Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде Matlab (2006) (1246139), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Это легко понять, так как яркости всех трех компонент ВСВ монохромного изображения должны быть одинаковы, а значит, для такого изображения компоненты 1 и () равны нулю. Функция г8Ь2псвс совершает это преобразование: у1п 1шаяе = гбЬ2птвс(гйЬ 1шабе), где входное В СВ изображение может быть класса п1пс8, п1пс16 или бопЬ1е. Выходом служит массив Мхдг х3 класса бопЬ1е. Компонента светлота получается командой у1о 1шабе(:,:, 1), цветовой тон — у1о 1шаяе(:,:, 2), а насыщенность — у1с( 1шабе(:,:, 3).
Аналогично, компоненты ВСВ получаются из 'ЛЯ с помощью обратного пре- образования 1.000 0.956 0.621 1.000 -0.272 -0.647 1.000 -1.106 1.703 которое в 1РТ реализовано в виде функции г8Ь 1шабе = псвс2г8Ь(у1п 1шайе) Здесь и входное, и выходное изображения имеют класс бопЬ1е. 6.2.2. Цветовое пространство 'УСЬСг Цветовая модель УСЬСг широко используется в цифровом видео. В этом формате компонента светлота представлена единственной компонентой У, а цвет хранится в виде двух разностных цветовых компонент СЬ и Сг.
Величина СЬ вЂ” это разность между голубой компонентой В и светлотой У, а Сг — это разность между В (красная компонента) и У ДРо!уп1оп, 19961). При конвертации из ВСВ в УСЪСг используются уравнения 16 65.481 128.553 24.966 128 + — 37.797 — 74.203 112.000 128 112.000 — 93.786 — 18.214 Функция преобразования имеет вид усЬсг 1ша8е = гяЬ2усЬсг(г8Ь 1шабе) Входное ВСВ изображение может быть класса п1пс8, нйпс16 или бопЬ1е. Выходное изображение имеет тот же класс,что н входное. Обратное преобразование' Чтсбы нслучить матрину нресбразснания из УСЬСг а ЦОВ, наберите команду » еатс усьсгзгяь.
Б1 31 Ч ц И "Ь216 Г б.Об б * б ег выполняется функцией гяЬ 1шайе = усЬсг2гяЬ(усЬсг 1шайе). Входное УСЪСг изображение может быть класса п1пг8, пйпг16 или поиЬ1е, а класс выходного изображения совпадает с классом входного. 6.2.3. Цветовое пространство НБ к' Цветовая система НЯЧ (Нпе, Яа1пганоп, Ча1пе: цветовой тон, насыщенность, величина) представляет собой одно из цветовых пространств, в которых выбор цвета похож на обращение с палитрой или гаммой цветов при работе художника с красками или чернилами. Эта цветовая система стоит гораздо ближе к описанию и восприятию цвета человеком, чем формат НСВ. Пользуясь терминологией художников, термины цветовой тон, насыщенность и величина соответствуют приблизительно таким словам,как окраска, оттенок и сила тона.
Цветовое пространство НБЧ можно увидеть, если посмотреть на цветовой куб НСВ вдоль его серой оси (которая соединяет черную и белую вершины). В результате наблюдается цветовая палитра в форме шестиугольника, которая изображена на рис. 6.5, а) (стр. 226). По мере движения вдоль серой оси на рис. 6.5, б), размер шестиугольника в перпендикулярном сечении соответствует величине Ъ' на рисунке. Цветовой фон Н выражается углом на цветовом шестиугольнике, причем принято отсчитывать этот угол от луча, соединяющего центр и красную вершину. Величина (и) измеряется вдоль оси конуса, вершина которого соответствует величине и = О.
Конец оси соответствует величине Ч = 1 (белый цвет), и соответствующая точка располагается в центре полноцветного шестиугольника на рис. 6.5, а). Таким образом, на этой оси располагаются все оттенки серого цвета. Насыщенность (чистота) Я цвета измеряется расстоянием до оси Ч. Цветовая система НЯЧ основана на цилиндрических координатах.
