prof: josé eustáquio rangel de queiroz

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCGAv Aprígio Veloso, S/N – Bodocongó – CEP: 58109-190 – Campina Grande – PBwww.ufcg.edu.br/ – Fones: (0xx83) 310 1467/1192 – Fax: (0xx83) 310 1273

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Prof: José Eustáquio Rangel de Queiroz

Carga Horária: 60 horas

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Roteiro

3 Representação de Imagens3.1 Motivação3.2 Imagem Colorida e P&B3.3 Resolução Espacial3.3 Resolução Radiométrica3.4 Processamento de Imagens

Coloridas3.5 Luz e Cor3.6 Espaços Cromáticos

3

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Motivação

Uso de Cor Simplificação da Identificação e

extração de objetos de uma cena Análise visual (manual) de imagens

Discernimento de milhares de nuances e intensidades de cores pelo sistema visual humano-cérebro

Limitação da capacidade humana de discernimento de tons de cinza (cerca de apenas duas dúzias)

http://webexhibits.org/colorart/color.html

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Representação da Imagem I

Imagem Colorida I – Composição RGB

==f(x,y)f(x,y)r(x,y)r(x,y)g(x,y)g(x,y)b(x,y)b(x,y)

398715322213251537266928161010

39656554424754216796543243567065

99876532924385856796906078567099

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Imagem Colorida II – RGB composta e componentes separadas

Representação da Imagem II

http://sipi.usc.edu/database

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Representação da Imagem III

Imagem Colorida III – RGB composta e cada componente nas 3 entradas

nas entradas R, G e B

nas entradas R, G e B

nas entradas R, G e Bhttp://sipi.usc.edu/database

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512

256

12864

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Resolução Espacial I - Imagem Colorida

Representação da Imagem IV

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Resolução Espacial II - Imagem P&B

Representação da Imagem V

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128

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Resolução Espacial III - Imagem Binária

Representação da Imagem VI

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Resolução Espacial IV - Imagem Binária com Dithering

Representação da Imagem VII

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Redução da Resolução Espacial IFONTE: (Gonzalez & Woods, 2002)FONTE: (Gonzalez & Woods, 2002)

Representação da Imagem VIII

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512 256 128

64 32 16

Redução da Resolução Espacial II

Representação da Imagem IX

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Resolução Radiométrica I

FONTE: (Gonzalez & Woods, 2002)FONTE: (Gonzalez & Woods, 2002)

Raio X do crânio convertido Raio X do crânio convertido em uma imagem digital de em uma imagem digital de 452x374 pixels com resolução 452x374 pixels com resolução radiométrica de 256, 128, 64 e radiométrica de 256, 128, 64 e 32 níveis de cinza.32 níveis de cinza.

256 128

64 32

Representação da Imagem X

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Resolução Radiométrica II

FONTE: (Gonzalez & Woods, 2002)FONTE: (Gonzalez & Woods, 2002)

Raio X do crânio convertido Raio X do crânio convertido em uma imagem digital de em uma imagem digital de 452x374 pixels com resolução 452x374 pixels com resolução radiométrica de 16, 8, 4 e 2 radiométrica de 16, 8, 4 e 2 níveis de cinza.níveis de cinza.

16 8

4 2

Representação da Imagem XI

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Processamento de Imagens Coloridas Coloração real (Full color)

Uso de imagens tipicamente adquiridas a partir de sistemas de imageamento em cores (full color) Câmara de TV, scanner, câmara

fotográfica digital

Pseudocoloração (Pseudocolor) Atribuição de cores a faixas de

intensidades monocromáticas

Representação da Imagem XII

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600600

(m)(m)

Gama Raios X Infravermelho Radar FM TV AMUltravioleta

1010-12-12 1010-8-8 1010-4-4 10104411 1010 88

AC(Eletricidade)

Ondas Curtas

400400 500500 700700

Luz VisívelLuz Visível

(nm)(nm)

Representação da Imagem XIII

Espectro Eletromagnético - Luz Visível IEspectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético

http://www.phy6.org/stargaze/Sun4spec.htmhttp://www.woodfinishsupply.com/ColorTheory.html

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Representação da Imagem XIV

Espectro Eletromagnético - Luz Visível II

Carta de Cores(Boutet, séc. XVIII)

Decomposição da luz branca em um prisma triangular

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Distribuição Espectral de Potência (SPDSPD ) Função P() que define a potência de

cada componente da luz emitida por uma fonte luminosa

Representação da Imagem XV

400 500 600 700Comprimento de Onda

0

0,5

1

Potê

ncia

Rel

ativ

a

P()

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Representação da Imagem XVI

2854 K (CIE Fonte A)

Comprimento de Onda (nm)

6500 K (CIE Illuminant D65)Luz do Dia Média

Fluorescente Normal

Exemplos de SPDSPD

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Metamerismo Estímulos luminosos com mesma

aparência visual e diferentes SPDSPD

Representação da Imagem XVII

CorEspectral Pura

Metâmero de Espectro Misto

CorEspectral Pura

Metâmero de Espectro Misto

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Conclusões Históricas Thomas Young (1773-1829)

“A few different retinal receptors operating with different wavelength sensitivities will allow humans to perceive the number of colors that they do.”

