BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn Kỹ thuật đồ họa Đề tài Màu sắc trong đồ họa

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.55 MB, 26 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b><small>HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG </small></b>

<b>BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN </b>

<b>Mơn: Kỹ thuật đồ họa </b>

<b>Đề tài: Màu sắc trong đồ họa </b>

<b>Giảng viên : Nguyễn Thị Thanh Tâm </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

Contents

<b><small>GIỚI THIỆU ... 3 </small></b>

<b><small>B. CHUYỂN ĐỔI GIỮA CÁC MƠ HÌNH MÀU ... 12 </small></b>

<b><small>I. Chuyển đổi từ hệ màu RGB sang CMY: ... 12 </small></b>

<b><small>II. Chuyển đổi từ hệ màu CMY sang CMY-K: ... 12 </small></b>

<b><small>III. Chuyển đổi từ hệ mài RGB sang YIQ: ... 13 </small></b>

<b><small>IV. Chuyển đổi từ hệ màu RGB sang HSV và ngược lại: ... 13 </small></b>

<b><small>VI. Chuyển từ hệ màu RGB sang XYZ ... 16 </small></b>

<b><small>C. CHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỔI ... 18 </small></b>

<b><small>I.Định nghĩa ... 21 </small></b>

<b><small>II.Các phương pháp ... 22 </small></b>

<b><small>3.1.Phân vùng ảnh theo ngưỡng biên độ ... 24 </small></b>

<b><small>3.3. Phân vùng dựa trên đường biên ... 25 </small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>GIỚI THIỆU </b>

- Mơ hình màu (color model) là hệ thống có quy tắc cho việc tạo khoảng màu từ tập các màu cơ bản

- Mục đích của mơ hình màu là cho phép biểu diễn một phần các mầu nhìn thấy được bằng các chỉ số kỹ thuật quy ước. Sau đây, ta xem xét một số mơ hình hay được sử dụng nhất:

- Trong hệ màu RGB, các màu sắc đều đƣợc tạo ra từ 3 màu cơ bản là đỏ (red), lục (green) và lam (blue). Các mầu gốc này được tổ hợp với nhau theo một tỷ lệ để tái tạo màu sắc.

- Tập hợp các mầu được sắp xếp theo khối lập phương đơn vị. Các giá trị màu là một vector gồm 3 thành phần R, G, B có giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 1. - Là hệ màu cộng, việc hiển thị màu như là kết quả của ánh sáng truyền qua (cộng vào) nên khi khơng có ánh sáng sẽ đƣợc coi là màu đen.

Red + Green + Blue = White

- Dùng cho hiển thị các thiết bị điện tử như: máy tính, TV, camera số …

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

- Các màu sắc đều được tạo ra từ 3 màu cơ bản là xanh nhạt (Cyan), vàng (Yellow) và tím (Magenta) là các phần bù tương ứng cho các màu đỏ, xanh lục và xanh lam. Các màu gốc này được tổ hợp với nhau theo một tỷ lệ để tái tạo màu sắc.

- Là hệ màu trừ hiển thị màu như là kết quả của ánh sáng bị hấp thụ (bị trừ) bởi mực in nên khi thêm vào càng nhiều mực in thì ánh sáng phản xạ càng ít. Khi khơng có mực in thì ánh sáng bị phản xạ (từ bề mặt trắng) sẽ được coi là màu trắng.

Cyan + Magenta + Yellow = Black

- Tập hợp các màu cũng được sắp xếp theo khối lập phương đơn vị. Các giá trị màu là một vector gồm 3 thành phần C, M, Y có giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 1.

- Sử dụng trong in ấn.

*Mơ hình màu CMY-K:

- Là mơ hình mở rộng của CMY ứng dụng trong máy in màu. Giá trị đen bổ xung vào thay thế cho hàm lượng màu bằng nhau của 3 màu cơ bản.

- Mơ hình màu YIQ là mơ hình màu được ứng dụng trong truyền hình màu băng tần rộng, nó có mối quan hệ chặt chẽ với màn hình đồ họa màu raster.

