1. 1 Color Chapter 12

2. 2

3. 3 Color models and their applications  مدل های رنگ متعدی برای نمایش یک سطح رنگی روی صفحه مانیتور ، چاپ تصویر رنگی ، تجزیه تحلیل و تشخیص اطلاعات رنگ و... ارائه شده است.  مدل رنگ : مدلی است که بکمک آن خصوصیات و رفتار رنگ تحت یک شرایط خاص توصیف میشود.  خصوصیات نور : چیزی که بعنوان ” نور ” و یا رنگ های متفاوت درک میشود ، عملا یک باند باریک از اسپکتروم الکترو مغناطیس است.

4. 4 Color models and their applications

5. 5

6. 6 Color Spectrum seen by passing a white light through a prism The observation by Sir Isaac Newton in 1666. Color Spectrum divided into 6 broad regions:Violet, Blue, green, yellow, orange and red. Note that a color ends abruptly in this spectrum.

7. 7 Wavelengths comprising the visible range of the electromagnetic spectrum Note that each color blends smoothly in the next color. Chromatic light spans the electromagnetic spectrum from Wavelength 400 to 700 nm (10 -9 m), or 4.3x10 14 ~ 7.5x10 14 Hertz is our visible spectrum.

8. 8 Sensing illuminated objects عموما فرض ميشود كه منبع نور ، ‌ نور سفيد صاطح ميكند. نور سفيد نوري است كه تقريبا داراي انرژي يكساني براي همه طول موجها در اسپكتروم قابل رويت ميباشد.

9. 9 Sensing illuminated objects درك رنگ يك شئي به سه فاكتور كلي بستگي دارد. - Spectrum of energy in various wavelengths illuminating the object surface. - The spectral reflectance of object surface - The spectral sensitivity of the sensor irradiated by the light energy from the object surface.

10. 10 Sensing illuminated objects يك شئي آبي داراي ماد تشكيل دهنده اي در سطح ميباشد كه وقتيكه نور سفيد به آن ميتابد ، همه فركانسهاي غير از آبي را جذب و فقط فركانس آبي را باز تاب ميدهد. اگر نور قرمز رنگ به اين شئي آبي تابانده شود ،‌ برنگ ارغواني ديده ميشود. اگر اتوموبيلی در زير نور شديد خورشيد قرار گيرد ، گرم ميشود و انرژي در باند IR از خود صاطح ميكند كه توسط چشم انسان ديده نميشود ولي توسط دوربين هاي IR قابل تشخيص است.

11. 11 Sensors in human visual system There are 3 sets of Cone sensors sensitive to Red, Green and Blue colors in Retina of eye. These cone sensors have relatively different response to these colors in different humans. But they have a general behavior in the response.

12. 12 Absorption of light by the red, green and blue cones in the human eye as a function of wavelength Note, the dominating range of green wavelength that is present in the entire visible spectrum.

13. 13 The Chromaticity diagram  در سال 1931 مرکزی بنام (International commission on Illumination) CIE استاندارد ریاضی را پیشنهاد نمود که بر اساس آن کلیه رنگ ها را بتوان نمایش داد. مقادیری که بکمک آنها رنگ ها نمایش داده میشوند ، پارامتر های CIE نامیده میشوند.

14. 14 The Chromaticity diagram

15. پارامتر های x, y را Chromaticity values مینامند x + y + z = 1 z = 1 – (x+y) بنا براین با استفاده از x, y که مقادیر کروماتیستی رنگ هستند ، کلیه رنگ ها را در فضای دو بعدی بنام دیاگرام CIE chromaticity میتوانیم نمایش دهیم. 15

16. 16 The Chromaticity diagram

17. 17 Chromaticity Diagram Any color can be located as a point on the Chromaticity Diagram The point marked green has 62% Green 25% Red and approx. 13% Blue.