James Clerk Maxwell (1872) “We are capable of feeling three different

color sensations. Light of different kinds excites three sensations in different proportions, and it is by the different combinations of these three primary sensations that all the varieties of visible color are produced.”

Representação da Imagem XVIII

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Luz e Cor I Cor

Resultado da percepção da luz incidente na retina pelo sistema visual-cérebro na região visível do espectro eletromagnético (400 ~ 700 nm)

Caracterização da luz Acromática (sem cor) ou

Monocromática Caracterização pela intensidade intensidade

Mensuração escalar a partir do nível de cinza (variação do preto ao branco)

Representação da Imagem XIX

http://iul.cs.byu.edu/450/F98/lectures/lect36/color.pdf

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Luz e Cor II Caracterização da luz

Cromática Caracterização por 3 atributos

RadiânciaRadiância, brilhobrilho e luminâncialuminância Atributos da Luz Cromática

Radiância Quantidade total de energia emitida

pela fonte luminosa (em Watts) Potência física da fonte luminosa Expressa a partir de uma SPD

Representação da Imagem XX

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Embora a luz emitida por uma fonte na região do FIR (far infrared) esteja associada a uma energia significativa (radiância), sua luminância será praticamente nula

Luz e Cor III Atributos da Luz Cromática

Brilho Noção cromática de intensidade aplicada

à descrição da sensação de cor Associado à sensação visual segundo a

qual uma superfície parece emitir mais ou menos luz

ExemploEmbora a luz emitida por uma fonte na região do FIR (far infrared) esteja associada a uma energia significativa (radiância), sua luminância será praticamente nula

Representação da Imagem XXI

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Luz e Cor IV Atributos da Luz Cromática

Luminância Medida da quantidade de energia

percebida por um observador (em lúmens)

Versão mais tratável do brilho, definida em função da potência radiante ponderada por uma função da sensibilidade espectral característica da visão humana

Pico da eficiência luminosa 555555 nm

Representação da Imagem XXII

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Luz e Cor V Percepção Artística da Cor I

Fundamentação na fusão de branco e preto às cores puras TintaTinta Cor pura + Branco SombraSombra Cor pura + Preto TomTom Cor pura + Preto +

Branco

Representação da Imagem XXIII

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Luz e Cor VI Percepção Artística da Cor II

Representação da Imagem XXIV

SATURAÇÃOSATURAÇÃO

Branco

Preto

Cor Pura

Tonsde Cinza

Tintas

Tons

Sombras

BRIL

HO

BRIL

HO

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Luz e Cor V Características para a Discriminação da

Cor Matiz (Hue)

Cor dominante conforme percepção do observador

Saturação (Saturation) Pureza relativa da cor Cores puras Saturação de 100%

Representação da Imagem XXV

SATURAÇÃO

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Cor Matiz (Hue)

Cor dominante conforme percepção do observador

Representação da Imagem XXVI

Brilho = área sob a curva

400 nmÍndigo

700 nmVermelho

EnergiaP()

Matiz

Comprimento de Onda DominanteDominante

e2

e1Satu

raçã

o

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Cor Brilho

Noção cromática de intensidade Terminologia

Objetos emissores de luz Objetos emissores de luz BrilhoBrilho Objetos refletores de luz Objetos refletores de luz LuminosidadeLuminosidade LuminânciaLuminância (quantidade de luz) (quantidade de luz)

Representação da Imagem XXVII

⇛

31

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Cor Cromaticidade

Combinação de matizmatiz e saturaçãosaturação Possibilidade de expressão de uma cor

em função desta característica e do brilhobrilho

Representação da Imagem XXVIII

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Cor Valores Triestímulo I

Componentes de uma cor, requeridas para a excitação dos 3 tipos de cones existentes no olho humano

Uso de funções espectrais ponderadas Fundamentação nas curvas/funções

padronizadas pela CIECIE (CC ommission II

nternationale de l’ÉÉ clairage)

Representação da Imagem XXIX

33

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Cor Valores Triestímulo II

Especificação da transformação da DSP de cada cor a partir de 3 números

Caracterização de uma cor a partir da quantidade presente de vermelhovermelho, verdeverde e azulazul

Denotados por XX, YY e ZZ

Representação da Imagem XXX

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Espaços Cromáticos 3D Três tipos de cones Sugestão da

definição de cor como uma quantidade 3D

Problema: ComoComo definir o espaço cromático 3D?

Representação da Imagem XXXI

Espaços Cúbicos Espaços Polares Espaços Oponentes

R

G

B

BrilhoMatiz Preto-Branco

R-GB-Y

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Espaços Cromáticos Lineares Cores em espaços cromáticos 3D

Descrição como combinações lineares de 3 cores básicas, denominadas primáriasprimárias

Representação da Imagem XXXII

Cor A Cor B Cor C

+ + =

(A,B,C)

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Modelo CIE CIE I Definição pela CIE (Commission

Internationale de l’Éclairage) em 1931 Fundamentação nas curvas de resposta

do olho humano pelos 3 receptores cromáticos

Uso de cores primárias imaginárias Inexistência física das componentes XX, YY

e ZZ Seleção das componentes XX, YY e Z Z de

modo a representar TODAS as cores percebidas pelo olho humano

Representação da Imagem XXXIII

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Modelo CIE CIE II Necessidade de um padrão

Diferenças apresentadas no RGB de um dispositivo para outro Dependência de dispositivo