Поэтому преобразование из НСВ в НЯЧ осуществляется по стандартным формулам пересчета из прямоугольных в цилиндрические координаты. Эти уравнения можно найти в большинстве учебников по компьютерной графике (см., например, [Нойегэ, 1997]), поэтому мы их здесь не приводим. Функция МАТЮКАВ для преобразования их НСВ в НЯЧ имеет вид Ьвч 1шаяе = гйЬ2Ьвн(гйЬ 1шайе). Входное НСВ изображение может иметь класс п1пе8, п1пе16 или 6опЬ1е, а выходное имеет класс йоиЬ1е.
Преобразование из НЯЧ в ВСВ совершается функцией гиЬ 1шайе = Ьвч2гкЬ(Ьвч 1шайе). Входное изображение должно принадлежать классу йопЬ1е, а выходное имеет класс боиЬ1е. 6.2.4. Цветовые пространства СМЪ' и СМЪ'К Голубой, пурпурный и желтый являются вторичными основными цветами световых источников или, альтернативно, первичными цветами красителей. Например, при освещении белым светом поверхности, покрашенной голубой краской, красный цвет от нее не отражается. Значит, голубой краситель вычитает красную компоненту из отражаемого белого цвета, который состоит из равных частей красного, зеленого и синего. Большинство аппаратов для нанесения цветных красителей на бумагу, вроде цветных принтеров и устройств копирования в цвете, либо требуют представления цветных данных в формате СМУ, или автоматически совершают преобразование из НОВ в СМУ.
Это преобразование совершается по очень простым правилам '( м ~ '1 где предполагается, что все цветовые компоненты нормированы в диапазоне (О, 1]. Эти уравнения демонстрируют эффект неотражения красного цвета от поверхности, покрытой чисто голубой краской (из уравнений имеем С = 1 — Л). Аналогично, чисто пурпурный цвет не отражает зеленый, а чисто желтый не отражает синий. Из этих уравнений следует, что для получения НОВ компонент из СМУ достаточно вычесть каждую из них из 1. В теории равные количества первичных красителей голубого, пурпурного и желтого должны давать черный цвет. На практике, при смешении этих цветов на печати получается черный, который выглядит более осветленным, чем оригинальный черный цвет, Поэтому, чтобы получить истинный черный цвет (который часто доминирует при цветной печати), цветовая модель СМУ расширяется до модели СМУК четвертым цветовым компонентом —. черным цветом.
Таким образом, когда издатели говорят о четырехцветной печати, они имеют в виду трехцветную модель СМУ плюс черный цвет. Функцию тшсошр1ешепс, введенную в З 3.2.1, можно использовать для преобразования из КСВ в пространство СМУ: сшу 1шаяе = 1шсошр1ешепс(гйЬ 1шаяе). Эту же функцию можно использовать для обратного преобразования: гяЬ 1шаяе = 1шсошр1ешепт(сшу тшайе). 6.2.5. Цветовое пространство НЯ1 Если не брать НЯЧ, все рассмотренные ранее цветовые модели плохо приспособлены к описанию цветов, свойственному для человека. Например, говоря о цвете автомобиля, человек никогда не скажет о процентном соотношении в нем красного, зеленого и синего. Описывая обьект, мы скажем о его цвете (цветовом тоне), насыщенности и светлости (светлоте). 1(еетоеой тон сообщает собственно цвет и его чистоту (чисто красный, оранжевый, желтый и т, п.), насыщенность дает меру того, насколько чистый цвет разбавлен белым. Сеетплость или светлота является характеристикой, которая практически не поддается точному измерению.
