Об оптимальности зрения: цветоразличение

[Andrey_Kireew]

Быть может, но так он хотя бы отражает суть проблемы. Над формулировкой можно и поработать ...

В любом случае, мне кажется, начинать нужно не с этого. Что толку от взаимного соотношения спектральных полос колбочек, если неизвестны характерные спектры наиболее важных объектов? Наверное определить нужно в первую очередь именно их, а потом уже судить о том, какие спектральные диапазоны 3-х колбочек позволят различать их лучше всего.

Без наличия репрезентативной выборки сложно сказать что либо определённое. А идея поставить Green посередине, которая мне тоже почему то сначала пришла в голову, не имеет под собой никаких объективных оснований. Поразмыслив, прихожу к выводу, что такое соотношение спектров скорее не случайно. Может отклонения от оптимального и есть, но скорее небольшие, а не так, что до середины. Но это всего лишь догадки ...

[wrest]

Andrey_Kireew в сообщении #1341093 писал(а):

Без наличия репрезентативной выборки сложно сказать что либо определённое.

Ну почему же. Я ж выше написал: дальтоники определенно видят меньше цветов (а отсутствующий один тип колбочек это по сути то же самое, что два идентичных типа колбочек).

Andrey_Kireew в сообщении #1341093 писал(а):

Что толку от взаимного соотношения спектральных полос колбочек, если неизвестны характерные спектры наиболее важных объектов?

Допустим, определили.

[Dmitriy40]

Andrey_Kireew в сообщении #1341079 писал(а):

Но нужно понимать, что любая оптимизация зрения требует и оптимизации мозга. Поток зрительной информации просто колоссален. Если его ещё увеличить - то мозг с ним попросту не справится.

Нет, это весьма спорный момент, я процитирую и сюда абзац из книги Александра Маркова и Елены Наймарк "ЭВОЛЮЦИЯ Классические идеи в свете новых открытий":

Цитата:

У читателей может возникнуть резонный вопрос: неужели для улучшения зрения или обоняния достаточно добавить новый рецептор? А откуда возьмутся новые мозговые структуры, которые будут обрабатывать сигналы от нового рецептора? Так вот, похоже на то, что новых мозговых структур для этого не требуется, потому что имеющиеся структуры используют для интерпретации сигналов самообучающиеся алгоритмы. В процессе развития мозг автоматически обучается различать сигналы, приходящие от разных рецепторов, и интерпретировать их именно как разные сигналы. Ничего не меняя в структуре мозга, можно добавить в сетчатку новый опсин, и мозг сам разберется, что делать с новым типом сигналов. На это указывают результаты опытов с трансгенными мышами, которым пересадили ген третьего, человеческого опсина (ничего не меняя в мозгу). Судя по результатам тестов, такие мыши лучше отличают красный цвет от зеленого, чем их дикие сородичи (Jacobs et al., 2007).

Т.е. ресурсов на обработку надо конечно больше, никто не спорит, но вполне вероятно мозг сам подстроится (ещё во младенчестве) под имеющиеся рецепторы, по крайней мере при не слишком значительном увеличении количества последних. О чём кстати прямо говорит наличие женщин-тетрахроматов, видят же они как-то четырьмя типами колбочек и ничего, мозг не взрывается и идиотами не становятся. Правда подразумевается примерное сохранение общего числа колбочек в глазу, но вроде и Вы не настаивали на их увеличении, лишь на увеличении количества типов.

-- 24.09.2018, 21:44 --

wrest в сообщении #1341023 писал(а):

Ну на больших расстояниях дымка бывает от влажности, вы об этом?

Нет, я скорее не подумал что атмосфера достаточно прозрачна во всём видимом диапазоне, во всяком случае в этой теме так можно принять, мне казалось неравномерность больше.

[Andrey_Kireew]

Dmitriy40 в сообщении #1341157 писал(а):

Нет, это весьма спорный момент, я процитирую и сюда абзац из книги

Такое действительно есть. Известны случае, когда при утрате одних функций у человека обостряются другие способности. Но всему есть предел. Зрительный центр сам по себе так наверное не перестроится. Это всё таки сложнейшая структура головного мозга.

[Dmitriy40]

Andrey_Kireew в сообщении #1341179 писал(а):

Зрительный центр сам по себе так наверное не перестроится.