Representação da Imagem XXXIV

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Modelo CIE CIE III Experimento da CIE para a concepção

do Diagrama de Cromaticidade

Representação da Imagem XXXV

Cor

de T

este

Trie

stím

ulo

RGB

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Modelo CIE CIE IV Resultado do Experimento da CIE

Três fontes de luz RR = 700 nm 700 nm , GG = 546,1 nm546,1 nm, BB = 435,8 nm435,8 nm

Representação da Imagem XXXVI

400 500 600 700 (nm)

Inte

nsid

ade

0

0,1

-0,1

0,3b()

g()

r()

CC = r( = r() + g() + g() + ) + b(b())

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Modelo CIE CIE VI Representação das cores a partir de 3

funções primárias padronizadas XX (vermelho), YY (verde) e ZZ (azul) Definição de TODAS as cores visíveis Uso de coeficientes apenas positivos Correspondência da componente YY à

percepção da luminância pela retina Associação das componentes XX e YY à

cromaticidade Uso típico de valores normalizados xx, yy e

z z (XX +YY +ZZ =1 1 )

Representação da Imagem XXXVII

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Modelo CIE CIE V Espaço Cromático da CIE I

Representação da Imagem XXXVIII

400 500 600 7000

0,5

1,0

1,5

(nm)

Inte

nsid

ade

z()

y() x()

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Modelo CIE CIE VII Espaço Cromático da CIE II

Representação da Imagem XXXIX

Y

Z

X

Y

X

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Modelo CIE CIE VIII Fontes de Iluminação

e Corpos Negros Padronizados pela CIE

Luz de tungstênio (A) 2500

Por de Sol 4800 Luz do dia típica

(D65) 6500 Céu azul 10K

Representação da Imagem XL

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Modelo CIE CIE IX Representação

Gráfica

Representação da Imagem XLI

x = X/(X + Y + x = X/(X + Y + Z)Z)y = Y/(X + Y + y = Y/(X + Y + Z)Z)z = Z/(X + Y + z = Z/(X + Y + Z)Z)x + y + z = x + y + z =

11

z = 1 – (x + z = 1 – (x + y)y)

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Modelo CIE CIE X Exemplos

Representação da Imagem XLII

x = 0,54x = 0,54y = 0,46y = 0,46z = 1 – (x + y) z = 1 – (x + y)

= 1 – 1 = 0= 1 – 1 = 0

0,54

0,46

COR 1COR 1

0,32

0,55

x = 0,32x = 0,32y = 0,55y = 0,55z = 1 – (x + y)z = 1 – (x + y)

= 1 – 0,87 = = 1 – 0,87 = 0,130,13

OURO:

COR 1:

46

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Modelo CIE CIE XI Gamut

Faixa de cores passível de reprodução por um determinado dispositivo

Representação da Imagem XLIII

Irregularidade devida à combinação de processos subtrativo e aditivo utilizada na impressão em cores

Gamut típico de cores

Monitores coloridosDispositivos para impressão em cores

Gamut típico de cores

Monitores coloridosDispositivos para impressão em coresFilmes fotográficos

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Modelo CIE CIE XII Determinação do comprimento de onda

dominante de uma cor Traçado de uma linha interceptando

simultaneamente o ponto de interesse, o ponto de igual energia e perímetro fechado do diagrama de cromaticidade

Leitura do valor do comprimento de onda dominante da cor de interesse na escala do perímetro do diagrama

Representação da Imagem XLIV

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Modelo CIE CIE XIII Exemplo

Cor A:

Representação da Imagem XLV

BB

AA

CC

BBComprimento de onda dominante: BB

Grau de saturação: AB/CBAB/CB

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Modelo Cromático RRGGB B I Modelo cúbico Cubo unitário Profundidade do Pixel

Número de bits empregado na representação de cada pixel no espaço do modelo

Profundidade de 24-bits Cada pixel representado por 8 bits

Composição da imagem Aquisição de planos de cor individuais

Representação da Imagem XLVI

50

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Modelo Cromático RRGGB B II Secundárias CianoCiano, MagentaMagenta e AmareloAmarelo

Representação da Imagem XLVII

(1,1,0)(0,1,0)

(0,0,0)R

G

B

(1,1,1)(0,1,1)

(1,0,1)

(1,0,0)

(0,0,1)

Preto

Branco

51

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Modelo Cromático RRGGB B III

Representação da Imagem XLVIII

http://www.stormloader.com/seadove/Cubo RGB aberto

Preto

Branco

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Representação de imagens em RRGGBB 3 matrizes de pixels representando

dados nos canais do visualizador 1 Byte/canal 3 Bytes/pixel Requisito para a representação RGB de

uma imagem de 1024 x 10241024 x 1024 pixels 1024 x 1024 x 3 B = 3145728 B3145728 B

Representação da Imagem XLIX

53

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Exemplo de Composição RRGGBB

Representação da Imagem L

111111 120120 183183 4242117117126126132132 133133 199199 4040216216136136145145 135135 221221 2502502342341561562727 3030 255255 247247253253616100 22 5959 10310311211215415400 00 5050 1231231081083636

100100 3434 136136 353581811212225225 134134 210210 11111118183636195195 139139 5454 25525510101271272323 112112 131131 2202201351356666203203 235235 5555 0000212212187187 218218 4747 0000192192

