Color vision simulation through ophthalmic filters
Simulation de la vision colorée au travers des filtres ophtalmiques
Résumé
This thesis work establishes a streamlined process to visualize and assess sunglass filtered vision on natural/urban images via color corrected simulations. The major innovation in the PhD concerns the use of hyperspectral images that offer color information not just for the broad wavelengths (RGB) but for the entire spectrum (UV, visual, or IR). The use of hyperspectral imaging in this PhD is combined with yet another technology, image color appearance modelling. Color appearance models (CAMs) ensure that the final rendered colors of objects resemble closely to that of the real object and take in account various visual phenomena and visual properties of the target object. Image CAMs also include techniques that enable simulating scenes with a large dynamic of light levels on display devices with a limited range of light levels, by compressing the variations and creating a perceptually closer version of the real scene. This unique combination of hyperspectral imaging and color appearance modeling ensures that the simulation of sunglasses is accurate and can reproduce the vision improvements/modifications brought in by sunglasses faithfully. The accuracy of these simulated sunglasses was validated by the means of psycho-visual experiments. The thesis also proposes metrics to quantify the impact of sunglasses on specific scenes, and provides synthesized information regarding the color shifts brought by the sunglasses. The work done during this thesis thus created, implemented and characterized a robust methodology to produce high fidelity images for a variety of sunglasses (neutral, colored, highly colored, with low to high opacity etc.) on a diverse range of scenes.
Ce travail de thèse propose une méthodologie validée permettant de quantifier et d’illustrer l’impact de lunettes de soleil sur des images naturelles/urbaines par le biais de simulations. L'innovation majeure de cette thèse concerne l'utilisation d'images hyperspectrales qui offrent des informations couvrant un grand nombre de longueurs d’onde de l’UV, du visible et du proche IR, contrairement aux images habituelles en RVB. Cette thèse associe l’imagerie hyperspectrale à la modélisation de l’apparence colorée avec des « image CAMs » qui garantissent que le rendu final d’un objet ressemble étroitement à celui de l’objet réel. Les « images CAMs » incluent aussi des techniques qui permettent de simuler des scènes avec une grande dynamique de niveaux de luminance sur des dispositifs d'affichage avec une dynamique beaucoup plus réduite. Cette combinaison unique entre l’imagerie hyperspectrale et la modélisation de l’apparence colorée permet de s’assurer que la simulation des lunettes de soleil est précise et peut reproduire fidèlement les améliorations/modifications de la vision apportées par les lunettes de soleil. Pour cette thèse, une large gamme de verres a été simulée : neutres, colorés, fortement colorés avec des opacités variables, etc... La précision des simulations a été validée par le biais d'expériences psycho-visuelles. Pour finir, la thèse propose une métrique permettant de quantifier l'impact des lunettes de soleil sur une scène spécifique ainsi qu’une représentation graphique permettant d’interpréter facilement les changements de couleur qu’elles apporteront sur cette scène.
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