Επεξεργασία Χαρτογραφικής Εικόνας Διδάσκων: Αναγνωστόπουλος Χρήστος Κώδικες μετρήσεων αντικειμένων σε εικόνα Χρωματικά μοντέλα: Munsell, HSB/HSV, CIE-LAB Κώδικες μετρήσεων αντικειμένων σε εικόνες Η βασική ιδέα είναι η μετατροπή των πληροφοριών από μια παράταξη χωρικών μεταβλητών σε περιγραφή κειμένου. Με άλλα λόγια η πληροφορία κωδικοποιείται. Run Code Chain Code Crack Code 1
Run Code Ο κώδικας αυτός παράγει μια ομάδα αριθμών που οι τιμές τους φανερώνουν το πλήθος των συνεχόμενων λευκών και μαύρων pixels στην εικόνα. Στο παρακάτω σχήμα δίνουμε ένα παράδειγμα. Run code : 3235237 Run Code Εμβαδόν: Ο κώδικας είναι: 3 2 3 5 237. Οι υπογραμμισμένοι αριθμοί παρουσιάζουν τα pixels που καθορίζουν τα δύο αντικείμενα. Άρα το συνολικό εμβαδόν θα είναι : 2 + 5 + 3 = 10 pixels Ευνοεί την κωδικοποίηση συμπαγών ανντικειμένων και όχι γραμμών ή καμπυλών. Καλός για υπολογισμό Εμβαδού 2
Κώδικας αλυσίδας (Chain code) Άρτια αρίθμηση: οριζόντια ή κάθετη μετακίνηση. Περιττή αρίθμηση: διαγώνια μετακίνηση. Κώδικας αλυσίδας (Chain code) Παράδειγμα: 7065432 Αρχή S Ευνοεί την κωδικοποίηση γραμμών και όχι συμπαγών αντικειμένων. Καλό για υπολογισμό Περιμέτρου 3
Κώδικας αλυσίδας (Chain code) Παράδειγμα: 077076455453012334201 Όταν έναν αριθμό των ακολουθεί άρτιος αριθμός στον κώδικα αλυσίδας τότε έχουμε μετακίνηση οριζόντια ή κάθετα, οπότε έχουμε διαφορά μιας μονάδας (1 pixel). Αντίθετα όταν ο αριθμός είναι περιττός τότε η μετακίνηση γίνεται διαγώνια, οπότε έχουμε διαφορά ίση με την ρίζα του 2. Άρα η περίμετρος είναι : Π = ( άρτια αρίθμηση) + = 10 + 11 2( περιττή αρίθμηση) = 2 = 25.56 μονάδες = 26 pixels Χρωματικό Μοντέλο MUNSELL Ένα από τα δημοφιλέστερα χρωματικά μοντέλα αναπτύχθηκε από τον Albert Munsell το 1898 και πήρε το όνομά του. Ο Munsell θέλησε να περιγράψει τα χρώματα με έναν ορθολογικό τρόπο. Έτσι δημιούργησε έναν χρωματικό δίσκο (τροχό) και χρησιμοποίησε τρεις μεταβλητές (κανάλια): Χροιά (Hue) Τιμή (Value) Χρώμα (Chroma) 4
Χρωματικό Μοντέλο MUNSELL Χροιά (Hue): είναι ένας δείκτης χρώματος που διατρέχει ένα εύρος χρωμάτων στην περιφέρεια του δίσκου. Τιμή (Value): αντιστοιχεί στην τιμή φωτεινότητας του κάθε χρώματος και μετριέται πάνω στον κάθετο άξονα, ο οποίος περνάει από το κέντρο του δίσκου. Χρώμα (Chroma): διατρέχει την ακτίνα του δίσκου από το κέντρο προς την περιφέρεια και δίνει την διαβάθμιση της φωτεινότητας του κάθε χρώματος ξεχωριστά. Χρωματικό Μοντέλο MUNSELL Χροιά Είναι το ποιοτικό μέτρο διαχωρισμού του ενός χρώματος από το άλλο. Επέλεξε πέντε βασικά χρώματα: κόκκινο (R), κίτρινο (Y), πράσινο (G), μπλε (B) πορφυρό (P) και άλλα πέντε ενδιάμεσα χρώματα: κίτρινο-κόκκινο (YR), πράσινο-κίτρινο (GY), μπλε-πράσινο (BG), πορφυρό μπλε (PB) και κόκκινο-πορφυρό (RP). 5
Χρωματικό Μοντέλο MUNSELL Χροιά Εστίαση στο χρωματικό Μοντέλο MUNSELL Κύκλος 100 υποδιαιρέσεις Ενδιάμεσο χρώμα Βασικά χρώματα 6
