Цветность Rg - Rg chromaticity

В цветность rg пространство, два измерения нормализованный RGB, или RGB, пробел,^[1]это пространство цветности, двумерный цветовое пространство в котором нет информации об интенсивности.

в Цветовое пространство RGB пиксель идентифицируется по интенсивности красного, зеленого и синего цветов основные цвета. Следовательно, ярко-красный цвет может быть представлен как (R, G, B) (255,0,0), а темно-красный - (40,0,0). В нормализованном RGB-пространстве или RGB-пространстве цвет представлен пропорцией красного, зеленого и синего в цвете, а не интенсивностью каждого из них. Поскольку эти пропорции всегда должны составлять в сумме 1, мы можем указать только красную и зеленую пропорции цвета и при необходимости можем вычислить значение синего.

Преобразование цветности RGB и RG

Учитывая цвет (R, G, B), где R, G, B = интенсивность красного, зеленого и синего, его можно преобразовать в цвет ${ Displaystyle (г, г, Ь)}$ где ${ displaystyle r, g, b}$ подразумевают пропорцию красного, зеленого и синего в исходном цвете:^[2]

${ Displaystyle г = { гидроразрыва {R} {R + G + B}}}$

${ displaystyle g = { frac {G} {R + G + B}}}$

${ displaystyle b = { frac {B} {R + G + B}}}$

${ displaystyle r + g + b = 1}$

Сумма rgb всегда будет равна единице, из-за этого свойства размер b можно выбросить без потери информации. Обратное преобразование невозможно только с двумя измерениями, так как информация об интенсивности теряется во время преобразования в цветность rg, например (1/3, 1/3, 1/3) имеет равные пропорции каждого цвета, но невозможно определить, соответствует ли он черному, серому или белому. Если R, G, B нормализованы к цветовому пространству r, g, G, преобразование может быть вычислено следующим образом:

${ displaystyle R = { frac {rG} {g}}}$

${ Displaystyle G = G}$

${ displaystyle B = { frac {(1-r-g) G} {g}}}$

Преобразование из rgG в RGB такое же, как преобразование из xyY в XYZ.^[3] Для преобразования требуется по крайней мере некоторая информация относительно интенсивности сцены. По этой причине, если G сохраняется, возможно обратное.

Фотометрическая инвариантность на основе пикселей

Хотя цветность rg содержит меньше информации, чем RGB или HSV цветовых пространств, он имеет ряд полезных свойств для компьютерное зрение Приложения. Примечательно, что там, где сцена, просматриваемая камерой, освещена неравномерно - например, если она освещена прожектором, - тогда объект данного цвета будет менять видимый цвет при перемещении по сцене. Если цвет используется для отслеживания объекта на изображении RGB, это может вызвать проблемы. Отсутствие информации об интенсивности в изображениях rg-цветности устраняет эту проблему, и видимый цвет остается постоянным. Обратите внимание, что в случае, когда разные части изображения освещаются источниками света разного цвета, проблемы все равно могут возникнуть.

Алгоритмы компьютерного зрения, как правило, страдают от различных условий визуализации. Чтобы сделать алгоритмы компьютерного зрения более надежными, важно использовать цветовое пространство, инвариантное к цвету. Цветовые пространства, инвариантные к цвету, не чувствительны к искажениям изображения. Одна из распространенных проблем компьютерного зрения - это различный источник света (цвет и интенсивность) между несколькими изображениями и внутри одного изображения.^[4] Чтобы правильно выполнить сегментацию изображения и обнаружение объектов, требуется повышенная потребность в изображениях, устойчивых к изменениям условий визуализации. Нормализация цветового пространства RGB в цветовую систему RGB выполняет линейное преобразование. Нормализованное пространство rgb устраняет эффект различной интенсивности от источника света. Однородные цветные поверхности с различными геометрическими элементами зависят от угла и интенсивности источника света. Если однородная красная поверхность с однородным зеленым предметом, расположенным сверху, должна легко сегментироваться. Благодаря форме трехмерного объекта формируются тени, предотвращающие появление однородных цветовых полей. Нормализация интенсивности убирает тень. Ламбертовский отражатель при белом освещении определяется следующим уравнением:

${ displaystyle f ^ {c} (x) = m ^ {b} (x) int _ { omega} s ( lambda, x) rho ^ {c} ( lambda) d lambda}$

Когда нормализованные уравнения r, g, b подставляются в уравнение выше, выводятся уравнения ниже, которые определяют инвариантные свойства цветовой системы rgb.

