- 색 공간 및 색 모델
- 색상 변환(T6.2)
- 풀 컬러 이미지 처리(T6.4)
- 색상 변환(T6.5)
- 컬러 이미지 스무딩 및 샤프닝(T6.6)
- 분할에 색상 사용(T6.7)
- 색상 가장자리 감지(T6.7)
- 컬러 이미지의 노이즈(T6.8)
- 색상 기초
- Color Fundamentals
◆ CIE(국제조명위원회)
◆ 1차 및 2차 색상(빛 및 안료)
⚫ 표준화를 위해 CIE는 1931년에 세 가지 기본 색상인 700nm, 546.1nm 및 435.8nm에 대한 특정 파장 값을 지정했습니다.
⚫ 빛의 기본 색상: 빛의 2차 색상을 생성하기 위해 함께 추가될 수 있습니다.
⚫ 안료나 착색제의 기본색 : 빛의 기본색 중 하나를 빼거나 흡수하고, 나머지 두 가지 색상은 반사하거나 투과시키는 색상을 원색이라고 정의합니다.
◆ 컬러 디스플레이
⚫ 컬러 텔레비전 수신은 밝은 색상의 부가적 특성을 보여주는 예입니다.
⚫ CRT(음극선관) 디스플레이는 전자에 민감한 형광체의 삼각형 도트 패턴 배열로 구성됩니다.
⚫ LCD(Liquid Cristal Display)는 편광의 특성을 이용하여 LCD 화면을 통해 빛을 차단하거나 통과시킵니다.
광 필터는 각 픽셀 트라이어드 위치에서 빛의 세 가지 기본 색상을 생성하는 데 사용됩니다.
★ 능동형 매트릭스 디스플레이의 경우, 화면의 각 픽셀을 처리하기 위한 적절한 신호를 제공하기 위해 박막 트랜지스터(TFT)가 사용됩니다.
⚫ 참조. OLED
◆ 컬러 카메라
⚫ 3-센서 vs 단일 센서
◆ CIE 색도도
⚫ 일반인이 볼 수 있는 모든 색도, 즉 인간 시각의 영역을 나타냅니다.
⚫ 순수한 색상(단색광)
★ 혀모양의 색도도 경계선 부근에 표시되어 있습니다.
★ 다양한 스펙트럼 색상의 위치는 380nm의 보라색부터 780nm의 빨간색까지 다양합니다.
⚫ 동등한 에너지의 지점
★ 세 가지 기본 색상의 동일한 비율에 해당합니다.
★ 백색광에 대한 CIE 표준을 나타냅니다.
⚫ 채도
★ 색도 차트의 경계에 위치한 모든 점은 완전히 포화됩니다.
★ 에너지가 같은 지점에서는 포화도가 0이다.
⚫ 색상 혼합
★ 삼각형 내부 또는 경계선의 모든 색상은 세 가지 꼭지점 색상의 다양한 조합으로 생성될 수 있습니다.
2. 색 공간 및 색 모델
3. Color Space & Color Model
◆ 색공간 및 색모델
⚫ 색 공간은 재현 가능한 색상 표현입니다. 이는 물리적으로 생성된 다양한 색상을 인간의 눈에 등록된 색상 감각(일반적으로 삼자극 값)의 객관적인 설명에 매핑합니다.
⚫ 색 공간에는 기본 색상이 있습니다.
⚫ 색 공간을 정의할 때 일반적인 참조 표준은 CIELAB 또는 CIEXYZ 색 공간으로, 이는 일반 인간이 볼 수 있는 모든 색상을 포괄하도록 특별히 설계되었습니다.
◆ 컬러 모델
⚫ 색상 모델은 색상이 숫자의 튜플(예: RGB의 3배 또는 CMYK의 4배)로 표현될 수 있는 방식을 설명하는 수학적 모델입니다.
⚫ 색상 모델과 참조 색상 공간 사이에 특정 매핑 기능을 추가하면 참조 색상 공간 내에 영역이라고 알려진 명확한 "발자국"이 설정됩니다.
⚫ 특정 색상 모델의 경우 색 영역은 색상 공간을 정의합니다.
★ 예를 들어 Adobe RGB와 sRGB는 서로 다른 두 가지 절대 색상 공간이며 둘 다 RGB 색상 모델을 기반으로 합니다.
◆ RGB 색상 모델
⚫ RGB 모델에서 각 색상은 빨간색, 녹색, 파란색의 기본 스펙트럼 구성 요소로 나타납니다.
⚫ 이 모델은 데카르트 좌표계를 기반으로 합니다.
◆ RGB 모델의 문제
⚫ (+) RGB 모델과 마찬가지로 CMY 및 CMYK 모델에서 색상을 생성하는 것은 간단합니다.
★ 이러한 색상 시스템은 하드웨어 구현에 이상적으로 적합합니다.
★ 또한 RGB 시스템은 인간의 눈이 빨간색, 녹색 및 파란색 원색을 강하게 인식한다는 사실과 잘 일치합니다.