Χρωματικό Μοντέλο MUNSELL Τιμή Είναι η μεταβλητή εκείνη με βάση την οποία μπορούμε να διακρίνουμε ένα φωτεινό από ένα σκοτεινό χρώμα. Η τιμή του χρωματικού μοντέλου Munsell αναφέρεται στην φωτεινότητα του κάθε χρώματος και συνεπώς μεταβάλλεται μεταξύ μαύρου και άσπρου. Η τιμή παίρνει συνολικά 9 τιμές φωτεινότητας μεταξύ μαύρου και άσπρου, όπου το 1 αντιστοιχεί στο μαύρο, το 9 στο λευκό και οι ενδιάμεσες τιμές προκύπτουν από την ανάμιξη του μαύρου και του άσπρου σε διάφορες αναλογίες. Χρωματικό Μοντέλο MUNSELL Χρώμα Είναι η ποιοτική μεταβλητή με βάση την οποία ξεχωρίζουμε την καθαρή χροιά (γεμάτο χρώμα) από την γκρι σκιά που υπάρχει σε κάθε χρώμα. Η μεταβλητή χρώμα παίρνει τιμές από το κέντρο του δίσκου προς την περιφέρειά του. Συμβατικός Συμβολισμός Το χρώμα που αντιστοιχεί σε χροιά 7.5YR (κίτρινο-κόκκινο), με τιμή 7, χρώμα 12 και συμβολίζεται ως: 7.5YR / 7 / 12. 7
Χρωματικό Μοντέλο MUNSELL Μια χαρακτηριστική ιδιότητα της μεταβλητής χρώμα είναι το ότι δεν είναι ομοιόμορφη για όλες τις χροιές και τις τιμές. Ο Munsell παρατήρησε ότι το χρώμα μπορεί να γεμίσει για διαφορετικές χροιές σε διαφορετικά σημεία πάνω στον δίσκο. Παράδειγμα στην επόμενη διαφάνεια: Το χρώμα με χροιά 5RP (κόκκινο-πορφυρό) γεμίζει όταν η τιμή και το χρώμα παίρνουν τιμές 5 και 26 (5/26) Χρωματικό Μοντέλο MUNSELL 8
Χρωματικό Μοντέλο MUNSELL Ενώ με βάση την αρχική δομή θα περιμέναμε η τρισδιάστατη αναπαράσταση να είναι μία σφαίρα τελικά δεν ισχύει αυτό. Χρωματικό Μοντέλο HSB ή HSV Το χρωματικό μοντέλο HSB είναι παρόμοιο με το μοντέλο Munsell και περιγράφεται από 3 μεταβλητές (κανάλια) Αντιστοιχία μεταξύ των μεταβλητών των μοντέλων HSB και Munsell: Χροιά του HSB Χροιά του Munsell Κορεσμός του HSB Χρώμα του Munsell Φωτεινότητα του HSB Τιμή του Munsell 9
Χρωματικό Μοντέλο HSB ή HSV Xροιά Σε αντίθεση με τον δίσκο του μοντέλου Munsell, ο συμβατικός χρωματικός δίσκος διαιρείται σε μοίρες γωνιών (όπως και ο τριγωνομετρικός κύκλος) όπου κάθε χρώμα αντιστοιχίζεται σε μία συγκεκριμένη γωνία από 0ο έως 360ο. Χρωματικό Μοντέλο HSB ή HSV Κορεσμός Αναφέρεται στην καθαρότητα ενός χρώματος. Δίνει το % ποσοστό του γκρι σε σχέση με την χροιά, δηλ. 0% αντιστοιχεί στο γκρι και 100% αντιστοιχεί σε πλήρως κορεσμένο χρώμα. Η μεταβολή του κορεσμού γιατομωβχρώμα. 10
Χρωματικό Μοντέλο HSB ή HSV 100% Φωτεινότητα Είναι το ποσοστό φωτός ή σκιάς του κάθε χρώματος και μετράται σε % ποσοστά του λευκού χρώματος (0% σε μαύρο και 100% σε λευκό). 50% Η μεταβολή της «φωτεινότητας». 0% Χρωματικό Μοντέλο HSB/HSV σε 3 διαστάσεις 11
Χρωματικό Μοντέλο HSB/HSV σε 3 διαστάσεις (τομή) Saturation Χρωματικό Μοντέλο HSB/HSV Το μοντέλο αυτό χρησιμοποιείται ευρύτατα σε γραφικά (computer graphics). Πλεονεκτήματα Καλή αποτύπωση χρωμάτων (αντίληψη): Σε κάθε χροιά, ευρύτατη φωτεινότητα και κορεσμός. Μειονεκτήματα Ευθέως ανάλογη του RGB, οπότε και πάλι εξαρτάται της συσκευής αποτύπωσης. 12