${ displaystyle r = { frac {m ^ {b} (x) k_ {R}} {m ^ {b} (x) (k_ {R} + k_ {G} + k_ {B})}} = { frac {k_ {R}} {k_ {R} + k_ {G} + k_ {B}}}}$

${ displaystyle g = { frac {m ^ {b} (x) k_ {G}} {m ^ {b} (x) (k_ {R} + k_ {G} + k_ {B})}} = { frac {k_ {G}} {k_ {R} + k_ {G} + k_ {B}}}}$

${ displaystyle b = { frac {m ^ {b} (x) k_ {B}} {m ^ {b} (x) (k_ {R} + k_ {G} + k_ {B})}} = { frac {k_ {B}} {k_ {R} + k_ {G} + k_ {B}}}}$

Где ${ displaystyle k_ {c} = int _ { omega} s ( lambda, x) rho ^ {c} ( lambda) d lambda}$ и ${ displaystyle c in { {R, G, B }}}$ . В ${ Displaystyle м ^ {Ь} (х)}$ коэффициент, который обозначает соотношение между источником белого света и отражательной способностью поверхности. Этот коэффициент не учитывается, предполагая ламбертовское отражение и белое освещение, цветовое пространство rgb зависит только от ${ displaystyle k_ {c}}$ . Нормализованное изображение не содержит теней и эффектов затенения. Цветовое пространство RGB зависит от цвета источника света. Цветовое пространство зависит только от ${ displaystyle k_ {c}}$ который состоит из ${ Displaystyle rho ^ {с} ( лямбда)}$ и ${ displaystyle s ( lambda, x)}$ , ${ displaystyle rho}$ и ${ displaystyle s}$ определяются датчиком и поверхностью объекта.

Иллюстрация

Фотография с разным уровнем освещенности.

Визуальное представление цветности изображения. Каждый пиксель был отмасштабирован, поэтому суммарные координаты красного, зеленого и синего в сумме равны 1. Обратите внимание на эффект на листву и затененные области.

Визуальное представление среднего значения координат красного, зеленого и синего цветов для каждого пикселя исходного изображения. Эта информация может быть объединена с информацией о цветности rg для восстановления исходного изображения.

цветовое пространство rg

Нормализованное цветовое пространство rg

Координаты цветности r, g и b представляют собой отношения одного трехцветного значения к сумме всех трех трехцветных значений. Нейтральный объект предполагает равные значения красного, зеленого и синего стимула. Отсутствие информации о яркости в rg не позволяет иметь более одной нейтральной точки, где все три координаты имеют одинаковое значение. Белая точка диаграммы цветности rg определяется точкой (1 / 3,1 / 3). У белой точки одна треть красная, одна треть зеленая и последняя треть синяя. На диаграмме цветности rg первый квадрант, где все значения r и g положительны, образует прямоугольный треугольник. При max r равно 1 единице по оси x, а max g равно 1 единице по оси y. Соединение линии от max r (1,0) до max g (0,1) от прямой линии с отрицательным наклоном 1. Любой образец, который попадает на эту линию, не имеет синего цвета. При перемещении по линии от max r к max g видно уменьшение красного и увеличение зеленого в образце без изменения синего. Чем дальше образец перемещается от этой линии, тем больше синего цвета присутствует в образце, который пытается сопоставить.

Система цветовой спецификации RGB

Функции согласования цветов CIE 1931 RGB. Функции согласования цветов - это количество основных цветов, необходимых для согласования первичных цветов монохроматического теста на длине волны, показанной на горизонтальной шкале.

RGB представляет собой систему смешения цветов. Как только функция согласования цветов определена, можно легко определить трехцветные значения. Поскольку для сравнения результатов требуется стандартизация, CIE установил стандарты для определения функции согласования цветов.^[5]

Эталонными стимулами должны быть монохроматические огни R, G, B. С длинами волн. ${ displaystyle lambda _ {R} = 700,0 нм, lambda _ {G} = 546,1 нм, lambda _ {B} = 435,8 нм}$ соответственно.
Основной стимул - белый цвет с одинаковым энергетическим спектром. Требуется соотношение 1.000: 4.5907: 0.0601 (RGB) для соответствия белой точке.