- YIQ là sự thay đổi của RGB cho khả năng truyền phát và tương thích với Tivi đen trắng thế hệ trước. Tín hiệu truyền sử dụng trong hệ thống NTSC

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

- Thành phần Y của YIQ không phải là màu vàng nhưng là thể sáng và được xác định như màu gốc Y của CIE. Chỉ thành phần Y của một tín hiệu Tivi màu được thẻ hiện trên Tivi đen trắng. Màu được mã hóa trong 2 phần còn lại là I và Q

- Mơ hình YIQ sử dụng hệ tọa độ Đề-các 3 chiều được biểu diễn như một khối đa diện lồi trong khối lập phương RGB

- Gồm 3 thông số biểu diễn:

+ Hue (sắc màu): màu sắc 00 -3600 đo bởi góc quay xung quanh trục đứng với màu đỏ là 00 , màu lục là 1200 , màu lam là 2400 . Các màu bổ sung cho hình chóp ở 1800 đối diện với màu khác.

+ Saturation (độ bão hòa): 0-1, giá trị của S là tập các giá trị từ 0 trên đường trục tâm (trục V) đến 1 trên các mặt bên tại đỉnh của chóp 6 cạnh.

+ Value/Brightness (độ sáng): 0-1 đường cao V với đỉnh là các điểm gốc toạ độ (0,0). Điểm ở đỉnh là màu đen và giá trị V=0, tại các điểm này giá trị của H và S không liên quan đến nhau. Khi điểm có S=0 và V=1 là điểm màu trắng, những giá trị trung gian của V đối với S=0 (trên đường thẳng qua tâm) là các màu xám. Khi S=0 giá trị của H phụ thuộc được gọi bởi các qui ước không xác định. Ngược lại khi S khác 0 giá trị H sẽ là phụ thuộc.

- Thường được sử dụng trong mỹ thuật.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

- Mơ hình HSL là sự biến dạng của mơ hình màu HSV mà trong đó mơ hình này màu trắng được kéo hướng lên hình nón sáu cạnh phía trên.

- Bao gồm các thông số: Hue, Lightness, Saturation Model.

Mơ hình màu HSL tương tự như mơ hình HSV mà trong đó mơ hình này màu trắng được kéo hướng lên hình chóp sáu cạnh phía trên từ mặt V=1. Như với mơ hình chóp sáu cạnh đơn:

+ Phần bổ sung của màu sắc được đặt ở vị trí 180 độ hơn là xung quanh hình chóp sáu cạnh đơi

+ Độ bão hồ được đo xung quanh trục đứng, từ không trên trục tới 1 trên bề mặt.

+ Độ sáng (Lightness)=0 cho màu đen (tại điểm mút thấp nhất của hình chóp sáu cạnh đơi) và bằng 1 cho màu trắng (tại đầu mút cao nhất).

- Sử dụng nhiều trong kỹ thuật đồ họa.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Cả 2 mơ hình HSL và HSV được thiết kế vào những năm 1970 để phục vụ cho công nghệ số và ứng dụng không gian màu sắc khối trụ.

 CIE – Viết tắt của ủy ban đo lường và chiếu sáng quốc tế Comission Internationale de l'Eclairage, 1931. Mơ hình màu CIE color phát triển trên cơ sở hoàn toàn độc lập thiết bị dựa trên sự cảm nhận của của mắt người về màu sắc với ý tưởng 3 đại lượng ánh sáng màu cùng phổ tương ứng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

=> Là hệ màu chuẩn thuần nhất, bao gồm tất cả các hệ màu trên và giải quyết được nhược điểm của hệ màu RGB

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

 Color = X’X + Y’Y + Z’Z

 Các giá trị XYZ thay thế cho 3 đại lượng truyền thống RGB  Màu được hiểu trên 2 thuật ngữ: màu sắc và sắc độ.

 Ưu điểm của 3 loại màu nguyên lý cơ bản là có thể sinh ra các màu trên cơ sở tổng các đại lượng dương của màu mới thành phần.