Χρωματικό Μοντέλο CIE-LAB Χρωματικά Μοντέλα CIE CIE: Cοmission Internationale de l Eclairage Ιδρύθηκε το 1913 ως ένα φόρουμ που θα ασχολείται με την ανάπτυξη και την ανταλλαγή ιδεών και πληροφοριών που αφορούν τα χρώματα και ειδικότερα τις εφαρμογές των χρωμάτων. Στα πλαίσια των ερευνητικών δραστηριοτήτων αυτού του οργανισμού αναπτύχθηκαν κάποια χρωματικά μοντέλα. Αντικειμενικός στόχος: Η δημιουργία ενός χρωματικού μοντέλου που να περιγράφει ικανοποιητικά το ορατό χρωματικό φάσμα. Θεωρία αντίθετων χρωμάτων Θεωρία τριχρωματικής όρασης Θεωρία αντίθετων χρωμάτων 13
Μοντέλα εμφάνισης χρώματος Το χρώμα, σύμφωνα με την ανθρώπινη αντίληψη, δεν είναι σταθερό. Τα μοντέλα κατάταξης χρώματος δεν λαμβάνουν μέριμνα για τέτοιες περιπτώσεις. RGB, Munsell, HSB/HSV Τα μοντέλα εμφάνισης χρώματος εισάγουν επιπλέον παραμέτρους για την αντιμετώπιση αυτών των φαινομένων. CIE-Lab Μοντέλα εμφάνισης χρώματος Τα εσωτερικά τετράγωνα φαίνονται διαφορετικού χρώματος. 14
Μοντέλα εμφάνισης χρώματος Έχουν όμως το ίδιο χρώμα. Το περιβάλλον μας ξεγέλασε. Οι τρεις συνιστώσες του μοντέλου L*a*b* L* : η φωτεινότητα, η οποία κυμαίνεται από 0.0 για το μαύρο μέχρι το 100 για το άσπρο a* : η θέση του χρώματος στον άξονα πράσινου-κόκκινου, για αρνητικές και θετικές τιμές, αντίστοιχα b* : η θέση του χρώματος στον άξονα μπλε-κίτρινου, για αρνητικές και θετικές τιμές, αντίστοιχα. 15
Χρωματικό Μοντέλο CIE-LAB Χρωματικό Μοντέλο CIE-LAB Κάθε χρώμα καθορίζεται στον χώρο 3-διαστάσεων με συντεταγμένες (X,Y,Z). Το σύνολο των χρωμάτων δημιουργεί μια κωνική μορφή. Κανονικοποίηση του χώρου. Στα σημεία Χ=1, Υ=1, Ζ=1, ορίζουμε το επίπεδο αναφοράς. Ευκολία: Ο χρωματικός χώρος ορίζεται πλέον σε 2 διαστάσεις. x = X / ( X+Y+Z ) y = Y / ( X+Y+Z) 16
Χρωματικό Μοντέλο CIE-LAB Το χρωματικό φάσμα του μοντέλου προσδιορίζεται από την σχέση των μεταβλητών x και y. X-> Χροιά Y-> Κορεσμός (Συνδυασμός όμως) Χρωματικό Μοντέλο CIE-LAB Οι σχέσεις φωτεινότητας των χρωμάτων δίνονται με την αλληλεπίδραση και των τριών μεταβλητών. 17
Χρωματικό Μοντέλο CIE-LAB Χρώματα σε 2D Καθαρά χρώματα στα όρια του «πετάλου» Άσπρο στο κέντρο Οι άξονες είναι έξω από το «πέταλο». Χρωματικό Μοντέλο CIE-LAB y Μετακίνηση από το σημείο W σταόριατου «πετάλου» κάνει το χρώμα πιο κορεσμένο. Αντίθετα μετακίνηση από έξω προς τα μέσα κάνει ένα χρώμα να δείχνει πιο αδύνατο. ΠΡΟΣΟΧΗ!! Η φωτεινότητα δεν αλλοιώνεται. x 18
Χρωματικό Μοντέλο CIE-LAB y Κίνηση μεταξύ 2 σημείων εντός του «πετάλου». Οσυνδυασμός2 χρωμάτων Α και Β, δίνεται από μια ευθεία γραμμή μεταξύ των σημείων Α και Β στο διάγραμμα. x Πλεονεκτήματα Χρωματικού Μοντέλου CIE-LAB Το χρωματικό φάσμα του CIE XYZ είναι κατά πολύ μεγαλύτερο του χρωματικού φάσματος του RGB. Η ταξινόμηση των χρωμάτων γίνεται στον δισδιάστατο χώρο x και y, ενώ στον τρισδιάστατο χώρο xyy δίνονται οι σχέσεις φωτεινότητας των χρωμάτων. Περιγράφει κατά ένα πολύ μεγάλο ποσοστό (περίπου 93%) το ορατό χρωματικό φάσμα. Είναι ανεξάρτητο από οποιαδήποτε συσκευή, από οποιαδήποτε πηγή φωτός ή αντικειμένου που εκπέμπει φως. 19