Fargebilder. Lars Vidar Magnusson. March 12, 2018

Transkript

1 Fargebilder Lars Vidar Magnusson March 12, 2018 Delkapittel 6.1 Color Fundamentals Delkapittel 6.2 Color Models Delkapittel 6.3 Bildeprosessering med Pseudofarger Delkapittel 6.4 Prosessering av Fargebilder

2 Grunnleggende om Farger Det synlige lys er som vi har vært innom tidligere en del av det elektromagnetiske spektrum.

3 Grunnleggende om Farger Det finnes ingen entydig definisjon om hva som er hva når det gjelder farger CIE definerte i 1931 følgende.. Blå: nm Grønn: nm Rød: 700 nm

4 Grunnleggende om Farger De ulike fargene er relatert på følgende vis

5 Grunnleggende om Farger Vi har to måter å blande farger på; additive og subtraktiv

6 Fargemodeller En fargemodel er en metode for å spesifisere en farge colorspace, color system... Hvert system lar deg spesifisere en farge i et koordinatsystem RGB CMY / CMYK HSI En modell er typisk tilpasset hardware eller for sluttvisning

7 Fargemodeller - RGB RGB er en modell som spesifiserer farger ved hjelp av primærfargene rød, grønn og blå En farge angis i et kartesisk system gitt under

8 Fargemodeller - RGB Et punkt består av en 3-tuple (alternativt kan vi se det som tre separate bilder) Hver kanal blir typisk representert med samme antall bits Det er vanlig med 8 bit Et bilde i full-color (fullfarge) har typisk 3 8 = 24 bits per element i bildet Dette gir totalt (2 8 ) 3 = mulige farger Angis enten som.. flyttall i intervallet [0, 1] decimal i intervallet [0, 255] hexadecimal i intervallet [0, ff ]

9 Fargemodeller - CMY CMY bruker sekundærfargene (primær pigmentfargene) til å angi en farge cyan, magenta og yellow En enhet som skal gi en farge (e.g. printer) konverterer typisk fra RGB til CMY C 1 R M = 1 G Y 1 B CMY modellen blir normalt utvidet med en dedikert svart farge (CMYK)

10 Fargemodeller - HSI HSI benytter seg av helt andre begreper for å spesifisere en farge Hue Saturation Intensity Modellen passer bedre med hvordan vi oppfatter farger Skiller farge fra intensitet!

11 Relasjonen Mellom RGB og HSI Forholdet mellom RGB kan visualiseres ved hjelp av RGB-kuben.

12 Relasjonen Mellom RGB og HSI Det blir enda klarere når vi titter ned gråskalaaksen Hue H er vinkelen fra rød Saturation S er lengden på vektoren Intensity I er plasseringen på den vertikale aksen

13 HSI Illustrert HSI-modellen illustrert

14 Konvertere fra RGB til HSI Vi kan konvertere fra RGB til HSI. { θ if B G H = 360 θ if B > G hvor { } θ = cos 1 0.5[(R G) + (R B)] [(R G) 2 + (R B)(G B)] 1/2 S = 1 3 [min(r, G, B)] R + G + B I = 1 (R + G + B) 3

15 Konvertere fra HSI til RGB Vi kan konvertere fra HSI til RGB, men vi må ta høyde for vinkelen til hue Når 0 H < 120 konverterer vi på følgende vis... [ R = I 1 + S cos H ] cos(60 H) G = 3I (R + B) B = I (1 S)

16 Konvertere fra HSI til RGB Når 120 H < 240 konverterer vi på følgende vis... R = I (1 S) ] S cos H G = I [1 + cos(60 H ) H er H 120 B = 3I (R + G)

17 Konvertere fra HSI til RGB Når 240 H < 360 konverterer vi på følgende vis... R = 3I (G + B) G = I (1 S) H er H 240 ] S cos H B = I [1 + cos(60 H )

18 Pseudofarger i Bildeprosessering Ofte vil vi prosessere farger slik at vi introduserer pseudo (falske) farger. Brukes for å identifisere punkter som oppfyller spesifikke kriterier.

19 Intensitets-Slicing (Intensity Slicing) Intensitets-slicing (intensity/density slicing) er en enkel pseudofarge tranformasjon. Vi ser på et (gråskala) bilde som en 3D-flate Plan blir plassert parallelt med koordinatplanet Hvert plan deler inn spekteret inn i farger Vi har P plan som deler inn i P + 1 lag V 1, V 2,... V P+1 f (x, y) = c k if f (x, y) V k

20 Intensitets-Slicing (Intensity Slicing) Under er en visuell representasjon av intensity slicing

21 Intensitets-Slicing Eksempel Under ser vi et gråskalabilde av skjoldbruskkjertelen og resultatet etter slicing med 8 farger.

22 Intensitets-Slicing (Intensity Slicing) Vi kan også bruke intensitets-slicing for fargelagt thresholding

23 Intensitets-Slicing Eksempel Threshold Under ser vi et gråskalabilde av en sveiset skjøt og resultatet etter slicing med to farger.

24 Intensitets-Slicing Eksempel Under ser vi et gråskalabilde av skjoldbruskkjertelen og resultatet etter slicing med 8 farger.

25 Intensitet til Farge Transformasjoner Pseudofarge-transformasjoner kan generaliseres Vi skal se på to alternativer Et gråskalabilde med forskjellige transformasjonsfunksjoner Flere bilder

26 Pseudofarger - Et Gråskala med Flere Transformasjoner Vi har et et bilde som vi transformerer med ulike funksjoner for hver fargekanal Merk hvis tranformasjonsfunksjonen er lik får vi et gråskalabilde

27 Pseudofarger - Et Gråskala med Flere Transformasjoner Eksempel Et eksempel som illustrerer hvordan ulike transformasjoner kan utnyttes

28 Pseudofarger - Flere Bilder Vi kan også ha et sett med bilder som prosesseres individuelt for så settes sammen.

29 Pseudofarger - Flere Bilder Eksempel Et eksempel som illustrerer bruk av flere bilder. Øverste rad er R G B komponentene Fjerde bildet er near-infrared (IR) De to siste er kombinasjonene IRGB og RIRB

30 Pseudofarger - Flere Bilder Eksempel Bildet er satt sammen av ulike bilder hvor flere ikke kan sees med det nakne øyet

31 Prosessering av Fargebilder Nå skal vi se på hvordan fargebilder blir prosessert Et fargebilde kan sees som.. c = c R c G c B R = G B eller alternativt.. c R (x, y) R(x, y) c(x, y) = c G (x, y) = G(x, y) c B (x, y) B(x, y) Vi må altså bruke vektoroperasjoner

32 Prosessering av Fargebilder Dette illustrerer forskjellen mellom gråskala- og fargebilder