)

где Х0, У0, 10 - координаты белого цвета совершенного отражающего рассеивателя. Равноконтрастное пространство ЕаЬ имеет согласно (1.11) прямоугольные системы координат в евклидовом пространстве. Наряду с приведенными выше цветовыми пространствами развивается также подход к построению цветовых пространств, основанный на представлении белого цвета по оси, перпендикулярной плоскости цветности, в которой цвета располагаются в круге. Такое представление цветов используется в цветовом атласе Манселла, колориметрической системе Оствальда и в работах психофизиологов, занимающихся проблемами восприятия цвета [37, 47-52]. Достоинством этого подхода является определение таких общепринятых понятий как цве-

товой тон, насыщенность и субъективная яркость. Дальнейшее развитие теории в этой области базируется на оппонентной теории цветов Геринга-Мюллера, которая предполагает многоступенчатое преобразование откликов зрительной системы на цветовые стимулы, согласно которой отклики трех фоточувствительных рецепторов-колбочек в последующем образуют нейронные сигналы белого и сигналы двух оппонентных каналов цветности. Они передаются противоположными процессами возбуждения и торможения нервных клеток. Функции относительного спектрального распределения реакции оппонентных каналов зрительной системы были получены экспериментально методом констелляции малых цветовых различий Д.Джемисон и Л.Гурвич [53-56]. Они представлены на рис. 1.8. Третью ось цветового пространства Джемисон и Гурвич предполагают ахроматической, спектральная характеристика которой соответствует кривой относительной видности зрительной системы. Для этого пространства определен соответствующий линейный элемент, на основании которого выведены количественные характеристики различения цветов по цветовому тону и насыщенности [55]. Измайлов Ч.А. и Соколов E.H. разработали новый подход к построению цветового изотропного пространства, основанный на многомерном шкалировании цветовых откликов зрительной системы на цветовые стимулы в виде больших цветовых различий [47-50]. На основании оценок наблюдателей попарных различий между стимулами по специальным алгоритмам расчитывается положение точек откликов в цветовом пространстве. Преобразуя расположение точек откликов в пространство минимальной размерности таким образом, чтобы сохранялась монотонность соответствия расстояния между откликами зрительной системы, образуют пространство, которое

принимается евклидовым. По его осям отложены отклики ахроматического и оппонентных каналов, различия между которыми определяют восприятие зрительной системой различий цветовых стимулов.

Данный подход развивает оппонентную теорию цвета на основе векторных преобразований сигналов-откликов в нервной сети зрительной системы. На основании этого подхода была разработана сферическая модель цветоразличения в четырехмерном евклидовом пространстве, оси которого совпадают, по мнению авторов, с возбуждениями независимых оппонентных нейронов. Субъективные различия между цветами отображаются точками на поверхности четырехмерной сферы и оцениваются геодезическими расстояниями между ними [48].

В Международной комиссии по освещению имеется предложение ввести для цветовых расчетов ортогональную колориметрическую систему ЬМБ [57, 58]. Особенность системы заключается в том, что оси системы интерпретируются как яркости откликов трех фоточувствительных рецепторов зрительной системы, причем плоскости постоянной яркости параллельны единичной плоскости, проходящей через единичные значения координат ЬМБ, рис.1.9. Особенность системы ЬМБ состоит в том, что представляемые на диаграмме цветности в единичной плоскости красные, оранжевые и зеленые цвета оказываются сжатыми, а положение равноэнергетического белого прижато к точке прямой чистых спектральных цветов с длиной волны X = 570 нм. Синие цвета оказываются чрезмерно вытянутыми. Для упрощения цветовых расчетов прелагается отображать диаграмму цветности в квадрате со сторонами, равными единице. Это предложение развивает подход Д.Максвелла, а также Кенига и Дитеричи к

Система цветовых координат

£

1,0

о

\ \

\ \

\ \

к /

\ / \

/ \

\

\ к

\ \ \

М

/

\

Ч

1,0 I

Рис. 1.9

Удельные координаты физиологической системы по Е.Н.Юстовой

2,0

1,5

1,0

0,5

О

А

да) \ '/К

\ //Л

/

нм

41)0

ЬОО 600

Рис. 1Л0

700

представлению цветности в равностороннем треугольнике и к построению колориметрических векторных пространств, осями которого являются основные цвета возбуждения зрительной системы [45, 59].

В отечественной литературе колориметрическая система, в которой за основные цвета приняты возбуждения фоторецепторов зрительной системы, получила название физиологической цветовой системы [60 - 62]. Юстова E.H. предложила координаты основных цветов физиологической цветовой системы в стандартной колориметрической системе XYZ МКО 1931 и вычислила удельные координаты этих цветов. Они изображены на рис. 1.10. Результаты Юстовой E.H. считаются к наиболее достоверным по отношению к другим, полученным расчетным способом. По данным Юстовой E.H. связь удельных координат физиологической системы RGB с удельными координатами колориметрической системы XYZ выражается следующей системой уравнений

Г! (X) = 0, 318x00 + 0,754у(А,) - 0, 072z(X),

g! 00 = - 0, 463х(Х) + 1,374у()0 + 0, 089z (1), (1.12)

bt (X) = z (X).

Эти характеристики являются по существу характеристиками спектральной чувствительности трех фоторецепторов зрительной системы в условиях дневного зрения. Д.Уолд произвел прямые измерения спектральных чувствительностей трех типов фоторецепторов зрительной системы [63, 64]. Результаты измерений изображены на рис. 1.11. Они близки к спектральным характе-

Кривые спектральной чувствительности цветовых каналов

зрительной системы

0,75

0,50

и,25

О

да)

\у(х)

400

Я

нм

500 600

Рис. 1.11

700

Преобразование откликов зрительной системы по Э.Герингу

+ + г

+ г

+

+ г

В-Уе

Рис. 1.12

ристикам чувствительности фоторецепторов зрительной системы, полученных косвенными методами [37, 59 - 61].

Подход к определению характеристик цветового зрения на основе моделирования процесса восприятия светового излучения зрительной системой развивается в работах [48, 49, 65]. Он основан на использовании физиологической цветовой системы и на моделировании преобразования откликов зрительной системы. В предположении, что отклики зрительной системы образуют евклидову координатную систему, в работе [65] определены светлота, насыщенность и цветовой тон посредством операций над скалярными величинами.

1.3. Ограничения при применении основных величин фотометрии и методов принятой колориметрии для оценки качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами

Ограничения, свойственные стандартизованной фотометрии и принятой колориметрии, можно выявить, обратившись к основополагающим экспериментальным фактам, характеризующим преобразование откликов на цветовой стимул в зрительной системе. В колориметрии к таким фундаментальным фактам, которые многократно подтверждены экспериментально, можно отнести такие факты.