Она соответствует характеристике интенсивность (полутоновая яркость) в ахроматическом (бесцветном) случае и является одним из ключевых параметров при ~~~ 218 Глава б. Обработана цветпн х изобраокенип описании цветового восприятия. Как известно, яркость (уровень серого цвета) является основной характеристикой монохромных (полутоновых) изображений. Эту величину можно легко мерить и интерпретировать. В цветовом пространстве НЯ1 (Нпе, Яатпга11оп, 1пгепвйу: цветовой тон, насыщенность, интенсивность), которое мы собираемся рассматривать, яркостная информация (интенсивность) отделена от цветовой информации (цветовой тон и насыщенность) цветного изображения.
В результате модель НЯ1 является идеальным инструментом в алгоритмах обработки цветных изображений, поскольку в ее основе лежит описание цвета, интуитивно понятное человеку, а ведь именно он является и разработчиком, и пользователем всех этих алгоритмов. В этом смысле цветовое пространство НЯЧ похоже на НЯ1, но оно сфокусировано на представлении цветов в виде палитры художника, поэтому оно менее удобно в цифровых приложениях.
Как уже говорилось в з 6.1.1, цветное КСВ изображение состоит из трех монохромных изображений, поэтому неудивительно, что компоненту интенсивности можно выделить из КСВ изображения. Это станет особенно ясно, если взять цветовой куб из рис. 6.2 и поставить его так, чтобы «черная» его вершина (0,0, 0) оказалась внизу, а «белая» (1, 1, 1) — прямо над ней, как показано на рис. 6.6, а) (стр. 226). Как отмечалось при обсуждении рис.
6.2, все оттенки серого цвета расположены на отрезке, соединяющем черную и белую вершины. На рис. 6.2, б) этот отрезок (ось интенсивности) расположен вертикально. Значит, для определения интенсивности в некоторой цветной точке необходимо провести через эту точку плоскость, перпендикулярную оси. Координата пересечения этой плоскости с осью даст значение интенсивности (яркости) в диапазоне (О, Ц. Немного подумав, становится ясно, что насыщенность (чистота цвета) увеличивается с возрастанием расстояния от выбранной точки до оси интенсивности.
На самом деле, насыщенность цвета для точек на этой оси равна нулю, поскольку все эти точки являются серыми. Чтобы определить цветовой тон для некоторой заданной КСВ точки, рассмотрим рис. 6.6, б), на котором выделена плоскость, проходящая через три точки (черную, белую и голубую).
Поскольку эта плоскость содержит черную и белую вершины, то и вся соединяющая их (серая) прямая принадлежит выделенной плоскости. Кроме того, ясно, что все точки треугольника, определяемого осью интенсивности и двумя отрезками пересечения плоскости с гранями куба, имеют один и тот же цветповоа п»он (в данном случае, голубой).
Это обьясняется тем, что все цветовые точки этого треугольника являются всевозможными комбинациями или смешениями трех цветов вершин построенного треугольника. В самом деле, если две точки являются белой и черной, а третья — цветной, то первые две не могут изменить тон любой цветной точки треугольника, которая получается при смешивании трех указанных цветов. Черкая и белая точки не вносят вклад в цветной тон! (Однако они влияют на интенсивность и насыщенность цвета.) Если теперь поворачивать выделенную плоскость вокруг вертикальной оси, то будут получаться различные цветовые тона.
Из этого умозрительного рассмотрения приходим к выводу, что значения цветового тона, насыщенности и интенсивности, необходимые для определения пространства НЯ1, можно получить из цветовых координат модели КСВ. Таким образом, точки КСВ можно преобразо- б.й. ~ ~ др„, „, „2Яе' вывать в соответствующие точки НЯ1 с помощью точных формул, описывающих приведенные выше геометрические построения. Из проведенных рассуждений следует, что пространство НЯ1 состоит из вертикальной оси интенсивности и цветных точек, которые располагаются на плоскости, перпендикулярной этой оси. При перемещении этой плоскости вверх и вниз вдоль оси ее пересечение с цветовым кубом имеет форму треугольника или шестиугольника. Это легче себе представить, если смотреть на куб сверху вдоль оси интенсивности, как показано на рис. 6.7, а) (стр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
