Лабораторные работы (Кутровская С. В
.).pdfМИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯНАУКИ РОССИЙСКОЙФЕД ЕРАЦИИ
Госудаобразовательнственноеучреждениевысшегое профессиональногообразования
«Владимирскийгосударственныйуниверситет»
КАФИЗИКИЕДРАПРИКЛАДНОЙМАТЕМАТИКИ
МЕТОДИЧЕСКИЕУКАЗАНИЯ КЛ АБОРАБОТАМТ РНЫМ
ПОДИСЦИПЛИНЕ
«Обработкаоптическихизображений»
Длястудентовспециальности 200201 «Лазтеихрлазникааятерх»ныеологии
Автор: АссистенткафедрыФиПМ КучерикА.О.
Владимир
2006
Содержание.
|
Лабораторнаяработа№1 |
|
. |
Физические |
|
|
||||||||
|
принципыформироттенковванияделях |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RGB и CMY. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
………………………… |
4 |
|
Лабораторнаяработа№2. |
|
|
|
|
|
Колориметрическая |
………………………… |
7 |
|||||
|
система XYZ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Лабораторнаяработа№3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построение |
………………………… |
12 |
|
|
цветовогокруга |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лабораторнаяработа№4. |
|
|
|
|
|
Цветовыемод |
ели |
………………………… |
15 |
||||
|
HSB и HLS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Лабораторнаяработа |
|
. №5. |
Построение |
………………………… |
18 |
||||||||
|
гистограммизображений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лабораторнаяработа№6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение |
|
|
|
|
информационныхсвойствизображений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
………………………… |
19 |
|
|
Лабораторнаяработа№7. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фурье-анализ |
………………………… |
22 |
|
|
изображений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Лабораторнаяработа№8. |
|
|
|
Применениеметодов |
|
|
|
||||||
|
фрактагеометрданальнойяииза |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
изображений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
………………………… |
23 |
Введение.
Даннметодическоепособиепре назначеностудентовля |
|
|
специальности010501Лазте(010200)ихрлазникааятерх»н.ыеологии« |
|
|
В нейра ссмосновтреныколоримет,базовыемоделформиирования |
|
|
оттенк,метаналоптическихдывизображенийза использованиемтеории |
|
|
информации,корреляционногоФурье |
-анали.Большчастьзадк яний |
|
лабораторнымработпредвкртеоретичесткойряется |
койбазой,чтод лжно |
|
упроститьихвыпо |
лнение. |
|
Лабораторнаяработа№1. |
Физическиепринципыформирования |
|
|
оттенковмоделях |
RGB и CMY. |
|
|
Цветовыемодели |
|
|
|
Назначениецветовоймодели |
|
- датьсредстваописанияц пределахета |
|
некотцветовогохватарого,том |
|
чидлясвыполненияинтерполяции |
|
цветов.Наибчасток леемпьютернойграфикеиспользуютсямоделиRGB, |
|
|
|
CMY, YIQ, HSB, HSVиHLS. |
|
|
|
RGB (Red, |
Green, |
Blue - красный,зеле,сини) ый |
- аппаратно- |
ориентированнаямодель,используемаядисплеяхдляаддитивно |
|
го |
|
формированияоттенксамособъектоветящихсяпикселов(экрана). |
|
|
|
СистемакоординатRGB |
|
- кубсначаломотсчета(0,0,0),соответствующим |
|
черномуцветусм.рис(. |
|
1)Максимальное. значениеRGB |
- (1,1,1) |
соответсбеломуцве. тувует |
|
|
|
Рис. Цветовойкуб1: |
моделиRGB |
Вкомпьюттехникеэтацвмодельрнойтоваяиспользуется
созданияцветовизображениянаэкрамопутемпр рапускания
электронноголучачекрасныйез,зеленыйисинийлюминофоры.Причем
дляполучекаждогооснцветаияовногоиспользуется |
|
|
свояэлектронная |
|
пушка.Величиныцветовыхпараметров |
|
R, G и B изменяютсявпределах0 |
- |
|
255Так,еслипослать. намониторцветовойсигнал |
|
|
R255,G0,B255 |
|
(интенсивностькрасного |
- 255,зеленого |
- 0исинего |
- 255),тоналюбом |
|
хорошооткалиброванноммониторе |
теоретическидолженпояводинться |
|
|
|
тотжецв(даннометслучае,пурпурный). |