В условиях дневного светлоадаптированного зрения цветовые ощущения при воздействии светового излучения вызываются тремя откликами зрительной системы, которые возникают в результате фотохимических реакций в трех фоточувствительных рецепторах зрительной системы - колбочках. Чувствительность

фоторецепторов различна в видимой области спектра светового излучения. Имеются многочисленные экспериментальные психофизиологические исследования, подтверждающие трехкомпонент-ность дневного цветового зрения и наличие трех различающихся по спектральной чуствительности каналов зрительной системы [63, 64, 66, 67]. Каждый тип колбочек имеет особый, чувствительный к различным длинам волн светового излучения пигмент, выцветающий под действием света. Происходит гиперполяризация потенциала мембраны колбочки, то-есть он повышается, вызывая отклик в нейронной сети [67]. Спектрофотометрические измерения спектрального поглощения света колбочками, а также в целом отдельных фоточувствительных каналов зрительной системы проведены Брауном и Уолдом, Мак-Никола [64, 66]. Экспериментально измеренные кривые спектральной чувствительности фоточувствительных каналов зрительной системы показаны на рис. 1.11. Физиологи, психофизиологи и другие исследователи цветового зрения имеют экспериментальные и теоретические подтверждения трехкомпонентности цветового зрения, которая обсуждалась М.В.Ломоносовым и развивалась Юнгам и Гельмгольцем [68-70].

Другим установленным фундаментальным фактом, по нашему мнению, следует считать многостадийное преобразование цветовых откликов в зрительной системе, которое заключается в следующем. Три отклика, поступающие в нейронную сеть зрительной системы от трех фоточувствительных колбочек, преобразуются в три оппонентных сигнала. Один из сигналов образуется суммированием трех откликов с некоторыми весовыми коэффициентами, а два других, так называемых оппонентных сигнала, образуются суммированием двух откликов и вычитанием

третьего из этой суммы. Согласно имеющимся в современной физиологии зрительной системы представлениям фоторецепторы-колбочки в среднем слое сетчатки соединены с горизонтальными и биполярными клетками, которые через амакриновые клетки соединены с ганглиозными клетками [67]. С одной ганглиоз-ной клеткой имеется связь рецепторов с некоторой площади благодаря наличию горизонтальных клеток. Эта площадь образует рецептивное поле ганглиозной клетки. Ганглиозные клетки делятся на два вида: клетки с оп-центрами и клетки с оГГ-центрами. Первые ганглиозные клетки посылают импульсы в кору головного мозга, когда начинается воздействие света на сетчатку, а клетки второго типа посылают импульсы при отсутствии светового излучения. Рецептивное поле представляет собой совокупность рецепторов, посылающих нейрону сигналы через один или несколько синапсов. Стимуляция различных частей рецептивного поля дает качественно различные реакции. В случае оп-центра, возбуждающегося под действием света, периферия имеет тормозящую реакцию на действие света - оГГ-реак-цию и наоборот. Рецептивные поля соседних клеток также перекрываются. Были обнаружены клетки, которые стимулируются световым излучением широкого спектрального состав, клетки, имеющие тормозящую реакцию, а также четыре типа оппонент-но-цветовых клеток. Одним клеткам соответствовали рецептивные поля, центр которых состоял из возбуждающих синих или красных колбочек, в то время как более широкая область, включая периферию, получала тормозящие сигналы от желтых или зеленых колбочек. Другим клеткам соответствовали рецептивные поля с противоположными реакциями. Схему преобразования откликов зрительной системы согласно многостадийной теории Ге-

ринга-Мюллера можно представить в следующем виде, рис.1.12.

Третьим основополагающим экспериментально установленным фактом можно считать векторное сложение цветов, составляющее низшую метрику цвета. В настоящее время оно сомнению не подвергается. Представление цветов в векторном пространстве составляет основу всех колориметрических систем. Кроме того, можно считать достоверным фактом нелинейную зависимость откликов зрительной системы от интенсивности светового излучения, а также некоторые эффекты, возникающие при цветовом восприятии, например, эффекты Гельмгольца-Кольрауша, Бецоль-да-Брюкке, Бецольда-Эбнея [38, 71]. Эффект Гельмгольца-Кольрауша состоит в увеличении субъективной цветовой яркости с увеличением насыщенности цветов при постоянной фотометрической яркости. Эффект Бецольда-Брюкке описывает изменение цветового тона при изменении яркости цвета. Эффект Бецольда-Эбнея проявляется в изменении насыщенности цвета с изменением яркости. Данные эффекты в фотометрии и колориметрии не учитываются и относятся к психофизическим явлениям при восприятии цвета [71].

Исходя из указанных фундаментальных свойств зрительной системы, рассмотрим ограничения при применении основных величин фотометрии и методов принятой колориметрии для оценки качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами.

Определение световых величин в фотометрии предполагает линейную связь спектральных характеристик трех фоторецепторов зрительной системы и кривой относительной видности, то-есть фотометрическую яркость можно представить в виде суммы трех скалярных величин

Ь = Кт/Ве (Х)Ч(Х)йХ = Кт/Ве (X) [сггОО + с^(Х) + съЪ(Х)]йХ = йр

= 1Г + 1ё + 1Ь, (1. 13)

где Кт = 683лм/Вт - максимальная световая эффективность излучения,

Ве(X) - спектральная плотность энергетической яркости, то-есть лучистого потока в Ваттах на единицу площади и на единицу телесного угла в единичном интервале длин волн (Вт м"2ср-1м-1), У(Х) - относительная кривая видности зрительной системы,

г(Х), g{X), Ь(Х) - кривые спектральных чувствитель-ностей фоточувствительных рецепторов зрительной системы,

сг, сь - постоянные коэффициенты,

Ьг, Ьь - составляющие фотометрической яркости

светового излучения.

Линейная связь яркости и ее составляющих иллюстрируется эквивалентной схемой преобразования сигналов в зрительной системе, представленной на рис. 1.13.

Линейное скалярное суммирование составляющих яркости Ьг, Ьв, Ьь не учитывает тот факт, что отклики зрительной системы как основные цвета физиологической колориметрической системы необходимо суммировать векторно в том числе для рав-ноэнергетического белого цвета. Фотометрическое определение яркости не учитывает многостадийного преобразования цветовых откликов в зрительной системе, согласно которому при воспри-

Преобразование откликов зрительной системы в фотометрии

Рис. 1.13

Аффинные координаты

Рис. 1.14

ятии цвета помимо основного сигнала белого образуются два оппонентных цветовых сигнала. Для ахроматических белых, серых и черных цветов цветовые оппонентные сигналы отсутствуют. При восприятии насыщенных цветов сигналы в цветовых оппонентных каналах не равны нулю и несут значительную энергию о цвете. Фотометрическая яркость учитывает отклик только одного, ахроматического канала зрительной системы и поэтому не полностью характеризует восприятие цветов. Она также не учитывает нелинейность восприятия яркости. Для оценки субъективного восприятия яркости вводится понятие светлоты согласно высшей метрике цвета по Э. Шредингеру. Отсутствие прямой связи определения фотометрической яркости с векторным сложением цветов ведет в колориметрии к представлению цветов в аффинном векторном пространстве. Основные математические свойства цветовых аффинных пространств можно выразить следующими аксиомами [72].

1. Каждым двум точкам А и В в определенном порядке поставлен в соответствие вектор а = АВ и соответственно каждой точке А и вектору а поставлена в соответствие определенная точка В, для которой АВ = а.

2. Каждым двум векторам и поставлен в соответствие вектор, обозначаемый с = а + Ь, называемый суммой векторов, причем для любых трех точек А, В и С АВ + ВС = АС.

3. Сложение векторов коммутативно, то-есть а + Ь = Ь + с.

4. Сложение векторов ассоциативно, то-есть

(а + Ь) + с = а + (Ь + с)

5. Существует нулевой вектор 0 такой, что для всякого вектора а + 0 = а.