Таким образом, белый цвет с равноэнергетическим освещением 1.000 + 4.5907 + 0.0601 = 5.6508 лм может быть согласован путем смешивания R, G и B. Гильд и Райт использовали 17 объектов для определения функций согласования цветов RGB.^[6] Соответствие цветов RGB служит основой для цветности rg. Функции согласования цветов RGB используются для определения трехцветных значений RGB для спектра. Нормализация трехцветных значений RGB преобразует трехцветные стимулы в RGB. Нормализованное трехцветное значение RGB может быть нанесено на диаграмму цветности rg.

Пример функции подбора цветов ниже. ${ displaystyle [F _ { lambda}]}$ любое одноцветное. Любой монохроматический можно сопоставить, добавив эталонные стимулы ${ Displaystyle R [R], G [G]}$ и ${ displaystyle B [B]}$ . Контрольный свет также должен быть слишком ярким, чтобы учесть эти эталонные стимулы, добавленные к цели, чтобы уменьшить насыщенность. Таким образом ${ displaystyle R}$ отрицательный. ${ Displaystyle [R], [G]}$ и ${ displaystyle [B]}$ можно определить как вектор в трехмерном пространстве. Это трехмерное пространство определяется как цветовое пространство. Любой цвет ${ displaystyle [F]}$ можно достичь, сопоставив заданное количество ${ Displaystyle [R], [G]}$ и ${ displaystyle [B]}$ .

${ Displaystyle [F _ { lambda}] + R [R] = G [G] + B [B]}$

${ Displaystyle [F _ { lambda}] = - R [R] + G [G] + B [B]}$

Отрицательный ${ displaystyle [R]}$ требует функций согласования цветов, которые отрицательны на определенных длинах волн. Это свидетельство того, почему ${ displaystyle { overline {r}}}$ функция согласования цветов имеет отрицательные трехцветные значения.

диаграмма цветности rg

Диаграмма цветности rg

На рисунке сбоку представлена диаграмма цветности rg. Отмечая важность E, который определяется как белая точка, где rg равны и имеют значение 1/3. Затем обратите внимание на прямую линию от (0,1) до (1,0), которая следует выражению y = -x + 1. По мере увеличения x (красный) y (зеленый) уменьшается на ту же величину. Любая точка на линии представляет собой предел в rg и может быть определена точкой, которая не имеет информации о b и образована некоторой комбинацией r и g. Смещение линейной линии в сторону E означает уменьшение r и g и увеличение b. В компьютерном зрении и цифровых изображениях используйте только первый квадрант, потому что компьютер не может отображать отрицательные значения RGB. Для большинства дисплеев диапазон RGB составляет 0–255. Но при попытке сформировать совпадение цветов с использованием реальных стимулов, согласно законам Грассмана, необходимы отрицательные значения, чтобы соответствовать всем возможным цветам. Вот почему диаграмма цветности rg простирается в отрицательном направлении R.

Преобразование цветовой системы xyY

Избегание отрицательных значений цветовых координат побудило изменить с rg на xy. Отрицательные координаты используются в пространстве rg, потому что при создании спектральной выборки совпадение может быть создано путем добавления стимула к выборке. Функции согласования цветов r, g и b отрицательны на определенных длинах волн, чтобы обеспечить согласование любого монохроматического образца. Вот почему на диаграмме цветности rg спектральное геометрическое место простирается в отрицательном направлении r и даже немного в отрицательном направлении g. На диаграмме цветности xy спектральное геометрическое место формируется всеми положительными значениями x и y.

Цветовое пространство
Список цветовых пространств Цветовые модели
CAM	CIECAM02 iCAM
CIE	XYZ (1931) RGB (1931) САМ (2002) ЮВ (1960) UVW (1964) CIELAB (1976) CIELUV (1976)
RGB	Цветовое пространство RGB sRGB цветность rg Adobe Широкая гамма ProPhoto scRGB DCI-P3 Рек. 709 Рек. 2020 г. Рек. 2100
YUV	YUV PAL YDbDr СЕКАМ PAL-N YIQ NTSC YCbCr Рек. 601 Рек. 709 Рек. 2020 г. Рек. 2100 ICtCp Рек. 2100 YPbPr xvYCC YCoCg
Другой	CcMmYK CMYK Coloroid LMS Гексахром HSL, HSV HCL Воображаемый цвет OSA-UCS PCCS RG RYB HWB
Цветовые системы и стандарты	ACES ANPA Color Index International Список красителей CI DIC Федеральный стандарт 595 HKS Профиль ICC ISCC – NBS Манселл NCS Оствальд Pantone RAL список
О возможностях зрения организмов или машин см. Цветовое зрение.