1010 128128 200200 11111112121261261717 217217 210210 727236363636157157 1717 1717 2002001111111261261414 200200 1212 17171261263636126126 230230 5555 767663632472473636 205205 7272 001061061717

10010

111

BB

GG

RR

RRGGBB

54

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Modelo Cromático RRGGB B IV Exemplo de geração de uma imagem

RGB a partir de planos individuais

Representação da Imagem LI

BBGG

RR

MáscaraMáscara

Canhões Canhões EletrônicosEletrônicos

Triângulo Triângulo Ampliado de Ampliado de

Pontos de FósforoPontos de Fósforo

Tela do Tela do MonitorMonitor

55

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Modelo Cromático RRGGB B V Limitação de diversos sistemas e

aplicações a 256 cores I Redução do espaço cromático possível

(224 cores, no espaço de 24 bits) Safe colorsSafe colors

Possibilidade de reprodução em uma grande variedade de dispositivos

Reprodução confiável e razoavelmente independente dos recursos de hardware disponíveis

Representação da Imagem LII

56

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Modelo Cromático RRGGB B VI Limitação de diversos sistemas e

aplicações a 256 cores II Safe RGBcolorsSafe RGBcolors ou Safe Browser colorsSafe Browser colors

Gama de cores passíveis de reprodução confiável em vários sistemas (2288 = 256256)

Possibilidade de processamento de 40 das cores por diferentes SO

Diversidade de cores comuns à maioria dos sistemas (6633 = 216216)

Representação da Imagem LIII

57

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Modelo Cromático RRGGB B VII Limitação de diversos sistemas e

aplicações a 256 cores III Valores das Safe RGBcolorsSafe RGBcolors

Formação a partir de 6 valores possíveis de cada componente

Incremento sucessivo de 5151 (0x330x33) a cada cor envolvida no processo

Representação da Imagem LIV

Sistema de Numeração Equivalentes de Cores

Hexa 0000 3333 6666 9999 CCCC FFFFDecimal 00 5151 102102 153153 204204 255255

58

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Modelo Cromático RRGGB B VIII Cubo e Paleta Safe RGBcolorsSafe RGBcolors

Representação da Imagem LV

FON

TE: (

Gon

zale

z &

Woo

ds, 2

002)

FON

TE: (

Gon

zale

z &

Woo

ds, 2

002)

Concepção animada do cubo RGB discreto

Concepção animada do dithering de cores do cubo RGB

59

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Modelos Cromáticos RRGGB B IX Conversão do RRGGBB para o XYZXYZ

Conversão do XYZXYZ para o RRGGBB

Representação da Imagem LVI

0,412453 0,357580 0,1804230,412453 0,357580 0,1804230,212671 0,715160 0,0721690,212671 0,715160 0,0721690,019334 0,119193 0,9502270,019334 0,119193 0,950227

RRGGBB

XXYYZZ

==

3,240479 -1,537150 -0,4985353,240479 -1,537150 -0,498535-0,969256 1,875992 0,041556-0,969256 1,875992 0,041556 0,055648 -0,204043 1,0573110,055648 -0,204043 1,057311

X X YYZZ

RRGGBB

==

60

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Branco

Modelos Cromáticos CCMMYY e CCMMYYKK I Secundárias VermelhoVermelho, VerdeVerde e AzulAzul

Representação da Imagem LVII

(0,0,0)

(1,1,0)

C

M

Y

(1,1,1)(0,1,1)

(1,0,1)

(1,0,0)

(0,1,0)

(0,0,1)

Preto

61

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Modelos Cromáticos CCMMYY e CCMMYYKK II Processo Subtrativo de Formação de

Cores I

Representação da Imagem LVIII

BB GG RR

Absorção daComponente VermelhaVermelha

Absorção daComponente VerdeVerde

Absorção daComponente AzulAzul

BB GG RR

BB GG RR

Luz Branca

Absorção de TODASTODASas componentes

PRETO

Luz Branca

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Modelos Cromáticos CCMMYY e CCMMYYKK II Processo Subtrativo de Formação de

Cores II Uso de 3 tintas para a formação do

PRETO é mais caro do que o uso da tinta preta

CC + + MM + + YY ≠≠ PRETO

PRETO ao invés de CC + + MM + + YY confere mais contraste às zonas de sombra

Representação da Imagem LIX

100 50 70>

50 0 2050+

CC MM YYCC MM YYKK

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Modelos Cromáticos CCMMYY e CCMMYYKK III Conversão do RRGGBB para o CCMMY Y e vice-

versa

Representação da Imagem LX

--==BBGGRR

YYMMCC

111111

--==YYMMCC

BBGGRR

111111

CMYK CMY

64

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Decomposição CMYKCMYK - Exemplo

Representação da Imagem LXI

CMYK

C

Y

M

K

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Sistema Cromático de Munsell I Uso de passos iguais de percepção visual na

variação do MatizMatiz, ValorValor e CromaCroma MatizMatiz RR, YRYR, Y Y, GY GY, G G, BG BG, B B,

PBPB, P P e RP RP (cada um subdividido em 10) ValorValor 0 ~ 100 ~ 10 (preto ~ branco

puro) CromaCroma 0 ~ 200 ~ 20 (neutro ~ saturado)

