Development of Color Difference Equations Matching to Human Vision System

Research on color difference evaluation has been active in recent thirty years. Several color difference formulas were developed for industrial applications. The aims of this thesis are to develop the color density which is denoted by comb g and to propose the color density based chromaticity difference formulas. Color density is derived from the discrimination ellipse parameters and color positions in the xy , xyY and CIELAB color spaces, and the color based chromaticity difference formulas are compared with the line element formulas and CIE 2000 color difference formulas. As a result of the thesis, color density represents the perceived color difference accurately, and it could be used to characterize a color by the attribute of perceived color difference from this color.

Modelling the colour difference by artificial neural network

This thesis work studies the modelling of the colour difference using artificial neural network. Multilayer percepton (MLP) network is proposed to model CIEDE2000 colour difference formula. MLP is applied to classify colour points in CIE xy chromaticity diagram. In this context, the evaluation was performed using Munsell colour data and MacAdam colour discrimination ellipses. Moreover, in CIE xy chromaticity diagram just noticeable differences (JND) of MacAdam ellipses centres are computed by CIEDE2000, to compare JND of CIEDE2000 and MacAdam ellipses. CIEDE2000 changes the orientation of blue areas in CIE xy chromaticity diagram toward neutral areas, but on the whole it does not totally agree with the MacAdam ellipses. The proposed MLP for both modelling CIEDE2000 and classifying colour points showed good accuracy and achieved acceptable results.

Värivaikutelmatekijöitä huomioivat värierojen laskentamallit

Värin havaitseminen on monimutkainen tapahtuma, johon vaikuttaa lukuisia tekijöitä. Havaittua väriä eli värivaikutelmaa ennustavat mallit huomioivat taustan ja valonlähteen kromaattisuus- ja intensiteettiominaisuuksia. Värejä käyttävässä teollisuudessa on tarve värien määrittelyn lisäksi mitata värieroja esimerkiksi värillisten tuotteiden laadunvalvonnassa. Värivaikutelmamalleja ja värierojenlaskentamalleja on pitkään kehitetty toisistaan erillisinä. Tässä työssä tarkastellaan värivaikutelmailmiöitä ja sekä värivaikutelma- ja värieromallien ominaisuuksia. Lisäksi selvitetään värivaikutelmamallien ja värieromallien yhteensovittamista.

Kromaattisuuserojen laskentamalli

Työssä esitellään Lappeenrannan teknillisen yliopiston Tietotekniikan osastolla kehitettyä kromaattisuuserojen laskentamallia. Työn keskeisimpinä tavoitteina on luoda tiivis katsaus jo olemassa oleviin värierojen laskentamenetelmien tekniikoihin ja käydä läpi värien havaitsemiseen liittyviä yksityiskohtia. Työn käytännön osuudessa tutkitaan kehitettyä mallia ja esitetään ideoita kehittäen mallia täsmällisemmäksi. Kromaattisuuserojen laskentamalli perustuu MacAdamin määrittelemien ellipsien hyödyntämiseen CIE-1931 kromaattisuusdiagrammissa. Ideana on projisoida ellipsit iso- ja pikkuakseleidensa suhteen vakiosäteisiksi ympyröiksi kolmiulotteiselle pinnalle. Kromaattisuuserot lasketaan pinnalta käyttämällä numeerista menetelmää. Tuloksena todetaan mallin täyttävän osittain sille asetetut vaatimukset ja parantavan CIE-1931 kromaattisuusdiagrammin yhtenäisyyttä erityisesti diagrammin vihreän ja sinisen värin alueilla.

Väriavaruuden rakenteen muokkaaminen yhtenäisyyden parantamiseksi

Pienien värierojen mittaamiseen käytetään CIE:n (The International Commission on Illumination) kehittämää ja standardoitua CIELAB – väriavaruutta ja sille suunniteltua CIEDE2000 – värieromittaria. CIELAB ei kuitenkaan ole täysin yhtenäinen ja siksi mittareita joudutaan virittämään sopivammiksi tähän väriavaruuteen. Työssä tutkitaan millä tavoin CIELAB - väriavaruutta voitaisiin korjata, jotta siitä saataisiin yhtenäisempi ja yksinkertainen ja virittämättömämpi värieromittari toimisi siinä paremmin. Työn tuloksena saatu muokattu väriavaruus paransi yhtenäisyyttä keskimäärin kymmenen prosenttia, mikä on liian vähän kun tavoitteena oli 30 - 50 prosenttia.

