Компьютерная графика / Lab4_Yark-tsvet_modeli
.pdfЛабораторная работа № 4. ЯРКОСТНО-ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Цель лабораторной работы – исследование методов преобразования изображений при яркостно-цветовом представлении в среде системы MATLAB.
1 ЯРКОСТНО-ЦВЕТОВЫЕ ПРОСТРАНСТВА
1.1.Цветовое пространство YIQ
Всистеме MATLAB реализована поддержка изображений в пространстве
YIQ, где Y соответствует яркости, I – цветовому тону, Q – насыщенности. Яркость содержит информацию об общей интенсивности изображения в шкале градаций серого, тон и насыщенность дополняют яркость цветовым содержанием. Компоненты YIQ, которые также называются NTSC, соотносятся с RGB согласно следующим преобразованиям:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
|
0.299 |
0.587 |
0.114 |
|
R |
|
|
R |
|
1.000 |
0.956 |
0.621 |
Y |
|
I |
|
0.596 |
0.274 |
0.322 G |
G |
1.000 |
0.272 |
0.647 I |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
0.211 |
0.523 |
0.312 |
B |
|
B |
|
1.000 |
1.106 |
1.703 |
Q |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
Рис.1 Преобразования компонент моделей YIQ и RGB Прямое преобразование реализуется функцией rgb2ntsc:
yiq_image=rgb2ntsc(rgb_image),
где входное изображение RGB может быть класса uint8, uint16, double. Выходом является массив MxNx3 класса double.
Обратное преобразование реализуется функцией ntsc2rgb:
rgb_image= ntsc2rgb (yiq_image),
где входное и выходное изображения имеют класс double. 1.2. Цветовое пространство YCrCb
Яркость представлена компонентой Y, а цвет хранится в виде двух разностных цветовых компонент Cr и Cb. При конвертации с моделью RGB используются следующие выражения:
2(4) |
Лабораторная работа 4 |
Y |
|
16 |
|
|
Cr |
|
128 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cb |
128 |
|
||
0.25680.4392
0.1482
0.5041 0.0979 R
0.3678 0.0714 G
0.291 0.4392 B
а)
R |
1.1644 |
1.596 |
0 |
|
|
Y |
|
16 |
|
|
|
G |
1.1644 |
0.813 |
0.3917 |
|
Cr |
|
128 |
|
|||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
2.0172 |
|
|
|
|
|
||
B |
|
1.1644 |
|
|
Cb |
128 |
|
||||
б)
Рис.2 Преобразования компонент моделей YIQ и RGB Прямое преобразование реализуется функцией rgb2ycbcr:
ycbcr_image=rgb2ycbcr(rgb_image),
а обратное - функцией ntsc2rgb: rgb_image=ycbcr2rgb (ycbcr_image).
1.3. Цветовое пространство HSV
Цветовое пространство HSV рассматривается вдоль черно-белой оси пи-
рамиды, основанием которой является шестигранная плоскость, представляю-
щая собой диаграмму цветов (рис.3 и 4).
Рис.3 Геометрическое пояснение Рис.4 Диаграмма цветов модели HSV
В модели HSV параметр V указывает на интенсивность (яркость) изобра-
жения. В графической трактовке параметр V (Value – значение, величина) ука-
зывает на размер шестиугольника в перпендикулярном сечении. Величина V
Лабораторная работа 4 |
3(4) |
измеряется вдоль черно-белой оси пирамиды, на которой располагаются все оттенки серого. Вершина пирамиды соответствует значению V=0 (черный цвет), а основание – значению V=1 (белый цвет).
Насыщенность S увеличивается согласно расстоянию от точки на плоско-
сти до оси яркости.
Цветовой тон (H) задается на диаграмме углом, на который нужно повер-
нуть против часовой стрелки луч, выходящий из центра к опорной точке, в ка-
честве которой принимается вершина красного. Следовательно, тон красного равен 0, желтого 60, зеленого 120, синего 270 градусов.
Значения тона, насыщенности и яркости для пространства HSV можно получить из цветовых координат модели RGB при помощи формул.
Прямое преобразование реализуется функцией rgb2hsv:
hsv_image=rgb2ycbcr(rgb_image),
а обратное - функцией hsv2rgb:
rgb_image=ycbcr2rgb (hsv_image).
2. ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
По отношению к заданному изображению выполнить преобразования по всем параметрам (отдельным цветам, яркости, цветности, насыщенности), по-
казывающие особенности представления изображений в различных яркостно-
цветовых пространствах и соотношение с моделью RGB.
Пояснить результаты преобразований, используя для этого характерные фрагменты изображения, представленные в виде исходной и результирующей матриц.
3.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
1.Формулировка задания.
2.Текст программы.
3.Результаты выполнения всех разделов задания.
4.Файл с результатами выполнения задания.
4(4) |
Лабораторная работа 4 |
5.Пояснения полученных результатов.
6.Ответы на контрольные вопросы.