Color Fundamentals
The use of color is motivated by two principal factors
색상의 사용은 두가지 요소에 의해 결정된다.
- color simplifies object identification and extraction from a scene
색상은 갯체 식별 및 추출을 단순화한다. - Humans can discern thousnds of color shades and intensities, compared to about only two dozen shades of gray
-> second factor is important in manual(수동) analysis(ex. 사람이 수행)
인간은 수천가지의 색조와 강도를 구분할 수 있지만, gray는 24개 정도만 식별 가능
-> 두번째요소는 수동 이미지 분석에서 특히 중요하다
Color image procassing is divided into two major areas
- Full-color image processing
-> this images are acquired with a full color sensor(ex. color TV, color scanner ...)
풀컬러 센서로 이미지가 획득 된다.
-> These are used a broad range of application(ex. publishing, visualization, internet ...) - Pseudo-color image processing
-> problem is on of assigning a color to a monochrome(단색화) intensity of intensities
그레이 스케일 방법 중 일부는 컬러 이미지에 바로 적용 가능, 다른 방법들은 재구성을 해야함
6 million cones in human eye can devided into three categories(red, green, blue)
blue cones are the most sensitive
The absorption(흡수) of light by the red, green, blue cones in the human eye as a function of wavelength
- These absorption(흡수) characteristric of human eye -> color are variable combinations of primaty colors red(R), green(G), blue(B)
- CIE designated the specific wavelength values : blue = 435, green = 546, red = 700(nm)
- The primaty colors can be added to produce secondary(2차) colors of light : magenta(R+B), cyan(G+B), yellow(R+G)
- Charactertistics used to distinguish color are brighteness(밝기), hue(색조), saturation(채도)
색상을 구분하는 데에 사용되는 특성은 밝기, 색조, 채도- Brightness embodies the chromatic notion of intensity
밝기는 강도의 색채 개념을 구현- Hue is an attribute(속성) associated with the dominant wavelength in a mixture of light waves
색조는 광파 혼합의 주요 파장과 관련된 속성- Hue represents dominant color a sperceived by an observer
색조는 관찰자가 인지하는 주요 색상을 나타냄- Call an ongect red, orange, yellow
-> specifying its hue- Saturation refers to the relative purity or the amount of white light mixed with a hue
채도는 색상과 혼합된 백색광의 순도, 양을 나타냄
- Pure spectrum colors are fully saturated
- Color such as pink(red+white), lavender(violet+white) are less saturated, with the degree of saturation being inversely proportional to the amount of white light added
-> 핑크, 라벤더는 채도가 낮다. 채도는 백색광을 첨가하는 양에 반비례함- Hue and saturation taked together are called chromaticity and therefore, a color may be characterized by its brightness and chromaticity
색상과 채도를 합쳐서 색도(chromaticity)라고 하며, 색상은 밝기와 채도로 특징지어질 수 있다.
- 색을 형성하는 데에 필요한 빨간색, 녹색, 파란색의 양을 삼자극값이라고 하며, X, Y, Z라고 한다.
-> x + y + z = 1- 색을 지정하는 다른 방식 : Chromaticity diagram
- z(blue) = 1 - (x + y)
- 만약 G=62%, R=25% -> B=13%
- 두 점을 연결하는 직선 세그먼트가 두 색상을 결합하여 얻을 수 있는 모든 변형을 나타냄 -> 색상 혼합에 유용
- 세가지 색을 섞고 싶은 경우 -> 세 점끼리 연결하면 됨
- triangle and any color inside the triangle can be produced by combinations of the three initial colors
- The triangle shows a typical range of colors (called the color gamut) produced by RGB monitors
삼각형은 RGB 모니터에서 생성되는 일반적인 색상 범위(색역)- The irregular region inside the triangle is representative of the color gamut of color printing devices
불규칙한 삼각형 안의 영역은 프린터의 색 영역Large tongue : human eye
triagle : displays
region : printing devices
RGB Color Models
: purpose of a color model/color space or color system
-> To gacilitate the specification of colors in some standard
- A color model is specification of a coordinate system and a subspaced within that system where each color is represented by a single point
- hardware-oriented models are The RGB model far color monitors and color video cameras
- The CMY(cyan, magenta, yellow) and CMYK(cyan, magenta, yellow, black) models for color printing
- The HSI(hue, saturation, intensity) model corresponds with the way human describe and interpret color
This model is based on a 데카르트 좌표계(Carteisan coordinate system)- 모델의 다양한 색상은 points on or inside the cube and are defined by vectors extending from the origin
- The assumption is that all color values have been normalized so taht the cube shown is within the unit cube.