18. 18 Typical color gamut ( محدوده) of color monitors (triangle) and color printing devices (irregular region) The boundary of color printing gamut is irregular, Because, color printing is a combination of additive and subtractive color mixing. A process that is much more difficult to control. But display of colors on monitors is just an addition of three highly controllable light primaries.

19. 19

20. 20

21. قاعده فوق برای نقاطی که در زیر نقطه سفید C قرار دارند صادق نیست. خط CC 2 خط purple line را در نقطه C p قطع میکند. کلیه رنگ هائی که بر روی purple line هستند ، از رنگهای non-spectral هستند ، که طول موج آنها در اسپکتروم قابل رویت قرار ندارند. بنا بر این طول موج غالب رنگ نقطه C 2 از روی رنگ مکمل C p یعنی C sp بدست می آید. 21

22. 22 تصاوير Monochrome را تصاوير Achromatic مينامند ، چون اطلاعات رنگ در آنها وجود ندارد.

23. 23 RGB Color Model  تئوری بینائی Tristimulus بر این مبنا استوار است که چشم انسان درک رنگ را بر اساس تحریک شدن سه مجموعه عصب cone در شبکیه چشم انجام میدهد.  فرض میشود که حد اکثر طول موج حس شده توسط این سیستم به اندازه 630 nm برای قرمز 530 ” برای سبز 450 ” برای آبی باشد.  رنگ تشخیص داده بستگی به پارمتر های متعدی دارد که از جمله ”میزان روشنائی منبع نور ” است.

24. 24 RGB Color Model  تئوری فوق زیر بنای مدل رنگ RGB است که برای تصویر برداری توسط دوربین های CCD و همچنین برای نمایش تصویر رنگی بر روی صفحه مانیتور بکار میرود.  در بسیاری از کاربرد ها مقادیر RGB را نرمالایز میکنند: رنگ مورد نظر

25. 25 RGB Color Model A full color image is used to denote a 24-bit RGB color image. The total number of colors in 24 bits RGB image is (256) 3 = 16,772,216 colors.

26. 26 RGB Color Model

27. 27 RGB, 24 bit color cube, (256) 3 = 16,777,216 colors

28. 28 All 216 safe RGB colors. The de facto standard for safe colors, especially in Internet applications. They are used whenever it is desired that the colors viewed by most people appear the same. Each safe color is formed by RGB values, but each RGB value can only take One of the values of 0, 51, 102, 153, 194 or 255. Therefore we will have (6) 3 = 216 different colors + 16 gray values.

29. 29 The RGB safe-color cube Unlike the full-colors cube, this cube has valid colors only on its 6 surface panes. So the entire surface of the safe-color cube is covered by 3x6x6=216 different colors.

30. 30 CMY and CMYK color models  از این مدل رنگ برای چاپ عکس های رنگی از طریق ترکیب رنگ های yellow, Magenta, Cyan استفاده میشود.  همانطور که میدانید رنگ Cyan از طریق اضافه کردن رنگ سبز به آبی بدست می آید.  وقتیکه نور سفید به جوهر رنگ cyan میتابد ، نور باز تاب شده ، نباید هیچ جزء مربوط به رنگ قرمز را در خود داشته باشد. یعنی نور قرمز توسط جوهر Cyan جذب میشود و یا بعبارت دیگر جزء قرمز از رنگ سفید کم میشود.

31. 31 CMY and CMYK color models

32. 32 CMY and CMYK color models

33. 33 YIQ color model, The NTSC television standard for encoding, luminance (Y) and two Chromaticity values, I and Q

34. 34 YIQ color model

35. 35 YIQ color model  یک راه ساده تبدیل یک تصویر رنگی به تصویر منوکرم ، محاسبه پارامتر Y و نمایش آن میباشد.

36. 36 YIQ color model  تبدیل معکوس نیز از رابطه زیر بدست می آید.

