作者：陳興海 博士 四川雙利合譜科技有限公司技術(shù)總監(jiān)
劉業(yè)林 四川雙利合譜科技有限公司應(yīng)用工程師
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2月25日，一名叫做@swiked 的美國女孩上傳了一張照片，是一條橫條紋的連衣裙。就是這條連衣裙近日來被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)；@swiked 覺得裙子顏色是白色、金色相間的，而她的朋友們則很堅(jiān)持地認(rèn)為是藍(lán)色和黑色。雙方爭執(zhí)不下，又都說服不了對方，她只好將照片發(fā)到網(wǎng)上來征求大家意見。
裙子到底是什么顏色的？人們的爭論還在繼續(xù)，到底能否解開謎團(tuán)，
讓雙利合譜的光譜相機(jī)帶您去發(fā)現(xiàn)真相！
圖1 實(shí)驗(yàn)用高光譜相機(jī)及高光譜成像原理圖
圖 2 藍(lán)色和黑色區(qū)域光譜曲線
普通彩色相機(jī)只有RGB（紅綠藍(lán)）三色，并不能真實(shí)反應(yīng)顏色的細(xì)節(jié)差異性。我們采用高光譜相機(jī)對衣服進(jìn)行反射光譜測量。高光譜成像的特點(diǎn)是光譜分辨率高、波段連續(xù)，能夠在紫外到紅外大范圍內(nèi)獲得多而窄的、波段數(shù)達(dá)上百個(gè)連續(xù)光譜，光譜分辨率可達(dá)nm級(jí)；“圖譜合一”，高光譜獲取的不僅是圖像信息，還包括物體的光譜信息。這些信息表現(xiàn)了物體的影像特征和輻射強(qiáng)度及其光譜特征。
如圖2所示為用高光譜相機(jī)得到的圖像及對應(yīng)位置的光譜曲線。紅色的線是衣服上黑色（或金色）區(qū)域的光譜曲線，其反射率比較低，在0.2左右，可將其視為黑色或者灰色。
黑色的光譜曲線為衣服上藍(lán)色（或白色）的區(qū)域，其反射率值在0.2-0.8之間。該光譜曲線顯著特點(diǎn)是在700nm以后其反射率明顯升高，而在450nm左右表現(xiàn)出非常強(qiáng)的反射峰值。
人眼對顏色的感知決定于三個(gè)因素：光源、物體反射率和人眼的視覺函數(shù)。在光源一定情況下，不同人對同一物體的顏色感知不同與每個(gè)人對不同波長光的感知能力不同決定。如對可見光的定義，有的定義為400nm（藍(lán)）~700nm（紅），則有的定義則為380nm~780nm。這些定義并沒有嚴(yán)格的準(zhǔn)確性，原因就是每個(gè)人對不同波長光的感應(yīng)靈敏度不一樣。
就以這個(gè)服裝的藍(lán)色（或白色）為例，其在430nm有一個(gè)反射峰，對應(yīng)藍(lán)色。在700nm后反射率升高，而每個(gè)人對700nm以上波段光的感應(yīng)是不一樣的，在700nm是人眼觀察的紅色至紅紫色區(qū)域，藍(lán)色和黃色、紅色的光混合后會(huì)出現(xiàn)白色光的結(jié)果。也就是說，有些人能對近紅外光波段區(qū)域的感應(yīng)相對寬一些（敏感一些），這就造成了衣服本身是藍(lán)色的，加上相對黃色光、紅色光感應(yīng)較為敏銳，就會(huì)造成對衣服顏色的感知為金色的（有一部分會(huì)體現(xiàn)出白色）。而紅光區(qū)域感應(yīng)相對不敏銳的人則只能夠看到與原來圖像一致的黑色和藍(lán)色。
對近紅外光波段區(qū)域的光感應(yīng)相對敏銳（寬）一些的話，會(huì)將紅紫色和黃色與黑色混合，在人眼感知中呈現(xiàn)出土黃色和白色顏色；也就是原圖像上的藍(lán)色認(rèn)為是白色，黑色認(rèn)為是金色。
圖3 人感應(yīng)的光譜范圍
注：上圖是通過圖像處理后的將人眼的差異性降低后的圖像
圖4 藍(lán)色與白色對應(yīng)，黑色與金色對應(yīng)
光譜分析角度來看：光譜曲線大致只有2種類型，一種是藍(lán)色區(qū)域的光譜曲線，另外一種是黑色區(qū)域的光譜曲線。不同部位的表現(xiàn)的信號(hào)強(qiáng)弱不一樣，但光譜趨勢基本上分為這兩種類型。
圖5 衣服不同部位的光譜曲線
圖5 認(rèn)為是白金色的衣服不同部位的光譜曲線
結(jié)論：不同的人在感官上有一些差異，對近紅外波段光敏感的能夠看出是白金色，不敏感的則看到的是藍(lán)黑色。從光譜分析的角度來看，這件衣服只有2種色調(diào)。
簡言之，該裙子的顏色之所以對不同人會(huì)有這么大的差異，是由于其顏料的反射率光譜在700nm以后明顯增高，將不同人的眼睛對這個(gè)波段響應(yīng)靈敏度的差異性反映到的顏色感知上進(jìn)行了放大。
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