Если в пространстве выбрана точка 0, которую будем назы-

вать началом координат, то любая точка М этого пространства определяет вектор х = ОМ, который называется радиус-вектором этой точки.

6. Для всякого вектора а имеется противоположный вектор -а, для которого а + (-а) = 0.

Сумма а + (-Ь) называется разностью векторов а и Ь.

7. Каждому вектору а и каждому вещественному числу к, называемому скаляром, поставлен в соответствие определенный вектор Ь = ка, называемый произведением вектора а на число к. Если к = 1, то вектор не изменяется.

8. Умножение вектора на число дистрибутивно относительно как сложения чисел, то-есть (к + 1)а = ка + 1а , так и умножения чисел, то-есть к(а + Ь) = ка + кЬ.

9. Умножение на число ассоциативно, то-есть к. (1а) = (к1)а.

10. Существует ш линейно независимых векторов.

Линейно независимыми векторами называется линейная комбинация векторов

г = ка + 1Ь + тс, которая равна нулю только в том случае, если все координаты к, 1, ..., ш, равны нулю.

11. Вектора а, Ь, .. ., с, называются линейно зависимыми, если комбинация векторов г = ка + 1ь+.. . + гпс равна нулю, причем не все коэффициенты равны нулю.

Тогда каждый вектор с ненулевым коэффициентом может быть представлен в виде линейной комбинации отдельных векторов а = -1/к Ь - ... - т/к с.

Совокупность векторов согласно выше приведенной аксиоматике образует п-мерное аффинное пространство.

Если в аффинном пространстве начало координат находится в точке 0 и имеются базисные векторы е^, то радиус-вектор х = ОМ всякой точки можно записать в виде ОМ = , где числа X! являются аффинными координатами точки М, рис.1.14. В п-мерных аффинных пространствах определены аффинные преобразования, которые в общем виде можно записать выражением

х = Ах + а,

где А - линейный оператор, имеющий обратный оператор А-1. При аффинных преобразованиях плоскости переходят в плоскости, параллельные прямые переходят в параллельные прямые, сумма векторов в сумму соответствующих векторов, произведение векторов на вещественное число в произведение соответствующего вектора на то же число. Таким образом, аффинные преобразования каждую точку с координатами в некоторой системе аффинных координат переводят в точку с численно равными координатами в другой системе аффинных координат. Такие преобразования в низшей цветовой метрике, использующей представление цветов в аффинных векторных пространствах, ведут к необходимости применения при цветовых расчетах методов проективной геометрии.

Как следует из аксиом аффинного векторного пространства, в нем не предполагается сравнение длин различных векторов. Оно позволяет изучать лишь общие свойства фигур, не изменяющиеся при произвольном преобразовании систем координат. Скалярное произведение аксиомами аффинного пространства не определено. Понятия расстояния и угла отсутствуют. Аффинные векторные пространства, обладающие выше перечисленными свойствами, не являются метрическими и изотропными.

Оценку качества воспроизведения цветных изображений оп-

тико-электронными системами, сравнение по качеству оптико-электронных систем с различными характеристиками и параметрами удобно производить числами единой шкалы, которые получаются при функциональном преобразовании характеристик оптико-электронных систем. Например, резкость воспроизведения черно-белых изображений оценивается числами, которые определяются интегральным функциональным преобразованием характеристики передачи модуляции. Резкость воспроизведения цветных изображений также целесообразно оценивать числами одной шкалы, хотя она будет зависеть от резкости по яркости и цветности. Нахождение числовых оценок качества воспроизведения цветных изображений по характеристикам цветовых каналов оптико-электронной системы и характеристикам восприятия цветных изображений зрительной системы, корректное определение параметров цветного изображения и оптико-электронных систем, воспроизводящих цветные изображения возможно в метрическом векторном пространстве, в котором определено скалярное произведение и, следовательно, определены расстояния, углы, а также функциональные преобразования для получения числовых оценок.

Выводы

1. Существующая фотометрия количественно характеризует восприятие светового излучения зрительной системой суммарным откликом трех фоторецепторов в яркостном канале зрительной системы при линейном приближении. Фотометрические величины оценивают световую энергию при восприятии световых излучений различных цветов по отклику одного яркостного канала зри-

тельной системы и не учитывают отклики двух существующих оп-понентных цветовых каналов.

2. Принятая колориметрия основана на векторном представлении откликов зрительной системы и векторном сложении цветов в аффинном линейном векторном пространстве, которое не является метрическим. В нем не определено скалярное произведение и, следовательно, отсутствуют понятия расстояния и угла. Для цветовых расчетов используются специфические методы проективной геометрии. Равноконтрастные колориметрические пространства, получаемые нелинейным преобразованием аффинных координат, также не являются метрическими.

3. При определении световых и цветовых величин следует учитывать отклики как в канале яркости, так и в каналах цветности в процессе восприятия светового излучения зрительной системой, их нелинейное преобразование и векторное сложение.

4. В связи с этим возникает необходимость исследования возможности представления и количественной оценки цвета в метрическом векторном пространстве на основе анализа его свойств и экспериментальных данных о восприятии световых излучений зрительной системой.

Заключение диссертации по теме «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы», Полосин, Лев Леонидович

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Показано, что пространство эффективных световых излучений, преобразуемых в цветовых каналах зрительной системы в условиях дневного зрения удовлетворяет аксиомам метрического гильбертова пространства, в котором определено скалярное произведение. Введен коэффициент близости спектральных распределений эффективных световых излучений цветовых каналов зрительной системы при наблюдении равноэнергетического белого, что позволило определить углы между векторами, представляющими эффективные световые излучения цветовых каналов в метрическом векторном гильбертовом пространстве. Данные углы не изменяются в евклидовом векторном цветовом пространстве откликов цветовых каналов зрительной системы, возникающих в процессе нелинейного функционального преобразования эффективных световых излучений фоторецепторами. Проведены эксперименты, подтверждающие изотропность метрического цветового пространства.

2. Предложена система метрических световых и цветовых величин цветовой фотометрии, основанная на представлении цветов в метрическом векторном пространстве и нелинейном преобразовании откликов в зрительной системе, определены соотношения между величинами и методы их измерения. Система метрических величин включает в себя световой поток оптического излучения, воспринимаемого зрительной системой цветным, силу света, цветовую освещенность, цветовую яркость, цветовую амплитуду, насыщенность, цветовой тон. Предложены способы измерения цветовых величин.

3. Уточнены законы уравнивания и сложения цветов и их следствия, учитывающие представление цветов в метрическом векторном пространстве, разработана методика сложения цветов, заданных своими цветовыми амплитудами, цветовым тоном и насыщенностью.

4. На основе метрических световых и цветовых величин определены основные параметры цветных изображений и оптико-электронных систем воспроизведения цветных изображений. Получены сенсорные характеристики восприятия параметров цветных изображений, которые подтверждены экспериментальными исследованиями.

5. Определены условия фотометрически точного воспроизведения цветных изображений и способы их реализации. Они создают предпосылки для принятия единых цветовых параметров для оптико-электронных систем воспроизведения цветных изображений.