 Việc chuyển đổi từ không gian màu 3D tọa độ (X, Y, Z) vào không gian 2D xác định bởi tọa độ (x, y), theo công thức dưới phân số của của tổng 3 thành phần cơ bản:

o x = X/(X+Y+Z), y = Y/(X+Y+Z), z = Z/(X+Y+Z), x + y + z = 1  toạ độ z không được sử dụng

 Chuẩn CIE xác định 3 màu giả thuyết X, Y và Z làm cơ sở cho phép trộn màu theo mơ hình 3 thành phần kích thích.

 Khơng gian màu hình móng ngựa là kết hợp của không gian tọa độ 2D màu x, y và độ sáng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

 x = 700 nm; y = 543.1 nm; z = 435.8 nm

 Thành phần độ sáng hay độ chói được chỉ định chính bằng giá trị đại lượng Y trong tam kích tố của màu sắc

 Thang đo của Y xuất phát từ điểm trắng trên đường thẳng vng góc với mặt phẳng x, y với giá trị từ 0 tới 100.

 Khoảng màu lớn nhất khi Y= 0 tại điểm trắng và bằng CIE Illuminant C. Đây là đáy của hình.

 Khi Y tăng màu trở nên sáng hơn và khoảng màu hay gam màu giảm diện tích trên tọa độ x, y cũng giảm theo.

 Tại điểm trên không gian với Y= 100 màu có sắc xám bạc và khoảng màu ở đây là bé nhất.

 Không sử dụng sơ đồ màu xyY như là ánh xạ cho việc chỉ ra quan hệ giữa các màu.

 Sơ đồ là không gian phẳng giới hạn bởi đường cong mà phép ánh xạ quan hệ màu khơng gian quan sát bị vặn méo.

 Ví dụ màu không thuộc khoảng xanh lục sẽ thuộc phần đỏ hay tím o X = x(Y/y), Y = Y, Z = (1-x-y)(Y/y)

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

 Chuẩn chuyển đổi giá trị màu mà độ bão hồ thành thơng tin của các mơ hình màu khác.

 1 cách định nghĩa và xác định trực quan và đơn giản về màu bù thơng qua giải thuật hình học có thể tính tốn.

 Định nghĩa tự nhiên về sắc thái và đơn giản hoá việc định lượng giá trị của thuộc tính này

 Cơ sở cho định nghĩa gam màu cho màn hình hay thiết bị hiển thị. Gam của màn hình RGB có thể mơ tả bằng sơ đồ màu CIE.

 Sự thay đổi màu sắc của đối tượng có thể ánh xạ thành quỹ đạo trên sơ đồ CIE.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>B. CHUYỂN ĐỔI GIỮA CÁC MƠ HÌNH MÀU </b>

- Các mơ hình màu có thể chuyển đổi qua lại lẫn nhau, ở đây sẽ lấy hệ màu RGB làm trung gian chuyển đổi giữa các hệ màu khác.

- Khi không đề cập thêm ở dưới thì việc chuyển từ hệ màu A -> B thì việc chuyển từ hệ màu B-> A sẽ được thực hiện ngược lại

<b>I. Chuyển đổi từ hệ màu RGB sang CMY: </b>

- Tọa độ trong hệ màu RGB là (R, G, B) - Tọa độ trong hệ màu CMY là (C, M, Y)

Khi đó cơng thức chuyển đổi qua lại giữa RGB vàCMY sẽ thỏa mãn

<b>II. Chuyển đổi từ hệ màu CMY sang CMY-K: </b>

- Tọa độ mới của điểm trong hệ màu CMY-K sẽ thỏa mãn:

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>III. Chuyển đổi từ hệ mài RGB sang YIQ: </b>

Sự biến đổi RGB thành YIQ được xác định theo cơng thức sau:

<b>Y độ chói, I & Q đại lượng về màu sắc </b>

<b>IV. Chuyển đổi từ hệ màu RGB sang HSV và ngược lại: </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>VI. Chuyển từ hệ màu RGB sang XYZ </b>

Các nhà sản xuất cung cấp các toạ độ XYZ cho phốt pho tương ứng với màu RGB mà màn hình hiển thị: (Xr, Yr, Zr), (Xg, Yg, Zg) và (Xb, Yb, Zb)

Hay viết lại:

Xét R=1:

Xét G = 1:

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Xét B = 1:

Thường [X Y Z] cho mỗi phốt pho thì khơng được cung cấp, nên chúng ta tính với trường hợp điểm trắng khi R=G=B=1.