⚫ (-) 불행하게도 RGB, CMY 및 기타 유사한 색상 모델은 인간의 해석에 실용적인 용어로 색상을 설명하는 데 적합하지 않습니다.
★ 예를 들어, 자동차의 색상을 구성하는 각 원색의 비율을 지정하여 자동차의 색상을 참조하는 것은 아닙니다.
★ 또한, 우리는 컬러 이미지가 세 가지 기본 이미지가 결합되어 하나의 이미지를 형성하는 것으로 생각하지 않습니다.
◆ HSI 컬러모델
⚫ 우리가 제시할 모델은 HSI(색조, 채도, 강도) 색상 모델로, 컬러 이미지의 색상 전달 정보(색상 및 채도)에서 강도 구성 요소를 분리합니다.
◆ HSI 색상 모델의 색조 및 채도.
⚫ 빨간색 축의 각도가 색상(H)을 나타냅니다.
⚫ 벡터의 길이는 채도(S)입니다.
⚫ 이러한 평면에 있는 모든 색상의 강도는 수직 강도 축(I)에서 평면의 위치에 의해 제공됩니다.
◆ Example (출처 : 한국물리학회)
◆ 그림 7.14
(a) RGB 이미지와 해당 HSI 이미지의 구성요소
(b) 색조,
(c) 포화,
(d) 강도.
3.3. YCbCr Color Model
◆ YCbCr : 색상 정보 전송 및 처리에 적합
⚫ Y(루마) : 강도
⚫ Cb, Cr(Chroma) : Y와 색상 차이
- 색상 변환 -
RGB : HSI
◆ HSI to RGB
⚫ RG sector
⚫ GB sector …
⚫ BR sector …
- Color Conversion – RGB : YCbCr
◆ CIE 표준 색좌표: Y, R-Y, B-Y
◆ 색차 신호 스케일링
◆ 신호 레벨: 약간의 여유가 있습니다.
Tonal Transformation
◆ 색조 변형
⚫ 키 유형이라고도 하는 이미지의 색조 범위는 색상 강도의 일반적인 분포를 나타냅니다.
⚫ 가장 간단한 예:
★ RGB
★ HSI
★ CMY
★ CMYK
⚫ 과채도 및 과포화 색상과 같은 색상 불규칙성을 해결하기 전에 이미지의 색조 범위를 수정해야 합니다.
히스토그램 균등화
◆ 히스토그램 균등화
⚫ 섹션 3.3의 회색조 히스토그램 처리 변환을 컬러 이미지에 자동으로 적용할 수 있습니다.
⚫ 일반적으로 컬러 이미지의 구성 요소 이미지를 독립적으로 히스토그램 균등화하는 것은 현명하지 않습니다. 이로 인해 잘못된 색상이 발생합니다.
⚫ 보다 논리적인 접근 방식은 색상 강도를 균일하게 분산시키고 색상 자체(예: 색조)를 변경하지 않는 것입니다.
⚫ 따라서 HSI(또는 YCbCr) 색 공간은 이러한 유형의 접근 방식에 이상적으로 적합합니다.
★ 강도 채널(예: I 또는 Y)만 균등화합니다.
색상 균형
◆ 색상 균형
⚫ 이미지의 색조 특성이 수정된 후에 해결됩니다.
⚫ 색상 분광계를 사용하여 이미지의 알려진 색상을 분석하여 색상 불균형을 직접 확인할 수 있지만 때로는 정확한 시각적 평가가 가능합니다.
★ 예를 들어 RGB 또는 CMY(K) 구성 요소가 동일해야 하는 흰색 영역이 있는 경우입니다.
★ 그림에서 알 수 있듯이 인간은 적절한 피부색을 매우 잘 인식하므로 피부색은 시각적 색상 평가에 탁월한 대상입니다.
컬러 이미지 스무딩
컬러 이미지 샤프닝
◆ 세 가지 유형의 거리
⚫ (왼쪽) 가장 간단한 측정 중 하나는 유클리드 거리(L2 표준)입니다.
⚫ (중간) 유클리드 거리의 일반화. 여기서 C는 분할하려는 색상 범위를 나타내기 위해 선택한 샘플의 공분산 행렬입니다. → 마할라노비스 거리
⚫ (오른쪽) 위의 두 가지 유형을 구현하는 것은 계산 비용이 많이 듭니다. 타협은 경계 상자 또는 L1 표준입니다.
⚫ 컬러영상처리 실무지침
▪ 정당한 이유가 있는 경우에만 색상 처리를 사용하십시오.
- 각 색상이 서로 다른 노이즈 특성을 가질 때 노이즈 제거
- 색상 균형, 색상 분할, ...
▪ 그렇지 않으면 Intensity 채널만 처리
(예: YCbCr의 Y 또는 HSI 색상 모델의 I)
- 예. 이미지 색상을 변경하고 싶지 않다면
(강도 조정, 색조 변환, 히스토그램 균등화...) - 예. 또는 강도 정보만 사용하는 것으로 충분한 경우
(노이즈 제거, 에지 감지, 강도 분할, ...)