6. Сформулирован принцип постоянной цветовой яркости, предложен и экспериментально опробован на его основе метод передачи цветовых сигналов в оптико-электронных системах, при котором моноцветные изображения и моноцветные детали изображений воспроизводятся с полной четкостью. Экспериментальное исследование цветового кодирования цветовых телевизионных сигналов по принципу постоянной цветовой яркости моделированием на телевизионно-вычислительном комплексе с воспроизведением цветных изображений в стандарте с построчным разложением повышенной четкости, а также на макетах аналоговых цветовых кодера и декодера подтвердили выводы о повышении четкости цветных изображений при моноцветно -широкополосном ме

- 312 тоде передачи цветных изображений по принципу постоянной цветовой яркости в 2-4 раза. При цифровой передаче телевизионных сигналов одновременно сокращается скорость цифрового потока на 25%. Цветовые корректоры, использующие принцип постоянной цветовой яркости, показали в эксплуатации эффективность применения при телевизионной передаче кинофильмов и телевизионных программ.

7. Разработан интегральный критерий качества воспроизведения цветных изображений, учитывающий двумерные контрастно-частотные характеристики, контраст и отношение сигнала к помехам. Оценка качества воспроизведения цветных изображений оптико-электронными системами вещательного телевидения по интегральному прозрачности и показала, что качество воспроизведения в стандартных системах телевизионного вещания возрастает примерно в два раза при переходе к цифровому методу передачи телевизионных сигналов по каналам связи в вещательной системе. Введение телевидения высокой четкости с предложенными аналоговыми и цифровыми параметрами увеличивает качество воспроизведения цветных изображений в три раза при наблюдении изображений с расстояния, равного трем высотам изображения. Сравнение по интегральному критерию качества кинематографической системы с кинопленкой шириной 35 мм и телевизионной системы высокой четкости показывает, что качество воспроизведения цветных изображений телевизионной системы высокой четкости может быть выше качества воспроизведения цветных изображений кинематографической системы.

- 310 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Полосин, Лев Леонидович, 1997 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Schade O.H. Modern Image Evaluation and Television// Applied Optics.- 1964,- Vol. 3,- P. 17 - 21.

2. Schade O.H. An Evaluation of Photographic Image Quality and Resolving Power//J.SMPTE.-1964.- Vol.73.- P.81-120.

3. Schade O.H.Sr. Resolving Power Functions and Integrals of High-Definition Television and Photographic Cameras. A new Concept in Image Evaluation//RCA Review.- 1971.-Vol.32.- P. 657 - 708.

4. Schade O.H.Sr. Image Quality.A Comparision of Photographic and Television Systems//Published by RCA Laboratories. Princeton, New Yersey.- 1975,- P. 75.

5. Рыфтин Я.А. Телевизионная система,- M.: Советское радио, 1967,- 272 с.

6. Гуревич С.Б. Эффективность и чувствительность телевизионных систем, - М. ,Л. : Энергия, 1964,- 344 с.

7. Антипин М.В. Интегральная оценка качества телевизионного изображения,- Л.: Наука, 1970,- 165 с.

8. Иконика - новое направление в изучении изображений// Труды Государственного оптического института им. С.И. Вавилова,- Под редакцией д.т.н., проф. М.М.Мирошникова.-Л.,1979.

9. Иконика. Обработка и восприятие изображений// Труды Государственного оптического института им. С.И. Вавилова. -Под редакцией д.т.н., проф. М.М. Мирошникова,- Л., 1982.

10. Иконика. Книга 3: Зрительное восприятие изображений // Труды Государственного оптического института им. С.И. Вавилова. - Под редакцией чл.-корр. АН СССР М.М. Мирошникова.-

Л., 1984.

И. Иконика. Книга 4: Анализ и обработка изображений// Труды Государственного оптического института им. С.И. Вавилова. - Под редакцией чл.-корр. АН СССР M.М. Мирошникова. -Л., 1987.

12. Иконика. Книга 5: Регистрация, обработка и восприятие изображений//Труды Государственного оптического института им. С.И. Вавилова. - Под редакцией чл.-корр. АН СССР М.М. Мирошникова. - Л., 1988.

13. Иконика. Книга 6: Зрительное восприятие изображения // Труды Государственного оптического института им. С.И. Вавилова. - Под редакцией чл.-корр. АН СССР М.М. Мирошникова.-СПб., 1992.

14. Красильников H.H. Теория передачи и воспроизведения изображений.- М.: Радио и связь, 1986,- 248 с.

15. Лебедев Д.С.,Цуккерман И.И. Телевидение и теория информации.- М. ,Л. : Энергия, 1965.- 220 с.

16. Быков P.E., Гуревич С.Б. Анализ и обработка цветных и объемных изображений, - М. : Радио и связь, 1984,- 248 с.

17. Тимофеев Б.С.Автоматическая настройка телевизионных систем с помощью микро-ЭВМ. - М.: Радио и связь, 1988.- 160 с.

18. Брацлавец П.Ф., Росселевич И.А., Хромов Л.И. Космическое телевидение.- М.: Связь, 1973.- 248 с.

19. Новаковский C.B. Цветное телевидение. - М. : Радио и связь, 1975,- 376 с.

20. Новаковский C.B. Цвет в цветном телевидении.- М.: Радио и связь, 1986.- 288 с.

21. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. - М.: Мир,

1982. - ч. 1 и 2. - 790 с.

22. Гребенников О.Ф. Основы записи и воспроизведения

изображения.- М.: Искусство, 1982.- 240 с.

23. Комар В.Г. О квалиметрии киноизображений//Труды НИКФИ. - 1974,- вып. 74 - с. 5 - 17.

24. Певзнер Б.М. Качество цветных телевизионных изображений,- М.: Радио и свзь, 1988,- 224 с.

25. Теория и практика цветного телевидения/ под ред. П.В.Шмакова. - М.: Советское радио, 1982.- 662 с.

26. Телевидение/ под ред. В.Е.Джаконии.-М.:Радио и связь, 1986,- 456 с.

27. Цифровое телевидение/ под ред. М.И.Кривошеева.- М.: Связь, 1980,- 160 с.

28. Ангафоров А.П. Цветные кинескопы,- М.:Радио и связь, 1986,- 128 с.

29. Кустарев А.К. Колориметрия цветного телевидения.-М.: Связь, 1967.- 336 с.

30. Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений.- М.: Радио и связь, 1989.- 608 с.

31. Зубарев Ю.Б., Глориозов Г.Л. Передача изображений.- М.: Радио и связь, 1989.- 336 с.

32. Зусманович В. М. Свет и цвет в телевидении, - М. ,Л. : Энергия, 1964,- 248 с.

33. МККР. Рекомендация 500-3. Метод субъектвной оценки качества телевизионных изображений.

34. МККР. Рекомендация 710. Методы субъективной оценки качества изображений в телевидении высокой четкости.

35. Международный светотехнический словарь/под ред. Д.Н.

Лазарева, - M.: Русский язык, 1979.- 120 с.

36. Гуревич М.М. Цвет и его измерение, - М. ,Л. : Изд. АН СССР, 1950.- 268 с.

37. Джадд Д. Вышецки Г. Цвет в науке и технике.- М. : Мир, 1978.- 592 с.

38. Мешков В.В., Матвеев A.B. Основы светотехники/ ч.2.Физиологическая оптика и колориметрия. - М.: Энергоато-миздат, 1989.- 432 с.

39. Луизов A.B. Цвет и свет,- Л.:Энергоатомиздат, 1989.