Uso extensivo em processos de classificação cromática de solos

http://www.sscnet.ucla.edu/clic/cgoodwin/96col_class.pdfhttp://www.geog.plym.ac.uk/labskills/colourpg.htm

Representação da Imagem LXII

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Sistema Cromático de Munsell II

Representação da Imagem LXIII

Valo

rVa

lor

CromaCroma

Valo

rVa

lor

CromaCroma

CromaCroma

ValorValor

MatizMatiz

Modelo 3D doModelo 3D doSistema de MunsellSistema de MunsellDisco de MunsellDisco de Munsell

Excertos da Carta de Cores de MunsellExcertos da Carta de Cores de Munsell

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Modelo Cromático HSVHSV I HSVHSV (HH ue SS aturation VV alue) Uso comum em aplicações de

computação gráfica Seleção de cores por um usuário para

aplicação a elementos gráficos Uso do disco de cores HSV

Representação da Imagem LXIV

Escala de Brilho

Escala de Saturação

0° R

60° Y120° G

180° C

240° B 300° M

0° R

60° Y120° G

180° C

240° B 300° M

68

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Modelo Cromático HSVHSV II HSVHSV (HH ue SS aturation VV alue) ou HSBHSB (HH

ue SS aturation BB rightness) Disco de Cores

MatizMatiz Região circular SaturaçãoSaturação e ValorValor Região triangular

separada (Triângulo retângulo) SaturaçãoSaturação Eixo horizontal do triângulo ValorValor Eixo vertical do triângulo

Representação da Imagem LXV

MatizMatiz

SaturaçãoSaturaçãoVa

lor

Valo

rMatizMatiz

SaturaçãoSaturaçãoVa

lor

Valo

r

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Modelo Cromático HSVHSV III Método cônico (ou hexacônico) de

visualização Uso de uma formação cônica (ou hexacônica) do disco de cores

SaturaçãoSaturação Distância do centro de uma seção circular do cone

ValorValor Distância da ponta do cone ao ponto de interesse, sobre o eixo vertical

Representação da Imagem LXVI

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Modelo Cromático HSVHSV IV Visões cônica e hexacônica

Representação da Imagem LXVII

0° VermelhoSS

HH

VV60° Amarelo120° Verde

180° Ciano

240° Azul 300° Magenta

0.0 Preto

1.0 Branco

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Modelo Cromático HSVHSV V Método cilíndrico de visualização

Modelo matematicamente mais acurado do espaço cromático HSVHSV

Limitações de caráter prático Decréscimo do número de níveis de

saturação e matizes visualmente distinguíveis à medida que o valor tende para 00 (PretoPreto)

Limitação da faixa de precisão no processo típico de armazenamento de valores RGB em sistemas computacionais

Representação da Imagem LXVIII

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Modelo Cromático HSVHSV VI Método cilíndrico (ou hexacilíndrico) de

visualização

Representação da Imagem LXIX

0° VermelhoSS

HH


180° Ciano

0.0 Preto


1.0 Branco

73

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Modelo Cromático HSVHSV VII Tintas Adição de pigmento BRANCO

Redução de SS com VV constante Sombras Adição de pigmento PRETO

Redução de VV com SS constante Tons Redução de SS e VV Exemplo

VERMELHOVERMELHO (Puro)HH = 00SS = 11VV = 11

Representação da Imagem LXX

0° Vermelho

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Modelo Cromático HSVHSV VIII Conversão do RRGGBB para o HSV HSV I

Seja maxmax e minmin iguais ao máximo e mínimo dos valores RRGGB B (variantes entre 0,00,0 e 1,01,0)

[4 + (R – G)/(max – min)][4 + (R – G)/(max – min)] .. 60, 60, se B = maxse B = max[2 + (B – R)/(max – min)][2 + (B – R)/(max – min)] .. 60, 60, se G = maxse G = maxH =H =[0 + (G – B)/(max – min)][0 + (G – B)/(max – min)] .. 60, 60, se R = maxse R = max

Representação da Imagem LXXI

S = (max - min)/maxS = (max - min)/max

V = maxV = max

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Modelo Cromático HSVHSV IX Conversão do RRGGBB para o HSV HSV II

Valores resultantes Formato (H,S,V) Variação de HH entre 0,00,0 e 360,0 360,0

(variação angular em torno do disco cromático)

Variação de SS e VV entre 0,00,0 e 1,01,0 0,00,0 menor quantidade de saturação ou

de valor 1,01,0 maior quantidade de saturação ou

de valor

Representação da Imagem LXXII

SS

HHVV

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Modelo Cromático HSVHSV X Conversão do RRGGBB para o HSV HSV III

Considerações sobre os resultados I Se minmin = maxmax SS = 0,00,0

Indefinição de HHSS == 0,00,0 Cor situada ao longo da linha central de tons de cinza, de modo que não há saturação, o que torna a coordenada angular sem sentidosem sentido!

Representação da Imagem LXXIII

SS

HHVV

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Modelo Cromático HSVHSV XI Conversão do RRGGBB para o HSV HSV IV

Considerações sobre os resultados II Se maxmax = 0,00,0 VV = 0,00,0

Indefinição de SSVV == 0,00,0 Cor é BRANCO PUROBRANCO PURO, de modo que não há saturação nem matiz, o que reduz o diagrama cônico a um único ponto, tornando as coordenadas ângulo e raio sem sentidosem sentido!

