Sobre los colores ptimos y sus aplicaciones en visin y tecnologa del color

Esther Perales Romero

www.ua.eswww.eltallerdigital.com

Departamento de Fsica, Ingeniera de

Sistemas y Teora de la Seal

TESIS DOCTORAL

SOBRE LOS COLORES PTIMOS SOBRE LOS COLORES PTIMOS SOBRE LOS COLORES PTIMOS SOBRE LOS COLORES PTIMOS

Y SUS APLICACIONES EN Y SUS APLICACIONES EN Y SUS APLICACIONES EN Y SUS APLICACIONES EN

VISIN Y TECNOLOGA DEL VISIN Y TECNOLOGA DEL VISIN Y TECNOLOGA DEL VISIN Y TECNOLOGA DEL

COLORCOLORCOLORCOLOR

Memoria presentada para optar al

grado de Doctor por la Universidad de Alicante

por ESTHER PERALES ROMERO

Alicante, 2009

Dr. FRANCISCO MIGUEL MARTNEZ VERD Profesor Titular del

Departamento de ptica, Farmacologa y Anatoma,

CERTIFICA:

Que la memoria de Tesis Doctoral titulada Sobre los colores

ptimos y sus aplicaciones en visin y tecnologa d el color

presentada por ESTHER PERALES ROMERO , ha sido realizada bajo

su direccin en el Departamento de ptica, Farmacologa y Anatoma

de la Universidad de Alicante.

Y para que conste a efectos oportunos, firma en Alicante a 14 de

Mayo de 2009

Fdo. Dr. Francisco Miguel Martnez Verd

A mis abuelos

Agradecimientos

En estas pginas quiero reflejar a todas aquellas personas que me

han ayudado en la elaboracin de este trabajo.

En primer lugar, quisiera dar las gracias a mis padres, Miguel y Dori,

porque ellos siempre han estado ah en todo momento, brindndome su

apoyo y ayuda siempre que lo he necesitado. No puedo en este momento

olvidar a mi hermano David, dicen que en casa de herrero, cuchara de

palo, pero l siempre ha estado a mi lado para resolverme mis problemas

tcnicos, e incluso para ayudarme con el diseo de esta portada.

Tambin quisiera dar las gracias a toda mi familia, tos, abuelos y primos,

porque siempre he recibido una sonrisa de ellos, adems de mucho

cario, lo que siempre ha significado un gran apoyo. En especial a la

Raque, ella se ha portado como una hermana. En este grupo, tampoco

puedo olvidar al Huesi, formalmente Miguel ngel. l ha tenido que

soportar mis estancias fuera, mis momentos de mala leche o mis

momentos de bajn, pero a cambio siempre he recibido la palabra

necesaria para animarme, la sonrisa adecuada para tranquilizarme, y el

apoyo necesario para seguir adelante con este proyecto, gracias a todos.

Tambin quiero agradecer aqu a todos aquellos amigos que se han

interesado por mi y por mi trabajo, animndome a seguir y con los que he

disfrutado durante estos ltimos aos, Ange, Peo, Ainhoa, Javi, Tere,

Ral, Vero, Aitor, Raquel, Natalia y tantos ms que me han demostrado

su amistad y cario.

Ahora es el momento de dar las gracias a las personas que han

trabajado codo con codo para la realizacin de este trabajo. A mi director,

Verd, l en una ocasin me dijo que poda contar con l como

compaero, amigo o hermano mayor, y as lo ha demostrado. Gracias por

permitirme entrar en este mundo y ayudarme a desarrollar este trabajo.

Dolo, para m codirectora de este trabajo, su amistad y sus consejos

tambin han puesto un importante granito de arena a lo largo de todos

estos aos. Dar las gracias tambin a Valentn, sus correcciones de estilo

han ayudado a mejorar esta memoria. Y durante toda esta aventura ha

habido una persona que ha estado en todo momento a mi lado, Elsabet,

ella ms que nadie sabe lo que ha supuesto para m la realizacin de este

trabajo, siempre nos hemos tenido la una a la otra para encontrar errores

en una rutina de Matlab, en el diseo de un pster, en la redaccin de un

artculo y lo ms importante, su apoyo incondicional para los buenos y

malos momentos. Gracias tambin a Vernica, compaera de grupo.

No puedo dejar de nombrar a Julin, piloto de la patera, dicen que

los hermanos mayores estn para ayudar a los pequeos, pues en esta

ocasin puedo decir que ha sido como mi hermano mayor ya que me ha

ayudado con sus consejos, con su experiencia y con sus risas. Gracias

tambin a Elena y Vctor por compartir conmigo vuestro tiempo y

brindarme vuestra amistad.