- 256 с.

40. Шашлов Б.А. Цвет и цветовоспроизведение,- М.: Книга, 1986,- 280 с.

41. Артюшин Л.Ф. Основы воспроизведения цвета в фотографии, кино и полиграфии,- М.: Искусство,- 1970,- 548 с.

42. Гуревич М.М. Фотометрия/ Теория, методы и приборы. -Л.: Энергоатомиздат, 1983.- 272 с.

43. Ньютон И. Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света,- М.: ГИТТЛ, 1954,- 368 с.

44. Grassman H. On the Theory of Compaund Colour.Phil. Mag. 6- 1854,- Vol. 7,- P. 254 - 265.

45. Maxwell J. On the Theory og Compaund Colours and the Relations of the Colours of the Spectrum//Proc. Roy. Soc., London.-1860.- B. 10.- P. 404 - 409.

46. Schroedlnger E. Grundlinien einer Theory der Farbenmetrik Im Tagessehen//Ann. der Physik.- 1920,- Bd.63.-S.397-

- 456, 489 - 520.

47. Соколов E.H. Психофизиология цветоощущения//Вопросы психологии, - 1977,- N5,- С. 98 - 104.

48. Измайлов Ч.А. Сферическая модель цветоразличенияю.-М. : Изд. МГУ, 1980,- 172 с.

49. Соколов Е.Н., Измайлов Ч.А. Цветовое зрение.- М.: Изд. МГУ, 1984.- 176 с.

50. Измайлов Ч. А., Соколов Е.Н., Черноризов A.M. Психофизиология цветового зрения. М.: Изд.МГУ, 1989.- 176 с.

51. Кравков С.В. Глаз и его работа. - М. : Изд. АН СССР, 1950,- 532 с.

52. Кравков С. В. Цветовое зрение. - М. : АН СССР, 1951.175 с.

53. Jameson D., Hurvich L. Some Quantitative Aspects of an Opponent-Colors Theory. 1.Chromatic Resposes and Spectral Saturation//J. Opt. Soc. Am.- 1955,- Vol. 45,- P. 546 - 552.

54. Hurvich L., Jameson D. Some Quantitative Aspects of an Opponent-Colors Theory.2.Brightness, Saturation and Hue in normal and Dichromatic Vision//J. Opt. Soc. Am.- 1955.-Vol 45,- P. 602 - 616.

55. Hurvich L., Jameson D. Some Quantitative Aspects of an Opponent-Colors Theory.4.A Psychological Color Specification System//J. Opt. Soc. Am.- 1956.- Vol. 46,- P. 416 -421.

56. Hurvich L., Jameson D. An Opponent-Process Theory of Color Vision//Psychol. Review.-1957.- Vol.64.- P. 384-404.

57. Mac-Leod D., Bointon R. Chromaticity Diagram Showing Cone Exitation by Stimuli of Equal Luminance// J.Opt.Soc.Am.-1979,- Vol. 69. - P. 1183 - 1186.

58. Vienot F., Bretel H. Vers une colorimetrie physio-logique//L'Onde Electrique.- November-December 1991.- Vol.71. - N6.- P. 7 - 12.

59. Koenlg A., Dieterici С. Ueber die Empfindlichkeit des normales Auges fuer Wellenlaengenunterschiede des Lichtes// Ann. der Physik.- 1884,- B. 22.- S. 579.

60. Гуревич M.M. Возможная форма кривых чувствительности трех приемников глаза//Проблемы физиологической оптики. -1947. - N4. - 1948. - N6.

61. Юстова E.H. Спектральная чувсвительность приемников глаза// Доклады АН СССР.- 1950,- Т.74,- N6.- С. 1060 - 1072.

62. Юстова E.H. Таблицы основных колориметрических величин. - М.: Изд. Комитета стандартов, мер и измерительных приборов, 1967,- 35 с.

63. Wald G. The Receptor of Human Color Vision//Science. - 1964,- Vol. 145,- P. 1007 - 1016.

64. Brown P., Wald G. Visual Pigments in Single Rods and Cones of the Human Retina// Science.- 1964. - Vol.144.-P. 45 - 49.

65. Шкловер Д.А. Моделирование процесса цветового зрения у человека// Проблемы физиологической оптики.- 1969.- Т.15.-С. 8 - 18.

66. Mac Nichol Е. Retinal Mechanisms of Color Vision// Vis. Res.- 1964,- Vol.4. - N1, 2 - P. 119.

67. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. - M. : Мир, 1990.-240 с.

68. Ломоносов М.В. Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее, июля 1 дня 1756 г. говорен-ное./ Избранные философские произведения.- М.: Госполитиздат, 1950,- С. 282 - 305.

69. Young Т. On the Theory of Light and Colours// Lectures in Naural PHilosophy, London.- Vol.2.- 1807.

70. Helmholtz H. Ueber die Theorie der Zusammengesetzten Farben// Poggendorfs Ann. - 1852,- B. 87.- S.45.

71. Пэдхем 4., Сондерс Дж. Восприятие света и цвета.-М. : Мир, 1978, 256 с.

72. Розенфельд Б.А. Многомерные пространства.- М.: Наука, 1966,- 648 с.

73. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа.-М.: Наука, 1972,- 496 с.

74. Полосин Л.Л. Цветовой контраст изображения// Цветовоспроизведение в кинематографических системах.- Сборник научных трудов ЛИКИ. - Л., ЛИКИ, 1984,- С. 3 - 19.

75. Полосин Л.Л. Качественные показатели цветного изображения,- Л.: ЛИКИ, 1984,- 54 с.

76. Полосин Л.Л. Представление цветов в метрическом пространстве// Фотометрия и ее метрологическое обеспечение.-Тезисы докладов 6-ой Всесоюзной научно-технической конференции. - М. : ВНИИОФИ, 1986,- С. 180.

77. Полосин Л.Л. Новый подход к определению метрического цветового пространства//Техника средств связи.- Серия "Техника телевидения.- Л.: ВНИИТ, 1991. - С. 3 - 12.

78. Полосин Л.Л. Функции относительной спектральной световой эффективности цветовых каналов зрительной системы// Тезисы докладов 11-ой научно-технической конференции " Фотометрия и ее метрологическое обеспечение". М.: ВНИИОФИ, 17 -18 декабря 1996.- С. 29.

79. Stiles W. The Determination of the Spectral Sesiti-vities of the Retinal Mechanisms by Sensory Methods// Ned.T. Natuurk. - 1949,- V. 15. - P. 125.

80. Pitt F. H. G.// Proc. Roy. Soc.- London. - 1944.-B.132. - P. 106.

81. Орловский E.Jl. и др. Теоретические основы электрической передачи изображений. Под ред. А.В.Таранцова.- М.: Советское радио, 1962. Ч. 1 - 726 е., ч. 2 - 400 с.

82. Stevens J.С., Stevens S.S. Brightness Function: Effect of Adaptation//J. Opt. Soc. Amer.-1963,- Vol.53.-P.375.

83. Полосин Л.Л., Шурбелев П.А., Огаджанянц С.И. Экспериментальное исследование характеристики "яркость - светлота" зрительного анализатора для цветного изображения// Фотометрия и ее метрологическое обеспечение,- Тезисы докладов 6-ой Всесоюзной научно-технической конференции.- М.: ВНИИО-ФИ, 1986.- С. 189.