Representação da Imagem LXXIV

SS

HHVV

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Modelo Cromático HSVHSV XII Conversão do RRGGBB para o HSV HSV V

Considerações sobre os resultados III Uso do modelo cilíndrico

Alteração apenas na expressão de SS

Representação da Imagem LXXV

[4 + (R – G)/(max – min)][4 + (R – G)/(max – min)] .. 60, 60, se B = maxse B = max[2 + (B – R)/(max – min)][2 + (B – R)/(max – min)] .. 60, 60, se G = maxse G = maxH =H =[0 + (G – B)/(max – min)][0 + (G – B)/(max – min)] .. 60, 60, se R = maxse R = max

S = max - minS = max - min

V = maxV = max

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Modelo Cromático HSVHSV XIII Conversão do HSV HSV para o RRGGBB I

Seja uma cor dada em valores (H, S, V), com HH variante entre 0,00,0 e 360,0360,0 e SS e VV variantes entre 0,00,0 e 1,01,0

Se SS = 0,0 0,0 Cor resultante acromática ou cinza

R R = G G = BB = V V (HH é irrelevanteirrelevante neste caso)

Representação da Imagem LXXVI

SS

HHVV

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Modelo Cromático HSVHSV XIV Conversão do HSVHSV para o RRGGBB II


Se SS ≠ 0,0 0,0 e Hi = H/60Hi = H/60

Representação da Imagem LXXVII

V(1 – S) , V(1 – S) , se Hse Hi i = 2, 3= 2, 3VV [1 – (H - [1 – (H - 6060)) . .S/60] , S/60] , se Hse Hi i = 1= 1R =R =

V , V , se Hse Hi i = 0, 5= 0, 5

V [1 + (H + 180)V [1 + (H + 180) . .S/60] , S/60] , se Hse Hi i = 4= 4

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Modelo Cromático HSVHSV XV Conversão do HSVHSV para o RRGGBB III


Se SS ≠ 0,0 0,0 e Hi = H/60Hi = H/60

Representação da Imagem LXXVIII

VV [1 – (H - [1 – (H - 6060)) . .S/60] , S/60] , se Hse Hi i = 3= 3V , V , se Hse Hi i = 1, 2= 1, 2G =G =

V [1 + (H + 180)V [1 + (H + 180) . .S/60] , S/60] , se Hse Hi i = 0= 0

V(1 – S) , V(1 – S) , se Hse Hi i = 4, 5= 4, 5

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Modelo Cromático HSVHSV XVI Conversão do HSVHSV para o RRGGBB IV


Se SS ≠ 0,0 0,0 e Hi = H/60Hi = H/60

Representação da Imagem LXXIX

V , V , se Hse Hi i = 3, 4= 3, 4V [1 + (H + 180)V [1 + (H + 180) . .S/60] , S/60] , se Hse Hi i = 2= 2B =B =

V(1 – S) , V(1 – S) , se Hse Hi i = 0, 1= 0, 1

VV [1 – (H - [1 – (H - 6060)) . .S/60] , S/60] , se Hse Hi i = 5= 5http://ise.stanford.edu/class/psych221/projects/02/sojeong/

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Decomposição HSVHSV - Exemplo

Representação da Imagem LXXX

HSV

H

S

V

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Modelo Cromático HLSHLS (HSIHSI ) I HLSHLS (HH ue LL ightness SS aturation) HSIHSI (HH ue SS aturation II ntensity)

Representação da Imagem LXXXI

SaturaSaturaççãoão

LuminosidadeLuminosidade

MatizMatiz

SaturaSaturaççãoão

LuminosidadeLuminosidade

MatizMatiz0° Azul0° Azul

SSHH

LL

60° Magenta60° Magenta120° Vermelho120° Vermelho

180° Amarelo180° Amarelo

240° Verde240° Verde 300° Ciano300° Ciano

0.0 Preto0.0 Preto

1.0 Branco1.0 Branco

L L = 0,5 0° Azul0° Azul

SSHH

LL




0.0 Preto0.0 Preto


L L = 0,5

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Modelo Cromático HLSHLS II Confrontação com o HSV HSV I

Início da representação angular da saturação em AZULAZUL, não em VERMELHOVERMELHO

Estruturação em dois cones invertidos e justapostos, com a luminosidade (LL) variando entre 0,00,0 (PRETO) e 1,01,0 (BRANCOBRANCO)

Expressão diferente de L L (Luminosidade) e SS (Saturação) com relação a V V (Valor) e SS (Saturação) do modelo HSVHSV

Representação da Imagem LXXXII

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Modelo Cromático HLSHLS III Confrontação com o HSV HSV II

Melhor expressão, apesar da similaridade com o HSVHSV, da noção intuitiva de “saturação” e “luminosidade” como parâmetros independentes Maior aplicabilidade em concepções artísticas

Apesar da definição comum da componente matizmatiz, a saturaçãosaturação e a luminosidadeluminosidade são expressas diferentemente da saturaçãosaturação e do valorvalor do modelo HSVHSV

Representação da Imagem LXXXIII

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Modelo Cromático HLSHLS IV Confrontação com o HSV HSV III

Implementação, em software, de modelos cromáticos baseados em matizmatiz (HSVHSV ou HLSHLS) sob a forma de atributo linear ou circular, representado em uma superfície 2D (usualmente um quadrado ou um triângulo)

