Цветовое пространство lab.

Более известным и распространенным является пространство CIELAB (точнее, CIE 1976 L*a*b*). Любой цвет в Lab определяется яркостью (Lightness), которая лежит в диапазоне от 0 (черный) до 100 (белый); и двумя хроматическими компонентами: , который изменяется от зеленого до красного, и , изменяющимся от синего до желтого в диапазоне . Яркость в модели Lab полностью отделена от цвета. Это делает модель Lab удобной для регулировки контраста, резкости и других тоновых характеристик изображения. Модель Lab является трехканальной. Ее цветовой охват чрезвычайно широк и соответствует видимому цветовому охвату для стандартного наблюдателя.

Цветовое пространство рассчитываются относительно определенного значения точки белого. Если значение точки белого дополнительно не указывается, подразумевается, что значения Lab рассчитаны для стандартного осветителя D50. Для расчета компонент цветовой системы Lab используются следующие соотношения:

где

Значения , и – это координаты белого цвета в CIE XYZ, которые имеют следующие значения , и .

Рисунок 6 – Цилиндрическое представление пространства CIELab

Пространство Lab широко используется в задачах обработки изображений, поскольку оно моделирует восприятие цвета человеком.

Цветовое пространство yСrCb

С появлением цветного телевидения, с целью уменьшения полосы частот для передачи цветного телевизионного сигнала было разработано цветовое пространство YCrCb. В этом пространстве используется три компоненты – компонента яркости Y и две хроматические компоненты: хроматический красный – Cr и хроматический синий – Cb. Сегодня система YCrCb используется не только для передачи и кодирования цветных изображений. Она, также, используется для хранения и воспроизведения цифровых изображений с использованием формата JPEG, а также у медиаформатах MPEG, также в системах реставрации изображений при преобразованиях яркости. При этом преобразованию подлежит лишь компонента яркости, а хроматические компоненты остаются неизменными. В рекомендациях International Telecommunication Union Radiocommunication Sector (ITU-R), а именно ITU-R ВТ.601 и ITU-R ВТ.709 предвидены преобразования с цветного пространства sRGB у YCrCb и обратное преобразования, которые имеют следующий вид

– прямое преобразование ITU-R ВТ.601

,

– обратное преобразование ITU-R ВТ.601

.

– прямое преобразование ITU-R ВТ.709

,

– обратное преобразование ITU-R ВТ.709

.

где r, g, b – это компоненты цветового пространства sRGB.

Цветовое пространство hsv

Пространство HSV (Hue Saturation Value – Тон Насыщенность Величина) основано на субъективном восприятии цвета человеком. В цветовом пространстве модели HSV используется цилиндрическая система координат, а множество допустимых цветов представляет собой шестигранный конус, поставленный на вершину.

Основание конуса представляет яркие цвета и соответствует V = 1. Однако цвета основания V = 1 не имеют одинаковой воспринимаемой интенсивности. Тон (H) измеряется углом, отсчитываемым вокруг вертикальной оси OV. При этом красному цвету соответствует угол 0°, зелёному – угол 120° и т. д. Цвета, взаимно дополняющие друг друга до белого, находятся напротив один другого, т. е. их тона отличаются на 180°. Величина S изменяется от 0 на оси OV до 1 на гранях конуса.

Конус имеет единичную высоту (V = 1) и основание, расположенное в начале координат. В основании конуса величины H и S смысла не имеют. Белому цвету соответствует пара S = 1, V = 1. Ось OV (S = 0) соответствует ахроматическим цветам (серым тонам).

Процесс добавления белого цвета к заданному можно представить как уменьшение насыщенности S, а процесс добавления чёрного цвета – как уменьшение яркости V. Основанию шестигранного конуса соответствует проекция RGB куба вдоль его главной диагонали.

Рисунок 7 – Цветовое пространство HSV

Для преобразования из цветного пространства RGB в HSV используются следующие соотношения:

Для обратного преобразования используются следующие соотношения:

В компьютерной графике компоненты S и V принято представлять целым числом в диапазоне от 0 до 255, вместо – . При целочисленном кодировании для каждого цвета в HSV есть соответствующий цвет в RGB. Однако обратное утверждение не является верным: некоторые цвета в RGB нельзя выразить в HSV так, чтобы значение каждого компонента было целым.

Цветовое пространство HSL

Еще одним примером пространства, построенного на интуитивных понятиях тона насыщенности и яркости, является пространство HSL (Hue, Saturation, Lightness). Здесь множество всех цветов представляет собой два шестигранных конуса, поставленных друг на друга (основание к основанию).

Рисунок 8 – Цветовое пространство HSL

Для преобразования из цветного пространства RGB в HSL используются следующие соотношения:

где R, G, B – значения цвета в цветовой модели RGB, значения в диапазоне [0, 1].

H – тон [0, 360]

S – насыщенность [0, 1]

L – яркость [0, 1].

Преобразование из HSL в RGB

Цветовое пространство HSI (цветовой тон, насыщенность, интенсивность) яркостная информация (интенсивность) отделена от цветовой информации (цветовой тон насыщенность). В результате пространство HSI представляет собой идеальное пространство для построения алгоритмов обработки изображений, поскольку в основе модели лежит естественное и интуитивно близкое человеку описание цвета.

Цветовой тон для каждого пикселя, заданного в RGB формате изображения, определяется по формуле:

где

Насыщенность дается выражением

Интенсивность дается выражением

В приведенных формулах RGB координаты нормированы так, чтобы их значения лежали в диапазоне , а угол начинает свой отсчет с красной оси пространства HSI. Цветовой тон может быть нормирован таким образом, чтобы его значения попадали в диапазон . Для этого нужно значения полученное по формуле поделить на . Значение двух других HSI компонент автоматически попадают в этот диапазон при условии, что RGB значения лежат в интервале .

Для преобразования цветов из системы HSI в систему RGB в интервале необходимо использовать следующие формулы. В области изменения цветового тона существуют три различных сектора, величиной в , которые разделены направлениями на первичные основные цвета. Сначала необходимо умножить величину на , чтобы восстановить исходный диапазон изменений цветов тона

В RG секторе ( ). Если значения находятся в этом секторе, то RGB координаты определяем по формулам:

В GB секторе ( ). Если значения находятся в этом секторе, то сначала нужно вычесть из него . После этого RGB координаты определяем по формулам

В BR секторе ( ). Если значения находятся в этом секторе, то сначала нужно вычесть из него . После этого RGB координаты определяем по формулам