Bây giờ ta cần biết độ chói của điểm trắng được gửi bởi Y<small>w</small>.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

suy ra X<small>w</small> =X<small>r</small> + X<small>g</small> + X<small>b</small> = x<small>r</small>E<small>r</small> + x<small>r</small>E<small>g</small> + x<small>b</small>E<small>b</small>

Từ đó:

Ta hồn tồn tính được: E<small>r</small>, E<small>g</small> và E<small>b </small>

Demo chương trình C++ chuyển từ RGB sang HSB và ngược lại  Thuật toán:

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

- RGB sang HSV:

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

- HSV sang RGB:

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

 Kết quả demo:

<b>D. PHÂN VÙNG ẢNH </b>

<b>I.Định nghĩa </b>

- Phân vùng ảnh là quá trình chia bức ảnh thành các vùng đồng nhất hoặc các đối tượng có cùng đặc điểm theo các tiêu chí định trước.

- Các tiêu chí có thể là: cường độ, lược đồ xám, giá trị trung bình (mean), độ lệch chuẩn (variance),…

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

- Phần lớn các thuật toán phân vùng đều dựa vào một trong hai đặc điểm cơ bản của giá trị cường độ: sự không liên tục và tính tương đồng

<b>II.Các phương pháp </b>

xám (ví dụ biên) hay còn gọi là phân vùng dựa vào biên.

các tiêu chí cho trước- phân vùng dựa vào miền. Phân vùng ảnh theo ngưỡng biên độ

Phân vùng theo miền đồng nhất

Phân vùng theo kết cấu bề mặt

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>3.1.Phân vùng ảnh theo ngưỡng biên độ </b>

- Trong hầu hết các trường hợp, ngưỡng được chọn từ lược đồ độ sáng của vùng hay ảnh cần phân đoạn. Có rất nhiều kỹ thuật chọn ngưỡng tự động xuất phát từ lược đồ xám {h[b] | b = 0, 1,..., B-1} đã được đưa ra, B là số mức xám của ảnh, với ảnh grayscale .

* Các thuật toán xử lý: - Thuật toán đẳng liệu - Thuật toán đối xứng nền - Thuật toán tam giác

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

- Không giống với phân vùng dựa vào biên (dựa vào sự không liên tục của cường số sáng), phân vùng dựa vào miền tìm ra các vùng một cách trực tiếp dựa trên sự tương đồng của các pixel lân cận nhau.

-Kỹ thuật phân vùng ảnh thành các miền đồng nhất dựa vào các thuộc tính quan trọng nào đó của miền. Mỗi một thuộc tính khi sử dụng thì có một tiêu chuẩn phân đoạn tương ứng. Một số thuộc tính tiêu biểu là: mức xám, màu sắc (đối với ảnh màu), kết cấu sợi...

* Có ba cách tiếp cận chủ yếu trong phân vùng ảnh theo miền đồng nhất và độc lập với tiêu chuẩn lựa chọn tính đồng nhất:

 Phương pháp phân tách – cây tứ phân (split – quad trees)  Phương pháp hợp (merge).

 Phương pháp tách - hợp (split – merge).

<b>3.3. Phân vùng dựa trên đường biên </b>

Việc phân đoạn ảnh dựa vào biên được tiến hành qua một số bước: - Phát hiện biên và làm nổi biên

- Làm mảnh biên

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

-Nhị phân hoá đường biên - Miêu tả đường biên

- Kết cấu thường được nhận biết trên bề mặt của các đối tượng như gỗ, cát, vải vóc…Kết cấu là thuật ngữ phản ánh sự lặp lại của các phần tử sợi (texel) cơ bản. Sự lặp lại này có thể ngẫu nhiên hay có tính chu kì hoặc gần chu kì. Một texel chứa rất nhiều điểm ảnh. Trong phân tích ảnh, kết cấu được chia làm hai loại chính là: loại thống kê và loại cấu trúc.

</div>

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn Kỹ thuật đồ họa Đề tài Màu sắc trong đồ họa

<b>BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN </b>

<b>D. PHÂN VÙNG ẢNH </b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về