De nouveaux algorithmes donnent aux images numériques des couleurs plus réalistes


De nouveaux algorithmes donnent aux images numériques des couleurs plus réalistes

La nouvelle approche de la numérisation des couleurs peut être appliquée aux caméras, aux écrans et à l’éclairage LED. Étant donné que l’espace colorimétrique examiné ne dépend pas du périphérique, les mêmes valeurs doivent être perçues comme la même couleur, même lorsque vous utilisez différents périphériques. Un coin de la configuration optique construite par les chercheurs est montré. Crédit photo : Min Qius PAINT Research Group, Westlake University

Si vous avez déjà essayé de capturer un coucher de avec votre smartphone, vous savez que les couleurs ne correspondent pas toujours à ce que vous voyez dans la vraie vie. Avec de algorithmes qui permettent de capturer et de représenter la couleur dans les images numériques de manière beaucoup plus réaliste, les chercheurs se rapprochent de la résolution de ce problème.

« Quand nous voyons une belle scène, nous voulons l’enregistrer et la partager avec d’autres », a déclaré Min Qiu, directeur du Laboratoire de photonique et d’instrumentation pour la nanotechnologie (PAINT) à l’Université Westlake en Chine. « Mais nous ne voulons pas voir une photo ou une vidéo avec les mauvaises couleurs. Nos nouveaux algorithmes peuvent aider les développeurs d’appareils photo numériques et d’écrans électroniques à mieux adapter leurs appareils à nos yeux. »

dans le optique, The Optical Society (OSA) Journal, Qiu et ses collègues décrivent une nouvelle approche de la numérisation des couleurs. Il peut être appliqué aux caméras et aux écrans – y compris ceux utilisés sur les ordinateurs, les téléviseurs et les appareils mobiles – et utilisé pour affiner la couleur de l’éclairage LED.

« Notre nouvelle approche peut améliorer les écrans disponibles dans le commerce aujourd’hui ou améliorer le sens de la réalité pour les nouvelles technologies telles que les écrans de proximité pour la réalité virtuelle et les lunettes de réalité augmentée », a déclaré Jiyong Wang, membre de l’équipe de recherche PAINT. « Il peut également être utilisé pour créer un éclairage LED pour les hôpitaux, les tunnels, les sous-marins et les avions qui imite précisément la lumière naturelle du soleil. Par exemple, cela peut aider à réguler le rythme circadien chez les personnes peu exposées au soleil. »







Les chercheurs ont développé des algorithmes qui corrélent les signaux numériques avec les couleurs dans un espace colorimétrique CIE standard. La vidéo montre comment différentes couleurs sont créées dans le diagramme de couleurs CIE 1931 en mélangeant trois couleurs de lumière. Crédit photo : Min Qius PAINT Research Group, Westlake University

Mélange de peinture numérique

Les couleurs numériques comme celles d’un téléviseur ou d’un écran de smartphone sont généralement créées en combinant le rouge, le vert et le bleu (RVB), une valeur étant attribuée à chaque couleur. Par exemple, une valeur RVB de (255, 0, 0) représente un rouge pur. La valeur RVB reflète un rapport de mélange relatif de trois lumières primaires produites par un appareil électronique. Cependant, tous les appareils ne produisent pas cette lumière primaire de la même manière, ce qui signifie que des coordonnées RVB identiques peuvent ressembler à des couleurs différentes sur différents appareils.

Il existe également d’autres moyens ou espaces colorimétriques qui sont utilisés pour définir les couleurs telles que la teinte, la saturation, la valeur (HSV) ou le cyan, le magenta, le jaune et le noir (CMJN). Afin de permettre la comparaison des couleurs dans différents espaces colorimétriques, la Commission internationale de l’éclairage (CIE) a publié des normes pour la définition des couleurs visibles par l’homme sur la des réactions optiques de nos yeux. L’application de ces normes oblige les scientifiques et les ingénieurs à convertir les espaces colorimétriques numériques informatiques tels que RVB en espaces colorimétriques CIE lors de la conception et de l’étalonnage de leurs appareils électroniques.

Dans le nouveau travail, les chercheurs ont développé des algorithmes qui corrélent directement les signaux numériques avec les couleurs dans un espace colorimétrique CIE standard, éliminant ainsi le besoin de conversions d’espace colorimétrique. Les couleurs, telles que définies dans les normes CIE, sont créées par un mélange additif de couleurs. Ce processus consiste à calculer les valeurs CIE des lumières primaires pilotées par des signaux numériques, puis à les mélanger pour créer la couleur. Pour coder les couleurs sur la base des normes CIE, les algorithmes convertissent les signaux numériques pulsés pour chaque couleur primaire en coordonnées uniques pour l’espace colorimétrique CIE. Pour décoder les couleurs, un autre algorithme extrait les signaux numériques d’une couleur attendue dans l’espace colorimétrique CIE.

« Notre nouvelle méthode mappe les signaux numériques directement dans un espace colorimétrique CIE », a déclaré Wang. « Étant donné qu’un tel espace colorimétrique ne dépend pas de l’appareil, les mêmes valeurs doivent être perçues comme la même couleur, même avec des appareils différents. Nos algorithmes permettent également de gérer indépendamment et avec précision d’autres propriétés de couleur importantes telles que la luminosité et la chrominance. »

Créer des couleurs précises

Les chercheurs ont testé leurs nouveaux algorithmes avec des applications d’éclairage, d’affichage et de détection utilisant des LED et des lasers. Leurs résultats concordaient très bien avec leurs attentes et leurs calculs. Ils ont montré, par exemple, que la chromaticité, une mesure de couleur indépendante de la luminosité, peut être vérifiée avec un écart de seulement ~ 0,0001 pour les LED et 0,001 pour les lasers. Ces valeurs sont si petites que la plupart des gens ne pourraient percevoir aucune différence de couleur.

Les chercheurs disent que la méthode est prête à être appliquée aux lumières LED et aux écrans disponibles dans le commerce. Cependant, afin d’atteindre l’objectif ultime de reproduire exactement ce que nous voyons avec nos yeux, des problèmes scientifiques et techniques supplémentaires doivent être résolus. Par exemple, pour enregistrer une scène telle que nous la voyons, les capteurs de couleur d’un appareil photo numérique devraient réagir à la lumière de la même manière que les photorécepteurs de nos yeux.

Afin d’élargir encore leurs travaux, les chercheurs utilisent les dernières nanotechnologies pour augmenter la sensibilité des capteurs de couleur. Cela pourrait être appliqué, par exemple, aux technologies de vision artificielle pour aider les personnes atteintes de daltonisme.


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Plus d’information:
Ni Tang et al., Espace colorimétrique perceptible non linéaire, codé par des impulsions numériques additives, optique (2021). DOI : 10.1364 / OPTICA.422287

Fourni par la société optique

Citation: De nouveaux algorithmes donnent aux images numériques des couleurs plus (2021, 1er juillet), consulté le 1er juillet 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-07-algorithms-digital-images-realistic.html

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