Värispekrien eron laskenta

Olemassa olevat spektrieromittarit eivät vastaa riittävästi CIEDE2000-värieroa. Tämän työn tavoitteena oli toteuttaa menetelmä, joka laskee värispektrien eron siten, että tulos vastaa CIEDE2000-värieroa. Kehitystyön tuloksena syntyi menetelmä, joka perustuu ennalta laskettuihin eroihin tunnettujen spektrien välillä ja niiden perusteella johdettuihin laskentaparametreihin. menetelmällä pystyy laskemaan spektrieroja vain niiden spektrien välillä, jotka saadaan sekoittamalla tunnettuja spektrejä. Laskentaparametrien laskenta on työläs prosessi ja siksi menetelmään toteutettiin hajautus usealle tietokoneelle. Menetelmä saatiin vastaamaan hyvin CIEDE2000:ia suurimmalle osalle spektrejä harvoja poikkeuksia lukuunottamatta. Ongelmat johtuvat mallissa olevasta matemaattisesta ominaisuudesta. Spektrieromittari näyttää metameerisille spektreille nollasta poikkeavan arvon, vaikka CIEDE2000 näyttää nollaa. Tämä osoittaa spektrieromittarin oikeamman toiminnan CIEDE2000-värieroon verrattuna.

Use of fiber-reinforced composite framework and thermochromic pigment in maxillofacial prostheses

The purpose of this investigation was to evaluate the possibility to enhance certain qualities of facial prostheses. Polymethyl methacrylate is still being used as base mate¬rial or clip carrier material, but it is hard and heavy, and debonding of the silicone from the acrylic base material is a frequent problem. This thesis aims to evaluate the use of fiber-reinforced composite (FRC) as framework material for maxillofacial silicone prostheses. FRC has been used as reinforcement in removable and fixed partial dentures since the 1990s. This material is lightweight and can be fabricated to compress the margins of the prosthesis slightly, to keep it tightly against the skin during jaw movements and facial expressions. Additionally, the use of a thermochromic pigment, colorless in room temperature and red in a cold environment, was studied in order to evaluate the possibility of using this color changing pigment in facial prostheses to mimic the color change of facial skin in cold weather. The tensile bond strength between pre-impregnated, unidirectional FRC and maxillofacial silicone elastomer was studied. Three different bonding agents or primers were compared. Bond strength was improved by one of the primers and by roughening the surface. The effect of a skin compressing glass fiber-reinforced composite framework on facial skin blood flow was studied by using a face mask, constructed with a compression pad corresponding to the outer margin of a glass fiber-reinforced framework beam of a facial prosthesis. The skin blood flow of ten healthy volunteers, aged 23-25 years, was measured during touch, light, and moderate compression of the skin, by using laser Doppler imaging technique. None of the compressions showed any marked effects on local skin blood flow. There were no significant differences between blood flow during compression and at baseline. Maxillofacial silicone elastomer was colored intrinsically with conventional color pigments: a control group containing only conventional pigments was compared to two test groups with 0.2 wt% and 0.6 wt% thermochromic pigment added. The color of the material was measured with a spectrophotometer in room temperature and after storage in a freezer. The color stability of the maxillofacial silicone elastomer colored with thermo¬chromic pigment was evaluated by artificial aging. The color dif¬ference of the L* (lightness) and a* values (redness), comparing color after the samples were stored at room temperature and in a freezer (-19°C), was statistically significant for both 0.2 wt% and 0.6 wt% thermo¬chromic pigment groups. The differences in the b* values (yellowness) were statistically significant for the 0.6 wt% group. Exposure to ultraviolet (UV) radiation led to visually noticeable and statistically signifi¬cant color changes (ΔE) in all color values in both test groups. The specimens containing thermochromic pigment were very sensitive to UV radiation. In conclusion, a framework of fiber-reinforced composite can successfully be bonded to maxillofacial silicone elastomer, and a framework beam, compressing the facial skin, did not remarkably alter the skin blood flow on healthy, young adults. The thermochromic pigment showed color change in maxillofacial silicone elastomer. However, artificial aging showed that it was too sensitive to UV radiation to be used, as such, in maxillofacial prostheses.

Tasaisemmin jakaantuneen CIELAB-tyyppisen väriavaruuden määrittäminen värieroellipsien pääakselien eroja minimoimalla

Tässä työssä johdetaan lineaarimuunnoksella CIE x y z-värinsovitusfunktioista uudet värinsovitusfunktiot. Tarvittava muunnosmatriisi etsitään optimoimalla CIE ja BFD-RIT värieroellipsejä Matlab-ympäristössä. Työn tuloksena saatiin muunnosmatriisi, ja sillä muunnetut uudet värinsovitusfunktiot ja CIELAB-tyyppinen väriavaruus. Euklidisella etäisyydellä mitattuna CIE ja BFD-RIT värieroellipsien muoto ja koko paranivat noin kolmanneksen, mikä oli myös tavoitteena.

Color ad spectral image assessment using novel quality and fidelity techniques

The ongoing development of the digital media has brought a new set of challenges with it. As images containing more than three wavelength bands, often called spectral images, are becoming a more integral part of everyday life, problems in the quality of the RGB reproduction from the spectral images have turned into an important area of research. The notion of image quality is often thought to comprise two distinctive areas – image quality itself and image fidelity, both dealing with similar questions, image quality being the degree of excellence of the image, and image fidelity the measure of the match of the image under study to the original. In this thesis, both image fidelity and image quality are considered, with an emphasis on the influence of color and spectral image features on both. There are very few works dedicated to the quality and fidelity of spectral images. Several novel image fidelity measures were developed in this study, which include kernel similarity measures and 3D-SSIM (structural similarity index). The kernel measures incorporate the polynomial, Gaussian radial basis function (RBF) and sigmoid kernels. The 3D-SSIM is an extension of a traditional gray-scale SSIM measure developed to incorporate spectral data. The novel image quality model presented in this study is based on the assumption that the statistical parameters of the spectra of an image influence the overall appearance. The spectral image quality model comprises three parameters of quality: colorfulness, vividness and naturalness. The quality prediction is done by modeling the preference function expressed in JNDs (just noticeable difference). Both image fidelity measures and the image quality model have proven to be effective in the respective experiments.