|
|
|
|
CMY (Cyan, Magenta, Yellow - гол,пубойрпурный,желтый) |
|
- |
||
аппаратно-ориентированнаямодель,используемаяполиграфиидля |
|
|
|
|
субтрактивногоформированияотте,основанногоковна |
|
|
вычитаниислоем |
|
краскичастипадающегосветовогопотока.Цветам делиCMYявляются |
|
|
|
|
дополникцвемодтамRGB,ельнымит..дополняющимиихли белого. |
|
|
|
|
ТакимобразсистемакоординатCMY |
|
- тотжекуб,чтоидляRGB,нос |
|
|
началотсчетав мRGBкооре |
|
динатами(1,1,1),соответствующей |
|
|
беломуцвет.ЦветкубмоCMYвойделипокнарис. зан |
|
|
2Преобразования. |
|
междупространствамиRGBCMYопредслеобразомдуля:ющимтся |
|
|
|
|
[R,G, B]= [1,1,1]− [C, M ,Y ] |
(1) |
|
||
Причемединичныйвектор |
-стрвмоделикаRGB |
- представление |
||
белогоцвета, м CMYдели |
- черного. |
|
|
|
|
|
Рис. Цвет2: кубмоCMYвойдели |
|
Этацветоваямодельиспользуетсятомслучае,еслиизображениеили |
|
||
рисбувыводитьсядутнокнатрехцвепр прилинтпечатиномцветныхре |
|
||
изображенийспомощьючетыр |
|
ехкрапроцсцвочнессатоделением. го |
|
Системасубтрактивныхцветработаеттраженнымсвет,наприо ер |
|
||
листабумаги.Иногдавкачествесинониматерминасубтрактивная |
|
||
используюттермин |
|
исключающая.Происхождеэтогоназванияязаноие |
|
темфактом,ч |
топридобавлениикрасиинтенсивностьотраженноголей |
|
|
светауменьшается,по колькуветпоглощаетсятембольше,чембольше |
|
||
красителянанповерхностьесено.Присмешиваниитрехосновных |
|
||
субтрактивныхцветовнабелойбумагеравнпропорциидолженй |
|
||
получатьсячерныйцвет.Однако,действиэтотц ыглядитетельности |
|
||
темно-коричневым,потомуипографскиекраскипоглощаютсвне |
|
||
полностью.Каждыйизосновныхцветов |
CMY цветовоймоделидопускает |
||
255градацийяркости,чтоответствует24 |
-битовойглубин |
е. CMY цветовая |
модельявляетсяаппзависимра.Эозначаетно,чтойспроизведение
цветовзависитотхарактеристикмонитора,комилипьютераринтера, |
|
которыеисподвывльзуютсяэтизображениядаго.Повэтойму |
|
ситуацииважнопредварительнокалибр |
оватьоборуд.Дляэтогование |
испольтакназываемцвеуюпрофилится,формыедлякаждогоруемые |
|
типаоборудования. |
|
Задклабораторнойниеработе№1. |
|
Реализоватьсредепрограммирования |
Delphi программныймодуль |
формированияоттенковсиспользованием |
моделей RGB и CMY/ |
Лабораторнаяработа№2Колор. систематрическая |
|
XYZ |
|
Вколоримелюбойцвыражаетсятрчисламиемяцветовых |
|
|
|
координат.Числакоординатпредстасобойколичес,вкоторыхляютва |
|
|
|
необходимосмешатьтри |
основныецвета |
,чтобыполучить |
данныйцвет. |
Существуетмножестворазличных |
|
триадосновныхцветов |
. |
Принципиальноетреб,котдваниеудовлетворятьромулжнытриосновные |
|
|
|
цвета,состотом,чтониодинизтнихнедолженполучатьсясмешением |
|
|
|
двухдругих.Инымисл,овамисновныецветадол |
|
жныбытьнезависимыми |
|
друготдруга.Естественно,чтоцветко однтоговыердинатыжецвета |
|
|
|
относительразныхосновтриадразличны.ыхо |
|
|
|
Основныецветабывнереальнымиют . |
|
|
Реальныецвета |
можнополучипрак,действуянаическиьглазизлуче |
|
ниямиопределенных |
|
спектральныхсоставов. |
Нереальныецвета |
практическиполучитьнельзя, |
|
т.к.несуществуетизлучений,которощущениявызбывалитакихцветов |
|
|
|
принормальусловиязре.Нохарактеристикуныхиялюбогонереального |
|
|
|
|
цветацветовой( тон,чистот |
а,ярк)мовычислитьстьжно,еслипредставить |
|
|
|
егокаккомбинациюреальныхцветов.Примеромтр реальныхосновных |
|
|
|
|
цветовявляютсяфизиологическиецвета |
Красный)( |
, Зеленый)( |
и |
|
Синий (С) ,т.е.цветаосновныхзбуждений. |
|
|
|
|
Есливкачествеосновныхцвето |
|
виспользуютсяфизиологическиецвета |
|
К, |
З и С,цветовымикоординаявляютсяуровниоснамивныхзбуждений. |
|
|
||
Онивычисляютсяпоспектрасоставамизлучспектральнымний |
|
|
|
|
чувстрехвитеприемгл. ьазаниковостям |
|
|
|
|