Quisiera tambin agradecer a todas aquellas personas que han

hecho que me sintiera como en casa en mis estancias en Leeds y en

Braga. A los profesores Sergio Nascimento y Changjun Li por permitirme

trabajar con ellos y ensearme con su experiencia. Y a Mnica, Clara,

Carmen, Joao, Paulo y Seo Young que se han portado como verdaderos

amigos sin apenas conocerme.

Por ltimo, dar las gracias al Departamento de ptica, Farmacologa

y Anatoma por permitirme realizar este trabajo y haberme facilitado los

medios necesarios. Y al Departamento de Fsica, Ingeniera de Sistemas y

Teora de la Seal por aceptarme en su programa de doctorado.

GRACIAS A TODOS

Este trabajo ha sido posible gracias a la financiacin obtenida con

los siguientes proyectos:

Beca predoctoral de Formacin de Personal Investigador (FPI-

BES-2006-13518) asociada al proyecto Desarrollo e

implementacin industrial de nuevos sistemas de medida y

gestin de color. Ampliacin de las gamas de colores industriales

(DPI200508999C0202)

Duracin: 01/09/2006 31/08/2010

Proyecto de I+D:

Nuevos mtodos de caracterizacin espectral y perceptual de

materiales especiales (DPI200806455C0202/DPI)

Duracin: 01/01/2009 - 31/12/2011

Desarrollo e implementacin industrial de nuevos sistemas de

medida y gestin de color. Ampliacin de las gamas de colores

industriales (DPI200508999C0202)

Duracin: 31/12/2005 - 31/12/2008

Investigacin y desarrollo de elementos de control para la

reproduccin del color en artes grficas (IIARC0/2004/59)

Duracin: 01/01/2004 - 31/12/2005

Investigacin, ensayos y desarrollo de algoritmos de

comparacin de colorimetra diferencias para el proyecto PROFIT

CRC

Duracin: 07/02/2006-07/02/2007

Entidad: AIDO

Tareas de I+D y ensayo de elementos de control y de

desarrollo de algoritmos de comparacin de colorimetra

diferencias

Esta Tesis Doctoral est basada en las siguientes publicaciones:

I. Li, C., Perales, E., Luo, M.R. and Martnez-Verd, F.M., The

Problem with CAT02 and Its Correction, Col. Res. Appl. (in

review).

II. Perales, E., Martnez-Verd, F.M., Viqueira V., Fernndez-

Reche, J., Daz, J.A. And Uroz, J., Comparison of color

gamuts among several types of paper with the same printing

technology, Col. Res. Appl. 34(4): 330-336, 2009.

III. Perales, E., Chorro, E., Viqueira V., Martnez-Verd, F.M.,

Otero, S. and de Gracia, V. New method for comparing colour

gamuts among printing technologies, Imaging Science

Journal 56:145-152, 2008.

IV. Martnez-Verd F., Perales E., Chorro E., de Fez D., Viqueira

V. and Gilabert E, "Computation and visualization of the

MacAdam limits for any lightness, hue angle, and light

source, J. Opt. Soc. Am. A 24(6): 1501-1515, 2007.

ndice

Introduccin ...................................... ............................................ 1

1. Colores ptimos ................................ ...................................... 11

1.1 Nociones generales ................................................................ 13

1.2 Definicin y caractersticas ..................................................... 16

1.3 Clculo de colores ptimos ...................................................... 19

1.4 Slido de color para diferentes iluminantes ............................... 27

1.4.1 Slido de color en planos de claridad constante ................... 28

1.4.2 Slido de color en planos de claridad constante ................... 34

2. Optimizacin del modelo de apariencia del color CIECAM02 .... 47

2.1 Adaptacin cromtica ............................................................. 49

2.2 Modelos de apariencia del color: CIECAM02 .............................. 52

2.3 Problemtica con la CAT02 ...................................................... 54

2.4 Procedimiento matemtico para la bsqueda de una nueva matriz

para la CAT02 ........................................................................ 57

2.5 Evaluacin de la nueva matriz ................................................. 62

3. Evaluacin de la calidad colorimtrica de iluminantes y fuentes

de luz ............................................ .......................................... 69

3.1 Iluminantes ........................................................................... 71

3.2 ndice de rendimiento en color de la CIE .................................. 77

3.3 Calidad colorimtrica de iluminantes segn el nmero de colores

distinguibles .......................................................................... 81

3.3.1 Empaquetamiento por cuadrados de los locus de MacAdam ... 82

3.3.2 Empaquetamiento por elipses de los locus de MacAdam ........ 83

3.3.3 Empaquetamiento con tetraedros de los locus de MacAdam .. 86

3.3.4 Clculo de la gama de color con la tcnica convex hull ....... 88

3.3.5 Calidad colorimtrica de iluminantes y fuentes de luz ........... 89

4. Metamerismo del observador ................................................ 101

4.1 Observadores ...................