Seleção da saturaçãosaturação saturação e do valorvalor/luminosidadeluminosidade em função do matiz pré-selecionado

Irrelevância da diferença entre HSVHSV ou HLSHLS

Uso mais comum do modelo HSVHSV

Representação da Imagem LXXXIV

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Modelo Cromático HLSHLS V Conversão do RRGGBB do HLS HLS I

Representação da Imagem LXXXV

0° VermelhoSS

HH


180° Ciano


0.0 Preto

1.0 Branco0° Azul0° Azul

SSHH

LL




0.0 Preto0.0 Preto


L L = 0,5 0° Azul0° Azul

SSHH

LL




0.0 Preto0.0 Preto


L L = 0,5

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Modelo Cromático HLSHLS VI Conversão do RRGGBB do HLS HLS II

Representação da Imagem LXXXVI

[4 + (B – R)/(max – min)][4 + (B – R)/(max – min)] .. 60, 60, se G = maxse G = max[2 + (G – B)/(max – min)][2 + (G – B)/(max – min)] .. 60, 60, se R = maxse R = maxH =H =[0 + (R – G)/(max – min)][0 + (R – G)/(max – min)] .. 60, 60, se B = maxse B = max

S = max - minS = max - min

L = (max + min)/2L = (max + min)/2

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Modelo Cromático HLSHLS VII Conversão do RRGGBB para o HLS HLS III

Representação da Imagem LXXXVII

S = 1 – S = 1 – [[3/(R + G + B)3/(R + G + B)]][[min(R,G,B)min(R,G,B)]]V = V = 11//33 (R + G + (R + G +

B)B)

H =H = ,, se B ≤ Gse B ≤ G360 - 360 - ,, se B > Gse B > G

½½[[(R – G) + (R - (R – G) + (R - B)B)]][[(R – G)(R – G)22 + (R - B)(G – + (R - B)(G –

B)B)]]½½

= cos= cos--

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Modelo Cromático HLSHLS VIII Conversão do RRGGBB para o HLSHLS

Representação da Imagem LXXXVIII

S = 1 – S = 1 – [[3/(R + G + B)3/(R + G + B)]][[min(R,G,B)min(R,G,B)]]L = (R + G + B)/3L = (R + G + B)/3

H =H = ,, se B ≤ Gse B ≤ G360 - 360 - ,, se B > Gse B > G

½½[[(R – G) + (R - (R – G) + (R - B)B)]][[(R – G)(R – G)22 + (R - B)(G – + (R - B)(G –

B)B)]]½½

= cos= cos--

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Modelo Cromático HLSHLS IX Conversão do RRGGBB para o HLS HLS I’ (Gonzalez

& Woods, 2002) Setor RRGG do espaço HLSHLS (00°° ≤ H < 120 ≤ H < 120°°)

Representação da Imagem LXXXIX

G = 3L – (R + G = 3L – (R + B)B)

B = L(1 – B = L(1 – S)S)

R = LR = L 1 + ScosH1 + ScosHcoscos (60 – H)(60 – H)

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Modelo Cromático HLSHLS X Conversão do RRGGBB para o HLS HLS II’

(Gonzalez & Woods, 2002) Setor GGBB do espaço HLSHLS

(120120°° ≤ H < 240 ≤ H < 240°°) H = H - 120H = H - 120°°

Representação da Imagem XC

B = 3L – (R + G)B = 3L – (R + G)

R = L(1 – R = L(1 – S)S)

G = G = LL

1 + ScosH1 + ScosHcoscos (60 – H)(60 – H)

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Modelo Cromático HLSHLS XI Conversão do RRGGBB para o HLS HLS III’

(Gonzalez & Woods, 2002) Setor BBRR do espaço HLSHLS

(240240°° ≤ H < 360 ≤ H < 360°°) H = H - 240H = H - 240°°

Representação da Imagem XCI

R = 3L – (R + G)R = 3L – (R + G)

G = L(1 – S)G = L(1 – S)

B = LB = L 1 + ScosH1 + ScosHcoscos (60 – H)(60 – H)

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Modelo Cromático HLSHLS XII Uso do HSV HSV e HLSHLS por Aplicações de

Software HSVHSV

Aplicações gráficas da Adobe (e.g. Illustrator Illustrator , PhotoshopPhotoshop)

GIMPGIMP Paleta de cores do Mac OS XMac OS X (Apple)

Xara XXara X

Representação da Imagem XCII

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Modelo Cromático HLSHLS XIII Uso do HSV HSV e HLSHLS por Aplicações de

Software HLSHLS

InkscapeInkscape (a partir da v. 0.42)

Paint Shop ProPaint Shop Pro (JASC) Paleta de cores do WindowsWindows (Microsoft) Especificação CSS3CSS3

Representação da Imagem XCIII

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Decomposição HLSHLS - Exemplo

Representação da Imagem XCIV

HLS

H

L

S

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Modelo Cromático YIQYIQ I Recodificação do RGB para uso em

sistemas de vídeo NTSC Eficiência na transmissão Compatibilidade com televisão P&B

Representação da Imagem XCV

II

YY

QQ

QQ

II

YY

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Modelo Cromático YIQYIQ I Componentes