Моя цитата прямо опровергает эти слова - таки перестроился. Как и у женщин-тетрахроматов. Это факты. Про мышей подробности доступны по ссылке на исходную работу (легко ищется в сети по автору и году или по ключевым словам из цитаты). Про женщин ссылки на исследования есть хоть в вики.
Понятно что предел есть, но добавление 4-го распознаваемого цвета его точно не превышает, женщины свидетельствуют. И ни про какие утери функций речи не идёт.

[Andrey_Kireew]

Сейчас почитал в вики - действительно, есть оказывается и женщины и мужчины тетрахроматы, и даже животные, раньше я об этом и не подозревал ... Получается, что мозгов для этого и впрямь много не нужно.

[wrest]

Хотелось бы вернуть тему в русло оптимальных спектральных чувствительностей для трихроматов.

[Andrey_Kireew]

Вы вот пишите:

wrest в сообщении #1341128 писал(а):

Andrey_Kireew в сообщении #1341093

писал(а):
Что толку от взаимного соотношения спектральных полос колбочек, если неизвестны характерные спектры наиболее важных объектов? Допустим, определили.

а где они? представьте хоть один. Лично я с полихроматическими цифровыми изображениями пока ни разу не сталкивался.

Я тут, по простоте душевной, было начал анализировать картинки тропических лесов и т.п., но потом понял, что это совсем не то. Все они получены в RGB. Никакой информации о спектре реального изображения по ним получить нельзя.

[wrest]

Andrey_Kireew в сообщении #1341386 писал(а):

а где они? представьте хоть один.

Допустим, они есть.

Andrey_Kireew в сообщении #1341386 писал(а):

Никакой информации о спектре реального изображения по ним получить нельзя.

Ессно. Ну не то что бы "никакой", но не той что вам было нада это точно.

[Dmitriy40]

Andrey_Kireew
Можно поискать спектры отражения веществ (типа хлорофилла и нескольких прочих, определяющих в основном цвет лесов) и наложить на спектр излучения Солнца - но это довольно муторно и неизвестно насколько нужно, не проще ли ограничиться неким априорным распределением по цветам (которое можно и из RGB фоток получить), хотя бы для начала.

PS. Лично мне интереснее чисто математическая задача поиска оптимальной спектральной характеристики для равномерного перекрытия диапазона частот при заданных отношении сигнал-шум и динамическом диапазоне детекторов. Но как решить пока не знаю. Даже не уверен в эквивалентности этой задачи и исходной, различения не монохроматических спектров.

[Andrey_Kireew]

Dmitriy40 в сообщении #1341393 писал(а):

Можно поискать спектры отражения веществ (типа хлорофилла и нескольких прочих, определяющих в основном цвет лесов) и наложить на спектр излучения Солнца - но это довольно муторно и неизвестно насколько нужно

Совершенно верно, с реальным природным спектром такое упрощённое построение, всё равно,
будет иметь мало общего ...

Dmitriy40 в сообщении #1341393 писал(а):

не проще ли ограничиться неким априорным распределением по цветам (которое можно и из RGB фоток получить),

нет не проще, это абсолютно ничего не даст (см. предыдущий пост)

P.S.: Теперь то до меня дошло. wrest видимо интересует строгая формальная постановка задачи оптимизации.

[wrest]

Andrey_Kireew в сообщении #1341407 писал(а):

wrest видимо интересует строгая формальная постановка задачи оптимизации.

Скорее, её решение
Какой именно формы и почему должен быть "колокол" чувствительности -- гауссиана, синусоида, треугольник?
Каким и почему должно быть отношение пика к ширине (дисперсия в случае гауссианы)?
Какое и почему должно быть перекрытие соседних спектральных?

[arseniiv]

(Тему пока не читал, прочту.)

wrest в сообщении #1341007 писал(а):

так что нас интересует различение большего количества реальных (окружающих нас) спектров, а не вообще

Тогда надо найти такую 3-плоскость, которая будет лучше всего приближать распределение этих спектров, она и задаст параметры трёх нужных фильтров.

-- Вт сен 25, 2018 21:32:50 --

Это, конечно, без учёта того, различать какие спектры нам полезно, о чём дальше пишет Dmitriy40. С учётом этого мой совет не очень полезен.

