Vorteil der Gegnerfarbe?

Die RGB-Farbe ist eine direktere Darstellung der vom (menschlichen) Auge empfangenen "Roheingabe", da die drei Arten von Zapfenzellen Empfindlichkeitsspektren haben, die ungefähr rotem, grünem und blauem Licht entsprechen:

Gegenfarbe zerlegt Farbe in drei "Dimensionen" mit gegensätzlichen Eigenschaften: dunkel oder hell, gelb oder blau und rot oder grün. Dies sorgt für eine gewisse Helligkeitsinvarianz, da eine Änderung der Lichtintensität die Helligkeit ändert, aber nicht das Gelb/Blau- oder Rot/Grün-Gleichgewicht der Farbe, obwohl sich das Stimulationsniveau aller drei Arten von Zapfenzellen ändert.

Man könnte spekulieren, dass die gegnerische Farbwahrnehmung in realen Umgebungen "aussagekräftiger" ist. Die Dunkel/Hell-Achse stellt die Gesamtlichtmenge dar, die Gelb/Blau-Achse gibt an, welches Ende des sichtbaren Spektrums vorherrscht, und die Rot/Grün-Achse bietet eine feinere Unterscheidung für niederfrequentes Licht.

Die erste Frage, nämlich was ist der Vorteil der Farbopponenz „gegenüber“ RGB , ist technisch falsch. Das gegnerische System (Rot/Grün; Blau/Gelb und Helligkeitskanäle) ist physiologisch in der neuronalen Netzhautschicht und höheren visuellen Strukturen wie dem Nucleus geniculatum lateralis angesiedelt und erhält Input vom RGB-System (Fotorezeptoren in der Netzhaut: Rot, Grün, Blaue Zapfen).

Dann stellt sich die Frage: „ Was ist der Vorteil, wenn man die Gegenkanäle zusätzlich zum RGB-System hinzufügt ? Blau unterdrückt Gelb usw.) Der Vorteil liegt in der Erkenntnis, dass die Aktivität eines Gegenpaares die Aktivität der Gegenfarbe in benachbarten Bereichen der Netzhaut erhöht, was zu einer Verschärfung der Farbkontraste zwischen den Gegenfarben führt ( Hurvich und Jameson, 1957). Tatsächlich wird der schlechte räumliche Farbkontrast, wie er durch die spärlich platzierten Zapfen in der Netzhaut bereitgestellt wird, durch diesen Mechanismus verstärkt. Vor allem die blauen Zapfen sind vereinzelt in der Netzhaut vorhanden. Da eine Farbe in einem gegnerischen Paar die Aktivität der anderen direkt benachbart in der Netzhaut erhöht, wird die Auflösung des verschwommenen Netzhautbildes stark erhöht. Daher wird, wie Sie zu Recht sagen, die Kantenerkennung und insbesondere die Farbkontrastwahrnehmung verbessert.

Die Objekterkennung ist, wie Sie in Ihrer Frage erwähnen, ein Prozess, der durch das visuelle System in vielen Phasen, einschließlich der höheren visuellen Rinde, erleichtert wird. Verbesserter Farbkontrast erleichtert wahrscheinlich die Objektwahrnehmung, jedoch indirekt, da Farbkontrast nur einen kleinen Teil eines viel größeren und komplizierteren neuronalen Systems ausmacht, das der Objekterkennung gewidmet ist, nämlich dem visuellen „ventralen“ Strom ( Ishai et al., 1999 ).

Schließlich fragen Sie, ob Gegenfarben die Helligkeitsinvarianz erleichtern könnten . Angenommen, Sie meinen Farbinvarianz bei variierender Leuchtdichte (als Farbkonstanz bezeichnet ), lautet die Antwort nein . Das RGB-Kegelsystem kann damit problemlos umgehen, da das Verhältnis der Kegelaktivierung genügend Informationen liefert, um den Farbton unter verschiedenen Leuchtdichten zu codieren. Wenn eine bestimmte Objektreflexion doppelt so viele rote Kegel wie grüne Kegel aktiviert, aktiviert sie auch das gleiche Verhältnis, wenn die Leuchtdichte erhöht wird ( Mather, 2006 - Kapitel 12 ).

Der Gegenprozess ist zwar für die Farbkonstanz sinnvoll.

Der gegnerische Prozess bildet RGB- (oder LMS-) Koordinaten auf YB-RG-WhiteBlack- Koordinaten ab:

Die RG-Achse wird beispielsweise durch die einfache Algebra R - G(oder L - M) berechnet.
Wenn die Helligkeit verringert wird, fallen sowohl auf die R-Kegel als auch auf die G-Kegel weniger Photonen.
Der WhiteBlack-Wert ändert sich:

R + G + B = ?
8 + 3 + 0 = 11 →
7 + 2 + 0 = 9 →
6 + 1 + 0 = 7 --- notice WhiteBlack value changes 

Der Unterschied zwischen R und G bleibt gleich:

R - G = ?
8 - 3 = 5 →
7 - 2 = 5 →
6 - 1 = 5 --- notice RG value stays the same

Dies gewährleistet Farbkonstanz – das visuelle System kann feststellen, dass sich die Farbe des Objekts nicht geändert hat, sondern nur die Beleuchtung.

Hier ist ein verwandtes Zitat aus Vision Science: Photons to Phenomenology von Stephen Palmer :

Die gegenüberliegende Darstellung ist nützlicher, da sie dabei hilft zu bestimmen, welche Unterschiede zwischen benachbarten Netzhautregionen aus Änderungen der Beleuchtungsstärke (z. B. wenn ein Schatten auf eine Oberfläche fällt) und welche aus Änderungen des spektralen Reflexionsgrads (z. B. wenn eine Oberfläche fällt) resultieren in zwei verschiedenen Farben lackiert). Änderungen der Beleuchtungsstärke erhöhen oder verringern im Allgemeinen nur die Gesamtlichtmenge (d. h. ändern die Ausgabe des B1/Wh-Systems), während die chromatische Balance konstant bleibt (d. h. die Ausgaben der R/G- und B /Y-Systeme sind invariant).