37. 37 YUV encoding اين مدل در برخی از محصولات ويدوئی ديجيتال و الگوريتم های فشرده سازی مانند JPEG, MPEG بکار ميرود. در اين روش Luminance و Chrominance ميتوانند با تعداد بيت متفاوت کد شوند. امروزه بسياری از دوربينهای Digital CCD فايل ها را به فورمتYUV در خروجی در اختيار کاربر قرار ميدهند, و يا با اين فورمت ذخيره ميکنند.

38. 38 HSI color Model هر نور درک شده توسط انسان دارای یک فرکانس غالب است که به آن Hue نور و یا رنگ نور گفته میشود.

39. 39 HIS color model

40. 40 Converting RGB to HSI color model

41. 41 The intensity of all colors in any of these planes is given by the position of the plane on the vertical intensity axis.

42. 42 Hue and Saturation in HIS color model. The “dot” is an arbitrary color point. Hue is shown by an angle, Saturation is measured by a metric distance (the length of vector).

43. 43 The HSI color model based on (left) triangular, (right) circular color planes. The triangles and circles are perpendicular to the vertical intensity

44. 44 Converting RGB to HSI It is assumed that R,G,B values have been normalized to the range [0,1] And the angle θ is measured with respect to the red axis of HSI space.

45. 45 Converting HSI to RGB Given the value of HSI in the interval [0,1] We find the corresponding RGB values in the same range. 1. RG sector ( 0 ≤ H ≤ 120) R G

46. 46 Converting HSI to RGB 2. GB sector (120 ≤ H ≤ 240) H = H -120 R = I (1-S) B = 1 – (R + G) G B

47. 47 Converting HSI to RGB 3. BR sector ( 240 ≤ H ≤ 360 ) H = H -240 G = I ( 1- S) R = 1 – (G + B) R B

48. 48 HSI components of RGB values of color cube. HueSaturationIntensity The Hue angle for Red is zero, and the angle for All colors in the circle increases from zero to 360 degrees. These values of 0~360 are mapped in the range of 0~255 gray scale to make them visible.

49. 49 A new approach, Converting the gray level image to a color image A different transform is applied for each color band of R,B and B The outputs f R,f G,f B are fed respectively to RGB channels of a color TV monitor.

50. 50 An application in Airports Explosive detection in luggage An X-ray image From ordinary articles The same luggage with a block of simulated plastic Explosive. Applying the Transform Function of Fig.6.25-a The Explosive is clearly detected. Applying the Transform function of Fig.6.25-b You can see through The Explosive.

51. 51 The transform functions for converting the gray-scale image to a color image. Fig. 6.25 (a) (b)

52. 52 The transform functions for converting the gray-scale image to a color image.

53. 53 The transform functions for converting the gray-scale image to a color image. با تغییر دادن فاز تابع سینوسی هنگام نمایش آن در شکل فوق ، رنگ های متفاوتی برای اشیا مختلف مانند لباس ، زمینه ؛ ماده منفجره و... موجود در چمدان بدست خواهد آمد.

54. 54 Constructing one color image using several monochrome (Spectral band) images. Application in Remote sensing.

55. 55 Averaging in color images In color image, the average of an RGB pixel, is obtained by obtaining the average at the neighborhood of a pixel (x,y) at each image plane, and then, Construct the output image using the 3 new RGB image planes.

56. 56 Visualization of color components as a gray-scale image in different color models (Where, dark and bright gray scales represent low and high intensity values, respectively). Original CMYK RGB HSI

57. 57 Reducing the brightness by 30% Using RGB and HIS models. Note that both models produce the same result. In RGB, each component is multiplied by a constant k = 0.7, In HIS, only the I component is multiplied by k = 0.7 and the rest are remained unchanged.

58. 58 Color Complements. The hues directly opposite one another on the color circle, are called Complements. رنگهای مکمل برای واضح کردن جزئیات موجود در نواحی تیره یک تصویر رنگی مورد استفاده قرار میگیرند.

59. End of Chapter 12

60. 60