84. Полосин Л.Л.,Шугалей С.М. Сенсорная характеристика "цветовая яркость - светлота" зрительной системы в телевизионных условиях наблюдения// Тезисы докладов 50-й юбилейной научно-технической конференции, посвященной 100-летию изобретения радио,- Санкт-Петербург: Санкт-Петербургское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи имени А.С.Попова, 1995,- С. 38 - 39.

85. Антипин М.В., Косарский Ю.С., Полосин Л.Л., Таранец Д.А. Кинотелевизионная техника,- М.: Искусство, 1984.- 188 с.

86. Гранрат Д. Роль моделей зрения в обработке изображений// ТИИЭР, 1973,- Т. 69.- N5,- С. 65 - 77.

87. Полосин Л.Л. Цветовая фотометрия световых излучений// Фотометрия и ее метрологическое обеспечение.- Тезисы докладов 10-ой Всесоюзной научно-технической конференции.-М. : ВНИИОФИ, 1994.- С. 31.

88. Полосин Jl. Jl. Основные величины цветовой фотометрии// Тезисы докладов симпозиума "Прикладная оптика - 94".- Санкт-Петербург, 15-18 ноября 1994,- С. 108.

89. Polosin L.L. Colour Photometry by Image Optical Processing// Second International Conference on Optical Information Processing: Advance Technical Program and Abstracts/St. Petersburg, St.Petersburg State Academy of Aerospace Instrumetation, 17-20 June 1996.- P. 76.

90. Polosin L.L. Colour Photometry by Image Optical Processing // Proceeding of the SPIE.- 1996.- Vol. 2969.-

P. 655 - 658.

91. Способ измерения цветовых величин в фотометрии и колориметрии. Патент N2087879, 1997 / Полосин Л.Л.(РФ).

92. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов.- М.: Советское радио, 1970,- 376 с.

93. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов,- М.: Советское радио, 1973,- 312 с.

94. Кривошеев М.И., Кустарев А.К. Цветовые измерения.-М.: Энергоатомиздат, 1990. - 240 с.

95. Антипин М.В., Полосин Л.Л. Функциональные показатели качества телевизионного изображения// Запись звука и изображенияю.- Труды ЛИКИ,- Л., 1980.- С. 170 - 174.

96. Полосин Л.Л. Параметры цветного изображения в метрическом цветовом пространстве // Тезисы ВНТК НТО РиЭС им. А.С.Попова "Проблемы и перспективы развития телевидения". М.: Радио и связь, 1991. - С. 30.

97. Polosin L.L. Parameters of the Image in the Metric Colour Space//Technical Program and Abstracts. International

Conference on Optical Information Processing. - St. Petersburg, 2 -7 August 1993.- P. 107.

98. Полосин Jl. Jl. Параметры цветного изображения//Тезисы докладов 50-й юбилейной научно-технической конференции НТО РЭиС им. А.С.Попова. - Санкт-Петербург. - 1995,- С. 38.

99. Lowry Е.М. Some experiments with binocular and monocular vision // JOSA, 1929,- Vol. 18.- N29.

100. Вавилов С. И. Микроструктура света, - М.: Изд. АН СССР, 1950. - 198 с.

101. Глезер В.Д., Цуккерман И.И. Информация и зрение.-М,- Л.: Изд. АН СССР, 1961. - 184 с.

102. Melwig R. Apres-deman, Г image a haute definition// L'echo des RECHERCHES.- 1986.- N126.- P. 9-20.

103. Полосин Л.Л. Об аппроксимации характеристики "яркость-светлота" цветового канала зрительной системы//Оте-чественная кинотехника, современные методы и аппаратура фильмопроизводства.-Сборник трудов ЛИКИ.- Л.:1983.-С.55- 61.

104. Schade О.Н.Optical and Photoelectric Analog of the Eye//J0SA.- 1956.- Vol. 46,- N9.- P. 721 - 739.

105. Robson J.G. Spatial and Temporal Contrast-Sensitivity Functionsof the Visual System// JOSA.- 1966,- Vol. 56.-N8,- P. 1141 - 1142.

106. Островская M.А.Частотно-контрастная характеристика глаза// ОМП. - 1969,- N2. - С. 45 - 54.

107. Артемьев Ф.Д., Грудзинский М.А., Шостацкий Н.Н. К вопросу о выборе формата кадра в видеотелефоне// Техника средств связи.- Серия "Техника телевидения". - 1976.- Вып. 1. С. S1 ~~ ¿35.

108. Грудзинский М.А. Оптические методы оценки качества изображений при ограничении спектра пространственных частот// Техника средств связи.- Серия "Техника телевидения". - 1976.-Вып. 1. - С. 86 - 91.

109. Цуккерман И.И., Шостацкий H.H. Анизотропия пространственно-частотной характеристики зрения// Физиология человека. - 1978,- Т. 4,- N1.- С. 17 - 20.

110. Антипин М. В., Блюмберг М. И., Кузнецова А. J1. Визуальная оценка киноизображения по резкости и зернистости// Техника кино и телевидения. - 1979. - N3. - С. 3 - 10.

111. Полосин JI.J1. Количественная оценка эффекта Гель-мгольца - Кольрауша//Цветовоспроизведение в кинематографе. -Труды ЛИКИ, - Л.: ЛИКИ, 1984. - С. 50 - 53.

112. Нюберг Н.Д. Теоретические основы цветной репродукции.- М.: Советская наука, 1948,- 176 с.

ИЗ. Полосин Л. Л. Принцип передачи постоянной цветовой яркости в телевидении//Телевизионная техника и связь. Санкт-Петербург: НИИТ, 1995. - С. 28-37.

114. Полосин Л.Л. Цветовая фотометрия в телевидении// 50-й научно-технической конференции ГУТ имени профессора М. А. Бонч-Бруевича. - Тезисы докладов,- С. - Пб.,1997.- С. 82.

115. Полосин Л.Л. Перспективные телевизионные системы в новых информационных технологиях// Материалы 13-го научно-технического семинара "Статистический синтез и анализ информационных систем".- Рязань, 1994. - С. 91.

116. Polossin L.L. Harmonisierung der Multimediafarben-wandlung. ITG-Fachbericht, 136. Multimedia: Anwendungen, Technologie, Systeme; Vortraege des 6.Dortmunder Fernsehse-

minars vom 4. bis 6.October 1995//VDE -VERLAG GMBH, Berlin, Offenbach.- S. 227 -230.

117. Проектирование оптических систем. Под редакцией Р. Шеннона, Дж. Вайанта. М.: "Мир", 1983. 430 с.

118. Пейсахсон И.В., Черевко Т.А. Численные методы оценки качества изображения для оптических систем, работающих в широкой области спектра//0МП.- 1987,- N5,- С. 51 - 57.

119. Гуревич С.Б. Теория и расчет невещательных систем телевидения. "Энергия", J10, 1970.- 236 с.

120. Полосин Л.Л. Интегральная оценка качества воспроизведения цветных изображений// Телевидение и видеотехника, Теория и практика. Сборник научных трудов под ред. д.т.н. проф. Тимофеева Б. С. С. - Пб. : ПААП, 1996.- С. 28 - 35.