가정은 표시된 큐브가 단위 큐브 내에 있도록 모든 색상 값이 정규화되었다는 것All values of R, G, B are assumed to be in the range of [0,1]
- RGB색상 모델로 표현된 이미지는 각 primary color에 대해 하나씩, 세가지 구성 요소 이미지로 구성됨.
- RGB 모니터는 3개의 이미지가 화면에 결합되어 합성 컬러 이미지를 생성한다.
- RGB 공간에서 각 픽셀을 표현하는 데 사용되는 비트 수를 픽셀 깊이 라고 한다.
8비트인 빨,초,파 RGB 이미지에서
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RGB 컬러 픽셀은 24 비트의 깊이를 가짐.
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풀컬러 이미지 = 24비트 RGB 이미지
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24비트 RGB 이미지의 총 색상 수는 2^8^3 = 16777216
이러한 RGB 컬러 큐브는 색상 평면(color plane : face or cross sections)을 통해 쉽게 알 수 있다.
쉽게 보는 법 : 세가지 색 중 하나를 정하고, 나머지 두 개의 색상을 변환.(fixing one color, allowing other two to vary -
0 : 검정, 255 : 흰색
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Color image can bq acquired by using three filters, sensitive to red, green, blue, respectively.
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필터가 장착된 장면을 흑백 카메라로 보면, 결과는 필터의 응담에 비례하는 강도를 갖는 monochrome 이다. (monochrome image whose intensity is proportional to the response of that filter)
CMY and CMYK Color models
대부분의 장치는 내부적으로 RGB에서 CMY로 변환한다. -> CMY 데이터 입력 필요
- Cyan = 1 - Red : 사이언(청록색)은 빨간색을 포함하고 있지 않음.
- Magenta = 1 - Green : 마젠타는 초록색을 반사하지 않음.
반대로 1 에서 CMY 값을 빼면 RGB를 알 수 있음.
- 각각 똑같은 양의 CMY를 혼합하면 흐릿한 검은색이 됨.
equal amounts of the pigment primaries, cyan, magenta, yellow should produce muddy-black. - CMYK, 즉 검정색까지 네가지 색을 섞으면 진정한 검정색이 나옴.
하지만 색은 인간이 해석하기에 실용적이지 않음(not practical)
그리고 우리는 무언가를 보고 세가지 기본 이미지의 합이라고 생각하지 않음
Hue Color models
인간은 색상(hue), 채도(saturation), 밝기(brightness)로 설명함
- 색조 : 순수한 색상(pure yellow, orange, red ...)
- 채도 : 백색광에 의해 희석되는 정도(measure of the degree to pure color is diluted by white light)
- 밝기 : 주관적인 설명, 실질적으로 측정 불가(subjective, practically impossible to measure), 무채색의 강도 개념을 구현(achromatic notion of intensity)
- 강도는 단색 이미지를 설명하는 데 유용하다(intensicy (gray level) is a useful descriptor of monochromatic images)
HSI color model decoupled(분리하다) intensity from color-carrying information(hue and saturation)
HSI는 인간에게 이상적인 이미지 처리 툴 알고리즘이다(natural and intuitive to human).
RGB는 이미지 색상 생성(컬러 카메라 캡쳐, 모니터 표시) 에는 더 이상적, 색상 설명에는 더 제한적. use for color description is much more limited
따라서 RGB 이미지에서 강도를 추출할 수 있어야 함.(extract intensity from an RGB image)
- line joining the black and white vertices is vertical. 검/흰 축은 수직.
- if we wanted to determine the intensity component of any color point -> plane perpendicular to the intensity axis and containing the color point. 색의 강도를 결정하려면 강도축에 수직이고 색상 점을 포함하는 평면을 생각하면 됨
- intersection of the plane with the intensity axis give us a point with intensity values in the range[0,1]
평면과 강도 축의 교차점은 [0,1] 범위의 강도 값을 가짐.
