Η υπολογιστική εξισορρόπηση χρώματος είναι ένα βασικό προαπαιτούμενο για πολλές εφαρμογές όρασης μηχανών. Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται πολλές πρόσφατες εξελίξεις και οι τελευταίες μέθοδοι εξισορρόπησης χρώματος. Προτείνονται επίσης διαφορετικά κριτήρια για την εκτίμηση των προσεγγίσεων αυτών. Επιχειρείται μια ταξινόμηση των μεθόδων αυτών και αυτές χωρίζονται σε τρεις ομάδες: τις στατικές μεθόδους, τις μεθόδους βασισμένες στο χρωματικό εύρος (gamut-based) και τις μεθόδους βασισμένες στην εκπαίδευση (learning-based). Ακόμη, συζητείται η πειραματική διάταξη συμπεριλαμβανομένης μιας επισκόπησης των δημόσια διαθέσιμων συνόλων δεδομένων εικόνας. Τέλος, γίνεται μια αξιολόγηση των μεθόδων που θεωρούνται αιχμής με βάση δύο σύνολα δεδομένων. / Computational color constancy is a fundamental prerequisite for many computer vision applications. This dissertation presents a survey of many recent developments and state-of-the- art methods. Several criteria are proposed that are used to assess the approaches. A taxonomy of existing algorithms is proposed and methods are separated in three groups: static methods, gamut-based methods and learning-based methods. Further, the experimental setup is discussed including an overview of publicly available data sets. Finally, various freely available methods, of which some are considered to be state-of-the-art, are evaluated on two data sets.

Στη διδακτορική διατριβή μελετώνται πέντε διαφορετικά προβλήματα που συναντώνται στη δημιουργία ενός συστήματος εκτίμησης ανακλαστικότητας χρώματος αντικειμένων και ποιοτικού ελέγχου έγχρωμων επίπεδων επιφανειών με σχέδια. Το πρώτο πρόβλημα αφορά στην εξαγωγή της απόκρισης φωτεινότητας της κάμερας που θα χρησιμοποιηθεί στο σύστημα. Για την εκτίμησή της προτάθηκαν τέσσερις μέθοδοι (δύο παραμετρικές και δύο μη παραμετρικές) που κάνουν χρήση των δεδομένων πολλαπλών εικόνων τυχαίων σκηνών. Η απόκριση φωτεινότητας εκτιμάται με χρήση πρωτότυπων συστημάτων εξισώσεων υπό περιορισμούς. Το δεύτερο πρόβλημα αφορά την εκτίμηση της φασματικής απόκρισης της κάμερας. Προτείνεται μία νέα μέθοδος που χρησιμοποιεί μοντέλο αθροίσματος κανονικών κατανομών και γενετικό αλγόριθμο. Η μέθοδος αυτή παρουσιάζει ανώτερη απόδοση σε σχέση με άμεσα ανταγωνιστικές μεθόδους στην εκτίμηση των φασματικών αποκρίσεων. Το τρίτο πρόβλημα αφορά επιλογή οπτικών φίλτρων από διαθέσιμο σύνολο για την κατασκευή πολυκαναλικού συστήματος εκτίμησης της φασματικής ανακλαστικότητας αντικειμένων. Προτείνονται νέες προσεγγίσεις με ανώτερη ακρίβεια φασματικής ανακατασκευής ανακλαστικοτήτων σε σχέση με ανταγωνιστικές μεθόδους. Το τέταρτο πρόβλημα αφορά στην επίτευξη χρωματικής ισοστάθμισης. Προτείνεται μία νέα παραδοχή μεγιστοποίησης της αντίθεσης στο κανάλι της φωτεινότητας. Με βάση την παραδοχή αυτή προτείνονται νέες μέθοδοι χρωματικής ισοστάθμισης και συγκρίνονται με υπάρχουσες στη βιβλιογραφία. Τα αποτελέσματα είναι συγκρίσιμα ή και ανώτερα ανταγωνιστικών μεθόδων. Το πέμπτο πρόβλημα αφορά στη δημιουργία συστήματος ανίχνευσης σφαλμάτων σε έγχρωμες επίπεδες επιφάνειες. Προτείνεται ένα πρωτότυπο σύστημα εντοπισμού σφαλμάτων που βασίζεται στην σύγκριση διανυσμάτων χαρακτηριστικών τοπικών ιστογραμμάτων σε πολλαπλά επίπεδα ανάλυσης και χρωματικά κανάλια. Τα διανύσματα χαρακτηριστικών είναι ανεξάρτητα από περιστροφή και μετατόπιση και ανεκτικά σε παραμορφώσεις. Η μέθοδος απαιτεί την ύπαρξη δειγμάτων αναφοράς για εκπαίδευση. Με έναν πρωτότυπο αλγόριθμο εντοπισμού σφαλμάτων, που χρησιμοποιεί τα δεδομένα που αποκτήθηκαν από τα δείγματα αναφοράς, γίνεται εντοπισμός των σφαλμάτων στις εικόνες επισκόπησης. Το σύστημα αξιολογείται όσον αφορά στην απόδοσή του χρησιμοποιώντας μία βάση δεδομένων εικόνων η οποία περιέχει τεχνητά σφάλματα και δημιουργήθηκε για το σκοπό αυτό. / This dissertation analyzes five different problems on the development of an image based reflectance reconstruction system for defect detection on colour patterned planar objects. The first problem involves the estimation of the camera’s photoquantimetric response. Four new methods are proposed (two parametric and two non-parametric) using multiple images of the same static scene. The photoquantimetric response is estimated by the use of a novel formulation of linear systems with restrictions. The second problem refers to the estimation of the camera’s spectral response. Through the use of a sum of Gaussian model combined with genetic algorithms a new formulation is achieved. This new method shows improved performance compared to previous approaches. The third problem involves the selection of a subset of optical filters from an available set for the development of a multispectral reflectance reconstruction system. New approaches are proposed based on statistical features of the system responses providing better reflectance reconstruction accuracy in comparison to previous methods. The fourth problem refers to colour constancy. A novel assumption is proposed based on contrast maximization in the intensity channel. New methods based on this assumption are proposed. These new methods show comparable or even superior performance to existing colour constancy methods. The fifth problem involves the development of a defect detection system for coloured patterned planar surfaces. A novel defect detection system is proposed based on the comparison of statistical local feature vectors at multiple scales of resolution. The features used are rotation and translation invariant and robust to non-linear deformations. The system requires the existence of defect free reference patterns. A novel defect detection algorithm is proposed and tested on a database especially created for the task with satisfying results.

Στην παρούσα εργασία παρουσιάζουμε τη θέση του χρώματος στη φιλοσοφία του Merleau-Ponty για τη ζωγραφική, έχοντας εξετάσει και τον τρόπο που αυτό λειτουργεί στην αντίληψη. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο, διερευνούμε την αισθητική του Merleau-Ponty, αναδεικνύοντας κάποιες από τις δυνατότητες καθώς και κάποιους περιορισμούς της. / This thesis is an attempt to present Merleau-Ponty's philosophy of painting through the notion of colour.