121. Полосин Л.Л. Оценка качества воспроизведения цветных изображений по интегральной прозрачности// Тезисы докладов конференции "Прикладная оптика - 96".- Санкт-Петербург, 1996. - С. 314.

122. Полосин Л.Л. Усредненная пространственно-частотная характеристика системы передачи изображений с дискретизаци-ей//Исследование преобразований изображения и звука в сквозном кинематографическом процессе. Труды ЛИКИ. - Л.: ЛИКИ, 1982. - С. 106 - 112.

123. Манцветов A.A., Полосин Л. Л., Семенов В.Н., Эйс-сенгардт Г.А. Измерение параметров устройств отображения информации камерами на основе матричных ПЗС с переменной апертурой/тезисы докладов Всероссийского межведомственного научно-технического семинара "Сертификация средств отображения информации",- С.-Пб., 30 июля - 2 августа 1996. - С. 36-37.

124. МККР. Рекомендация 654. Субъективное качество телевизионных изображений в зависимости от основных искажений аналогового полного телевизионного сигнала.

125. Мандражи В.П., Полосин Л.Л., Рыфтин А.Я. О выборе числа строк разложения телевизионной камеры с накоплением// Техника кино и телевидения. - 1980. - N11. - С. 46 - 50.

126. Рыфтин Я.А., Полосин Л.Л. О наблюдении активной части электронного пучка в трубках с накоплением зарядов// Техника кино и телевидения. - 1965. - N10. - С. И.

127. Полосин Л.Л. О влиянии относительного тока пучка и смещения строк на разрешающую способность трубок с накоплением зарядов//Вопросы радиоэлектроники.- Серия " Техника телевидения". - 1966. - N2. - С. 47 - 56.

128. Полосин Л.Л., Сидоркин В.П. Продольные и поперечные характеристики трубки с накоплением// Техника кино и телевидения,- 1968,- N3,- С. 58 - 59.

129. Полосин Л.Л. О влиянии пульсации- адаптации пятна на разрешающую способность трубки с накоплением при малых отношениях сигнал - шум// Вопросы помехоустойчивости и оценки искажений сигнала в радиотехнических системах.- Труды РРТИ.

- Рязань, 1969. - Вып. 17. - С. 237-247.

130. Полосин Л.Л. Переходные процессы при коммутации зарядного рельефа с различным контрастом в передающей трубке с накоплением//Электронная техника, сер. 4 "Электронно-лучевые и фотоэлектроные приборы",- 1970,- Вып. 2. - С. И -19.

131. Полосин Л.Л. О передаче точечных объектов трубками с накоплением зарядов//Вопросы помехоустойчивости и разрешающей способности радиотехнических систем.- Труды РРТИ.- Ря-

зань, 1972. - Вып. 33. - С: 163 - 170.

132. Полосин Л.Л. О влиянии относительного смещения строк на переходные процессы при коммутации зарядного рельефа в трубке с накоплением// Вопросы помехоустойчивости и разрешающей способности радиотехнических систем,- Труды РРТИ. - Рязань, 1973. - Вып. 45. - С. 28 - 35.

133. Венедиктов Н.Я., Полосин Л.Л., Фурман А.И. Координатные смещения видеосигнала от точечных объектов в передающих трубках типа супервидикон// Тезисы докладов 7-й Всесоюзной НТК по ЭЛП и ФЭУ.- М. , 1978. С. 11.

134. Полосин Л.Л., Рыфтин А.Я. О расчете тока сигнала трубки с накоплением от движущихся точечных объектов// Техника средств связи,- Серия "Техника телевидения",- 1978.- Вып. 4. - С. 47 - 54.

135. Полосин Л.Л., Рыфтин А.Я. Параметры видеосигнала от движущихся точечных объектов// Техника средств связи. - Серия "Техника телевидения".- 1978. - Вып. 5. - С. 35 - 42.

136. Полосин Л.Л., Серебряков В.П., Соколов Ю.П. Об измерении искажений в телевизионном тракте синусквадратичным импульсом длительностью 20Т с высокочастотным заполнением// Вопросы помехоустойчивости и оценки искажений сигнала в радиотехнических системах.- Труды РРТИ. - Рязань, 1969. - Вып. 17. - С. 196 - 221.

137. Устройство для измерения геометрических параметров изображения. А.С.N2065981,1974/Полосин Л.Л.,Фурман А.И.(СССР).

138. Передающая телевизионная трубка. A.C. N577847, 1977/ Полосин Л.Л. (СССР)

139. Устройство для измерения геометрических параметров

изображений.А.С.N595878,1979/Полосин Л. Л., Фурман А. И. (СССР).

140. Передающая телевизионная камера. A.C. N720803, 1980/ Полосин Л.Л. Лобов H.H., Оборин В.Н. (СССР).

141. ГОСТ 19871-74 "Тракты телевизионные вещательные цветного изображения. Каналы изображения аппаратно-студйного комплекса и передвижной телевизионной станции. Основные параметры. Методы измерений."/ Государственный комитет стандартов Совета министров СССР, Москва.

142. Kauff P., Schaefer R., Onokov I., Polossln L.L. New Method of TV Signals Colour Coding./ Abstracts of Conference on High Definition Video.- Berlin.- 1992. - S. 41.

143. Способ передачи цветовых сигналов. Патент N2024216, 1995/ Полосин Л.Л. (РФ).

144. Loughlin B.D. Recent Improvments in Band-Shared Simultaneouse Color Television System//Proceeding IRE.- 1951. - Vol. 39.- N10.- P. 1264 - 1279.

145. Lang H. 40 Jahre Farbfernsehen nach dem Prinzip der konstanten Luminans// Fernseh- und Kino-Technik.- 1995.-N1-2,- S. 35 - 40.

146. Полосин Л.Л. Передача ТВ сигналов на основе принципа постоянной цветовой яркости// Тезисы докладов 49-й научно-технической конференции СПбГУТ им. проф. М.А.Бонч-Бруе-вича. - Санкт-Петербург, 1996. - С. 54.

147. Полосин Л.Л., Шугалей С.М. Методы и устройства цветокоррекции в телевизионной аппаратуре// Техника кино и телевидения. - 1991. - N8. - С. 23-31.

148. Способ и устройство цветокоррекции. A.C. N1823151, 1993 / Полосин Л.Л., Шугалей С.М. (СССР).

149. Полосин Jl. Jl., Шугалей C.M. Оперативная студийная цветокоррекция цветных отреставрированных фильмокопий//Проб-лемы развития техники и технологии кинематографа. Сборник научных трудов СПИКТ.-Санкт-Петербург: 1995.- С.126-131.

150. ГОСТ 21879-88 "Телевидение вещательное. Термины и определения"/ Государственный комитет СССР по стандартам, Москва.

151. Полосин J1.J1., Шкуто Е.Ф. Формат кадра телевизионной системы высокой четкости для кинематографа//Запись звука и изображения. - Труды ЛИКИ. - Л.: ЛИКИ, 1982,- С. 137 - 140.

152. Антипин М.В., Полосин Л.Л. О требованиях к параметрам телевизионной системы высокой четкости для кинематографа// Техника кино и телевидения. - 1984,- N 1.- С.14 - 20.

153. Антипин М.В., Полосин Л.Л.Телевизионные системы высокой четкости для электронного кинематографа. Госкино СССР. - Москва, 1986.- 52 с.

