朗伯特反射模型描述了彩色图像的成像过程,对于同一表面在不同光照下的颜色又是如何转换的呢?对角模型就是同一表面在不同光照下进行颜色转换的转换公式。假设成像设备的感光函数具有窄带的特性,即成像设备仅在某一个特定波长处有响应,即假设 c ( λ )= δ ( λ - λ c ),那么根据狄拉克函数的性质,图像的成像公式(2-1)可以改写成如下形式:
假设在光照 e 1 ( λ c )和光照 e 2 ( λ c )下,对同一反射表面得到的图像颜色分别为 f 1 =( R 1 , G 1 , B 1 ) T 和 f 2 =( R 2 , G 2 , B 2 ) T ,则对应像素满足如下关系:
公式(2-3)可以简写成公式(2-4)。
其中, α 、 β 和 γ 都是常数,为两种光照颜色的比值。公式(2-4)就是著名的对角模型(Diagonal Model,又称Von Kries模型 [3] )。对角模型是一种不同光照条件下同一反射表面的颜色转换关系。公式(2-2)到(2-4)的推导过程基于成像设备是窄带的假设,满足狄拉克函数。然而在现实生活中,摄像机并不满足该假设条件,Finlayson等人 [4,5] 提出了一些敏感函数锐化算法,使得摄像机的敏感函数满足窄带假设。后来Finlayson等人 [6] 的进一步研究表明,尽管日常使用的摄像机不满足窄带的条件,但也可以应用对角模型对拍摄图像进行光照矫正。