Relationship of breast fillet deboning time to shear force, pH, cooking loss and color in broilers stunned by high electrical current

Selostus: Korkealla virranvoimakkuudella tainnutettujen broilereiden rintafileen irroitushetken vaikutus lihaksen leikkausvoiman vastukseen, pH:hon, keittohävikkiin ja väriin

Patterns in Estonian bogs as depicted in color kite aerial photographs

Tiivistelmä: Viron soiden pinnanmuodot värillisten leijailmakuvien valossa

Keraamisten laattojen luokittelu väripiirteiden avulla

Vaikka keraamisten laattojen valmistusprosessi onkin täysin automatisoitu, viimeinen vaihe eli laaduntarkistus ja luokittelu tehdään yleensä ihmisvoimin. Automaattinen laaduntarkastus laattojen valmistuksessa voidaan perustella taloudellisuus- ja turvallisuusnäkökohtien avulla. Tämän työn tarkoituksena on kuvata tutkimusprojektia keraamisten laattojen luokittelusta erilaisten väripiirteiden avulla. Oleellisena osana tutkittiin RGB- ja spektrikuvien välistä eroa. Työn teoreettinen osuus käy läpi aiemmin aiheesta tehdyn tutkimuksen sekä antaa taustatietoa konenäöstä, hahmontunnistuksesta, luokittelijoista sekä väriteoriasta. Käytännön osan aineistona oli 25 keraamista laattaa, jotka olivat viidestä eri luokasta. Luokittelussa käytettiin apuna k:n lähimmän naapurin (k-NN) luokittelijaa sekä itseorganisoituvaa karttaa (SOM). Saatuja tuloksia verrattiin myös ihmisten tekemään luokitteluun. Neuraalilaskenta huomattiin tärkeäksi työkaluksi spektrianalyysissä. SOM:n ja spektraalisten piirteiden avulla saadut tulokset olivat lupaavia ja ainoastaan kromatisoidut RGB-piirteet olivat luokittelussa parempia kuin nämä.

Filmipäällystimen nippitapahtuman vaikutus päällystyskoneen ajettavuuteen

Työn tavoitteena oli syventyä filmipäällystimen nippitapahtumaan ja siellä tapahtuviin ilmiöihin. Tämän lisäksi selvitettiin esipäällystysparametrien ja pohjapaperin merkitys filmipäällystimen ajettavuudelle. Erityisesti pyrittiin selvittämään päällystemäärän ja applikointitelojen momenttieron vaikutus ajettavuuteen sekä kiihdytysvaiheessa ilmenevien ajettavuusongelmien syntymekanismit. Työn kokeellinen osa jakaantui kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa pyritään löytämään lisäymmärrystä nippitapahtuman ilmiöille joita sitten hyödynnetään toisen osan koeajoissa. Staattisilla kuormituskokeilla tutkittiin telapinnan kokoonpuristumista ja suurnopeus-kamerakuvauksilla nipin geometriaa päällystyskoneen ajon aikana. Applikointitelojen momenttierokoeajoilla pyrittiin selvittämään paperiradan mahdollista luistoa nipissä. MCA-kosteuspitoisuusanalysaattorilla mitattiin nippitapahtuman muutosten vaikutusta filmipäällystimen paluufilmin ominaisuuksiin. Muuttelemalla päällystemäärää ja – jakaumaa sekä applikointitelojen momenttieroa selvitettiin esipäällystysparametrien vaikutus filmipäällystimen ajettavuuteen. Muokkaamalla pohjapaperin absorptiokykyä sekä pastan vedenpidätyskykyä tutkittiin nestepenetraation vaikutusta ajettavuuteen. Telapinnan kokoonpuristuman havaittiin olevan pieni eikä ajon aikana nipin geometriassa havaittu muutoksia. Paperiradan todettiin luistavan nipissä, mutta luistoilmiö oli huomattavasti pienempi mitä nopeuserolukemista voidaan päätellä. Kiihdytysvaiheessa havaittiin selviä muutoksia paluufilmissä, mutta ajon aikana paluufilmi pysyi lähes vakiona. Päällystemäärän todettiin olevan suurin yksittäinen tekijä filmipäällystimen ajettavuudessa ja siihen tulee kiinnittää erityistä huomiota filmipäällystimen kiihdytysvaiheessa. Aukirullauksen levitystelan vaihdon myötä todettiin pohjapaperiin kohdistuvilla kuormituksilla olevan myös suuri merkitys filmipäällystimen ajettavuudelle.