Однпракцветаотически |
|
К, З и С вк ачеоснтвеиспользуютсяовных. |
|
|
Непосредственноеизмерениеспектральныхчувствительностей |
|
|
КЗС- |
|
приемнглазаневозм,иковспкосвльзуемжнометодыпризнанынные |
|
|
|
|
недостаточноточными |
|
|
|
|
Поэтомудляколориметрическоговыраженияцветиспользуютобходнй |
|
|
|
|
путь,вкоторомпринвыраженияципветоввеличинамивозбуждений |
|
|
КЗС– |
|
приемсохраняется, практическииковпольздртреугиютсями |
|
|
|
|
величинамикоординат |
— |
RGB.Этинотривыееличивполные |
|
|
определенносвязанывеличиназбужденийосновныхмогутбыть |
|
|
|
|
определеопытпутемоченьныточно. м |
|
|
|
|
Процеихопределениядостаточноурапроста,заключаетсяввизуальном |
|
|
|
|
сравнениинекоторогоизмеряемогоцветарегулируемойсмеситрех |
|
|
|
|
основныхцветов |
RGB.Уравнявэтицвета,мыможемутверждать,что |
|
|
|
величинывозбужде |
ний КЗС–приемниотдействияизлучениякаков |
|
|
измеряемогоцвета,такизлучесмесиосновныхцветовия |
RGB — |
одинаконаковы,т.. ихцвета.Самихвеличинвозбужденийэтом
случаемынезнаем.Номызнаем,чтоонивозникаютотдействияизлучений
сцвет ами R, G, B,откудаследу,чтоцвета |
R, G, B представляютсобой |
смесицветов К, З, C.Привыборет альныхизлучстрвсежениймятся
ктому,чтобыкажизнихдействовоепреимущественноодинаизлотипов |
|
|
приемник.Оберутычнследующуюориадув: |
|
|
λR = 700нм,λG = 546.1нм,λB = 435.8нм. |
Двепоследнвеличособенноины |
|
удачнысточкизренияихпрактическойреализации,..онисоответствуют |
|
|
мощнымспектральнымлиниямв паров.реути |
|
|
Проведениеисхк дныхлориметрическихопытовсвязанобольшими |
|
|
трудностями.Этообъясняет,вчастно,тем,чтохарактеристикияти |
|
|
цветовогозренияразличныхлюдейнесовпадают.Чтобыданныеисходных |
|
|
опытовбылипр дляменимыбольшинствалюдей,необходимоподобрать |
|
|
наблюдатнормальнйс цвезртов,еданныениемым,полученные |
|
для |
мнаблюдателейогих,усреднить.Дляполучнадеанниявжэтихных |
|
|
опытахнеобходимадовольносложнаяспециальнаяппара.Поэтураому |
|
|
исхкодныелориметрическсчитанноеопытызавсюисториюпроводились |
|
|
числораз.Внастоящеевремямыиспользуемдан |
|
полученные, в1931г.в |
двухопы,которыебылиахвыполненыРайтомСША()иГилдомАнглия( ). |
|
|
Этиопытыпроводилисьразнымиосновцветанаызличнойми |
|
|
аппаратуредлядесятинаблюдателейРайтаисемиуГилда.Ноих |
|
|
результаты,пересчитанныенаос |
новныецвета |
RGB,оченьхорошосовпали. |
Поэтомуонибылипрвкачественятыисходанмеждународнойляных
системыизмеренияцветов.
В 1959г.былипредложеныновыеданныепоопрудельеныхию |
|
|
||
координатцвета.Ониполученывопытах,проводившихсяпо |
|
новомуметоду |
||
вСС( СРпера)ивАнглииСтайлс(скойБерчем),идолжныобеспечить |
|
|
||
лучшеесоответсмеждуцвекоординатамиовыизмереннымивие, |
|
|
||
непосредивычисленнымипотвпектральнымсоставам.Приопытной |
|
|
||
проказалосьве,чторкеасхождениявр |
|
езультатполучаемых, с |
||
использстарыхновыхдан,малы.Поэтомуиемыхданнопытове |
|
|
|
|
1931г.сноварекомекакосн,аданнваныовнп 1959г.етове |
|
|
— как |
|
дополнительныекним. |
|
|
|
|
Еслияркакогоость |
|
–лиосновбозедицветовничныхпринятьза |
|
|
единицу,напримерцвета |
R, |
тоотноситяркостиосновнедльиничныхех |
|
|
цветов R, G, B,называемыетакжеяркостнымикоэффициентами |
|
|||
обозначаемые |
LR, |
LG, |
LB,определяютсяизсоотношения |
|
LR : LG : LB = 1: 4.59 : 0.06. |
|
|
||
Вычисленияцветкоординатсостоивыхперемножении |
|
удельных |
||
координатлучисяркостиуммироваыеполучепроизведений. ныхии |
|
|
||
Такиевычисле,особеннодляизлученийслияспектральногожногосостава, |
|
|
||
длитрудоемкительны.Сложновычзависитовыбораленийьосновных |
|
|
||
цве.Чтоупросвбыцветитьовые |
|
|
расчеты,быласозданасистема |
XYZ, |
основаннаянесуществующихреальноцветах: |
|
X, |
Y и Z.Этасистема |
|
рассчитанаоснтехжеовепытныхданных,которыеисподляьзованы |
|
|