YY (LuminânciaLuminância) Primária Y do modelo da CIE

Síntese de TODA a informação requerida para televisão P&B

Captura da percepção humana do brilho relativa de cores específicas

Consideração da percepção muito mais luminosa do verdeverde do que do vermelhovermelho , e do vermelhovermelho muito mais do que do azulazul

Representação da Imagem XCVI

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Modelo Cromático YIQYIQ II

Representação da Imagem XCVII

Imagem de CorCor Imagem de IntensidadeIntensidade

Imagem de LuminânciaLuminânciaReflexo das variações de brilho brilho da imagem original

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Modelo Cromático YIQYIQ I Componentes

YY (LuminânciaLuminância) Primária YY do modelo da CIE

II (IIn-phasen-phase) Eixo vermelhovermelho-laranja-laranja (mapeamento das variações cromáticas do azulazul, através do púrpura, até o vermelho vermelho )

(IIn-quadraturen-quadrature) Eixo ortogonal a II (mapeamento das variações cromáticas do verdeverde)

Representação da Imagem XCVIII

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Modelo Cromático YIQYIQ II Conversão do RRGGBB para o YIQYIQ

Uso em codificadores NTSCNTSC Conversão das entradas RRGGBB da câmera para uma componente de luminância luminância (YY) e duas de crominância crominância (II,QQ)

Representação da Imagem XCIX

0,299 0,587 0,1140,299 0,587 0,1140,596 -0,275 -0,3210,596 -0,275 -0,3210,212 -0,523 0,3110,212 -0,523 0,311

RRGGBB

YYIIQQ

==

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Modelo Cromático YIQYIQ III Conversão do YIQYIQ para o RRGGBB

Uso em decodificadores NTSCNTSC Conversão das componentes de luminância luminância (YY) e crominância crominância (II,QQ) em sinais RRGGBB

Representação da Imagem C

-1,129 3,306 -3,000-1,129 3,306 -3,0001,607 0,934 0,3861,607 0,934 0,3863,458 -3,817 5,8813,458 -3,817 5,881

YYIIQQ

RRGGBB

==

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Decomposição YIQYIQ - Exemplo

Representação da Imagem CI

YIQ

Y

I

Q

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Modelo Cromático YUV YUV I Padrão CCIR601CCIR601 para vídeo digital Uso do espaço cromático YUV YUV em

televisão PALPAL Combinação linear do RRGGB B

Representação da Imagem CII

0,299 0,587 0,1140,299 0,587 0,114-0,147 -0,289 0,436-0,147 -0,289 0,436 0,615 -0,515 -0,1000,615 -0,515 -0,100

RRGGBB

YYUUVV

==

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Modelo Cromático YUV YUV II Componentes

YY (LuminânciaLuminância) Primária Y do modelo da CIE

U U , V V (CrominânciaCrominância) Associação com as cores azulazul x verdeverde vermelho vermelho x verdeverde

Representação da Imagem CIII

VVV

YYY

UUU

YY

UU

VV

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Modelo Cromático YUV YUV II Espaços Cromáticos Similares

YIQ YIQ (NTSCNTSC) YDYDbbDDrr (SECAMSECAM) YCYCbbCCrr (Compressão de vídeo digitalvídeo digital e

JPEGJPEG)

Representação da Imagem CIV

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Modelo Cromático YUVYUV II Conversão do YUVYUV para o RRGGBB

Representação da Imagem CV

1,000 0,000 1,4031,000 0,000 1,4031,000 0,344 -0,7141,000 0,344 -0,7143,458 1,773 0,0003,458 1,773 0,000

YYUUVV

RRGGBB

==

A câmera de AIBO captura imagens em matrizes de 176 x 144 pixels formatadas no espaço cromático YUVYUV

http://www.sony.net/Products/aibo/

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Decomposição YUVYUV - Exemplo

Representação da Imagem CVI

YUV

Y

U

V

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1. Com base nas transformações estudadas, implementar um conjunto de funcionalidades que possibilite ao usuário a decomposição de imagens coloridas em planos monocromáticos passíveis de recomposição.

2. Estudar as seções 6.3 a 6.5, a fim de implementar as transformações propostas por Gonzalez & Woods (2002), validando os algoritmos implementados a partir de uma imagem de teste.

Exercícios I

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3. Fazer um estudo comparativo dos modelos cromáticos YDYDbbDDr r e YCYCbbCCr r com os modelos YIQYIQ e YUV YUV estudados.

4. Solucionar os problemas 6.1 a 6.17 propostos por Gonzalez & Woods (2002) (pp. 344-347).

Exercícios II


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José Eustáquio Rangel de QueirozProfessor Adjunto DSC/UFCG

E-mail: [email protected]@yahoo.com.br

Site departamental: www.ufcg.edu.br/~rangelwww.ufcg.edu.br/~rangel

Fone: 1119/1120 Ramal 2214

Site departamental: www.ufcg.edu.br/~rangel

Professor Adjunto DSC/UFCGJosé Eustáquio Rangel de Queiroz

Site departamental:Site departamental: www.ufcg.edu.br/~rangelwww.ufcg.edu.br/~rangel

E-mail:E-mail: [email protected]@dsc.ufcg.edu.br

[email protected]@yahoo.com.br

Fone:Fone: 1119/1120 Ramal 22141119/1120 Ramal 2214

prof: josé eustáquio rangel de queiroz

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