154. Росселевич И.А., Борисов A.A., Полосин Л.Л. и др. Перспективные параметры системы телевидения высокого разрешения// Техника кино и телевидения. - 1987.- N1. - С. 5 - И.

155. Борисов A.A., Певзнер Б.М., Полосин Л.Л. Параметры телевидения высокой четкости, совместимые с Рекомендацией 601 и действующим стандартом//Тезисы докладов Всесоюзной НТК по телевидению, - Минск, 1988,- С. 9.

156. Предложения по выбору единого мирового студийного цифрового стандарта телевидения высокой четкости/ Вклад Администрации СССР в ОИРТ. - ТК - N2212.- 1988.

157. Предложения ОИРТ по выбору студийного стандарта/ Вклад ОИРТ в МККР,- Dok. 11/6 - 2011,- 0IRT.- 1989.

158. Борисов A.A., Певзнер Б.M., Полосин Л.Л. Системы сокращения полосы частот сигналов телевидения высокой чет-кости//Техника средств связи.- Серия "Техника телевидения".-1989. - Вып. 1. - С. 90 - 101.

159. Иванов В.Б., Полосин Л.Л. Научные и технические проблемы телевидения высокой четкости// Техника средств связи. - Серия "Техника телевидения". - 1989.- Вып. 7,- С.З - 14.

160. Полосин Л.Л., Ролдугин В.Н., Тарасова Т.А. Телеки-нодатчики для телевидения высокой четкости// Техника кино и телевидения. - 1989. - N1. - С. 18 - 22.

161. Кованько В.В., Полосин Л.Л., Шостацкий H.H. Системы передачи сигналов телевидения высокой четкости США для спутникового вещания//Техника средств связи.- Серия "Техника телевидения". - 1990. - Вып.7. - С. 17-24.

162. Кованько В.В., Полосин Л.Л., Шостацкий H.Н. Пространственная дискретизация и фильтрация яркостного изображения в системе ТВЧ с временным уплотнением сигналов// Техника средств связи.- Серия "Техника телевидения".- 1990.- Вып.7.-С. 25 - 34.

163. Антипин М.В., Полосин Л.Л. Будущая телевизионная система: чересстрочная или построчная// Техника кино и телевидения.- 1990.- N4.- С. 13 - 16.

164. Грудзинский М. А., Кованько В. В., Крылков В.Ф., Борисов А.А., Полосин Л.Л. Подходы к стандартизации параметров телевидения высокой четкости// Тезисы ВНТК НТО РиЭС им.Попова "Проблемы и перспективы развития телевидения". М.: Радио и связь, 1991.- С.З.

165. Борисов A.A., Крылков В.Ф., Кучеров Г.И., Полосин

Л.Л. 0 развитии работ по созданию студийной аппаратуры телевидения высокой четкости// Тезисы ВНТК НТО РиЭС им.Попова "Проблемы и перспективы развития телевидения". М.: Радио и связь, 1991. С. 5.

166. Полосин Л.Л. Проблемы телевидения высокой четкости// Проблемы телевидения и видеотехники. - Известия ТЭТУ.-Санкт-Петербург, 1995. - Вып. 478,- С. 80 - 86.

167. МККР. Рекомендация 709. Основные параметры телевидения высокой четкости для студий и международного обмена программами.

168. Schaefer R. High-Definition Television Production Standard- An Opportunity for Optimal Color Processing//SMPTE Journal. - 1985,- Vol. 94. - N7,- P. 749 - 758.

169. Кривошеев M.И. Создание основ международной стандартизации телевидения высокой четкости (ТВЧ) и перспективных ТВ систем//Техника кино и телевидения.- 1996. Ч.1,- N1.-С. 3 - 12. 4.2. - N3. - С. И - 25.

170. Новаковский C.B. Эффективные методы кодирования в многопрограммной системе телевидения высокой четкости с уп-лотнением//Техника кино и телевидения.-1996.- N9,- С. 47-52.

171. Суриков И.Н. Современные передающие приборы видимого и ближнего ИК диапазона//Известия ТЭТУ 478-1995-С.87-98.

172. Безруков В.Н., Зенин A.A., Косс В. П., Мамаев Ю.Н., Полосин Л.Л. Система перспективного телевидения, совместимая с СЕКАМ// Техника кино и телевидения,- 1992.- N7,- С.45- 49.

173. Полосин Л.Л., Сорри Э.А., Шкуто Е.Ф. Расчет цветовоспроизведения фотографического изображения по характеристикам кинопленок// Техника кино и телевидения.- 1984.- N7.

174. Коломенский H.H., Полосин Л.Л. Точность и надежность механизмов киноаппаратуры.- Л.: ЛИКИ, 1985 - 80 с.

175. Гребенников О.Ф., Полосин Л.Л., Гудинов К.К. Сравнительная оценка качества изображения в кинематографе и телевидении// Проблемы развития техники и технологии кинематографа. - Сборник научных трудов СПИКТ.- Санкт-Петербург, 1995. Вып. 5,- С. 3 - 15.

176. Устройство преобразования стандартов. A.C. N1601779, 1990 / Полосин Л.Л. (СССР).

177. Антипин М.В., Полосин Л.Л. О визуальной эквивалентности пограничных кривых яркости//Техника кино и телевидения. - 1965. - N12. - С. 47 - 52.

178. Технический проект комплекта кинотелевизионных тест -фильмов для телекиноаппаратной автономной перспективной на базе телекинопоста 4-ого поколения. Госкино СССР.1983.

179. Телевизионные таблицы для телевидения высокой четкости/ Вклад СССР в МККР.~ Бок. 11/6 - 342,- СССР, - 1989.

180. Свидетельство Госкомизобретений на промышленный образец N34369 СССР. Комплект испытательных таблиц для телевидения высокой четкости/ Полосин Л.Л., Семенов В.Н., Векс-лер А.Ф. и др. Зарегистрирован в Государственном реестре промышленных образцов СССР 29 марта 1991 г.

181. Способ измерения величины спаривания строк телевизионной камеры. А. С. N233759, 1969/Полосин Л.Л., Семенов В.Н. (СССР).

182. Полосин Л.Л., Семенов В.Н., Сидоркин В.П. Экспериментальное исследование влияния спаривания строк чересстрочного растра на характеристики передающей трубки с накоплени-

ем зарядов/Вопросы помехоустойчивости и оценки искажений сигнала в радиотехнических системах (Телевидение и радиолокация). Труды РРТИ. - Рязань, 1969.- Вып. 17,- С. 248 - 255.

183. Устройство для выделения участка телевизионного растра при осциллографическом измерении видеосигнала. A.C. N674244, 1979/ Полосин Л.Л., Косс В.П., Смирнов A.B., Фурман А.И. (СССР).

184. Кислицын В.А., Полосин Л.Л., Смирнов A.B. О наблюдении участка телевизионного растра на электронном запоминающем осциллографе//Вопросы помехоустойчивости и разрешающей способности радиотехнических систем.- Труды РРТИ.- Рязань, 1976,- Вып. 71,- С. 44 - 47.

185. Алексеева К.А., Полосин Л.Л., Шкуто Е.Ф. Тест для контроля цветовоспроизведения в кинематографической и телевизионной системах//Цветовоспроизведение в кинематографических системах. Сборник научных трудов ЛИКИ,- Л.: ЛИКИ, 1984.-С. 39 - 45.