-- Вт сен 25, 2018 21:35:30 --

Можно задать структуру метрического пространства на спектрах и искать такую 3-плоскость, на которой индуцируется наиболее равномерная и «наименее плотная» относительно задаваемой скалярным произведением метрика.

-- Вт сен 25, 2018 21:39:08 --

С другой стороны, если мы будем немного надеяться на зрительный анализатор, условия оптимизации размываются. Наш вон не как попало определяет расстояние между цветами, из-за чего, грубо говоря, CIE L*a*b* ≠ CIE XYZ.

-- Вт сен 25, 2018 21:42:29 --

wrest в сообщении #1341080 писал(а):

Мозг оставляем как есть.

А, хитро тогда выходит. Больше вычислений, хотя надо сначала определить, в каком соотношении оптимизировать вот эти две вещи:

arseniiv в сообщении #1341457 писал(а):

наиболее равномерная и «наименее плотная»

-- Вт сен 25, 2018 21:44:01 --

Кстати, на картинке ещё и логарифмированные чувствительности, кажется. Хотя не исключено, что она совсем неправильная (о чём говорил Munin в другой теме). UPD: для задачи это, конечно, не важно, ибо достаточно точные числа можно найти.

-- Вт сен 25, 2018 21:49:03 --

Dmitriy40 в сообщении #1341393 писал(а):

не проще ли ограничиться неким априорным распределением по цветам (которое можно и из RGB фоток получить), хотя бы для начала

Из фоток лучше не получать — где столько фоток откалиброванным оборудованием, хорошо передающем человеческие цвета (wrest расскажет — там как раз чувствительности часто не те, и это кроме калибровки), ещё найти — а на распределение цветов естественных поверхностей я недавно натыкался — зовётся Pointer’s gamut. Но лучше всё же иметь информацию о спектрах (или, для математической задачи, подразумевать её наличие — например, как я предложил, в довольно общем виде плотности — хотя я что-то не уверен, возможно ли задать меру на бесконечномерном пространстве спектров плотностью — ну это переформулируемо, не страшно).

-- Вт сен 25, 2018 21:53:15 --

wrest в сообщении #1341414 писал(а):

Скорее, её решение

Но поставить её тоже сначала надо. Я не уверен, что мои соображения доопределяемы до чего-то корректного и что они дают то, что надо.

Кстати можно сначала попробовать игрушечные модели, где пространство спектров конечномерно. Тогда должно работать что-то вроде метода главных компонент.

-- Вт сен 25, 2018 21:55:06 --

Притом такие модели вполне можно применять для практики: мы же довольствуемся прогонкой спектра через гребёнку узкополосных фильтров. Вот и взять фильтры шириной, допустим, по 5 нм, и посмотреть, что выходит.

-- Вт сен 25, 2018 21:57:47 --

С точностью до учёта постпроцессинга остальной частью зрительного анализатора — в частности, надо учесть неравномерность цветового расстояния.

[Dmitriy40]

Да тут много чего можно учесть из математики, и ещё больше чего нужно учесть из физики и биологии, почему мне и милее более формализованная задача (может быть мало похожая на задачу ТС), но я не ТС, он же доформулировать не хочет (в чём я его понимаю т.к. теряется практический смысл). В таком же виде слишком много неизвестных параметров и критериев, непонятно даже как сравнивать получаемые (если вдруг) решения. Впрочем возможно я и перестраховываюсь по незнанию ...

[arseniiv]

Мне видится всё не таким страшным, особенно если сначала не учитывать всё, что дальше глаз. Тогда, если ограничиться конечномерным пространством, надо просто применить известные методы снижения размерности (до трёх) и сделать то, что остаётся, с результатом. Потом можно подумать, как учесть неучтённое, пользуясь моделями, разработанными CIE. Раз без адаптации — должно быть весьма несложно. Разные версии модели близости цветов wrest уже наверняка знакомы, но в любом случае я там выше ссылочку кинул.

В результате математика готова, для практики осталось найти исходные данные, у которых снижать размерность. Не так уж безнадёжно, думаю, ожидать, что та штуковина Пойнтера получена не напрямую, а через снятие спектральных характеристик, и что они где-то выложены.