По дисциплине “цифровая обработка видео данных” для направления «5350100- телекоммуникационные технологии

Цветовые модели
Назначение цветовой модели (называемой также цветовым пространством или системой цветов) состоит в том, чтобы сделать возможным описание цветов не которым стандартным, общепринятым образом. По существу, цветовая модель определяет некоторую систему координат и подпространство внутри этой системы, в котором каждый цвет представляется единственной точкой.
Большинство современных цветовых моделей ориентированы либо на устройства цветовоспроизведения (например, цветные мониторы или принтеры), либо на определенные прикладные задачи (такие как создание цветной графики в анимации), когда работа с цветом является непосредственной целью. Аппаратно-ориентированными цветовыми моделями, наиболее часто используемыми на практике, являются модель RGB для цветных мониторов и широкого класса цветных видеокамер, модели CMY и CMYK для цветных принтеров и модель HSI, которая хорошо соответствует цветовосприятию человека. Последняя модель обладает также тем преимуществом, что она разделяет цветовую и яркостную (полутоновую) информацию на изображении и поэтому дает возможность применять многие из полутоновых методов обработки изображений, развитых в этой книге. В настоящее время используется множество различных цветовых моделей; это обусловлено тем, что наука о цвете представляет собой широкую область, включающую многочисленные приложения. Хотелось бы остановиться здесь на некоторых из этих моделей, поскольку они интересны и информативны. Однако, чтобы не выходить за рамки задач настоящей книги, мы ограничимся рассмотрением лишь вышеперечисленных моделей, которые играют ведущую роль в обработке изображений. Овладев материалом этой главы, читатель не будет испытывать трудностей в понимании других используемых цветовых моделей.
Цветовая модель RGB
В модели RGB каждый цвет представляется красным, зеленым и синим первичными основными цветами (компонентами). В основе модели лежит декартова система координат. Цветовое пространство представляет собой куб, показанный на рис.7. В трех вершинах куба, лежащих на координатных осях, расположены точки, отвечающие первичным цветам, — красному, зеленому и синему. Вторичные цвета — голубой, пурпурный и желтый —расположены в трех других вершинах куба. Черный цвет находится в начале координат, а белый — в наиболее удаленной от начала координат вершине. В рассматриваемой модели оттенки серого цвета (точки с равными RGB-значениями) лежат на главной диагонали, соединяющей черную и белую вершины. Различные цвета в этой модели представляют собой точки на поверхности или внутри куба и определяются вектором, проведенным в данную точку из начала координат. Для удобства предполагается, что все значения цвета нормированы таким образом, чтобы куб на рис.7 был единичным кубом, т. е. все значения R, G и B лежат в диапазоне [0,1].
Представляемые в цветовой модели RGB-изображения состоят из трех отдельных изображений-компонент, по одному для каждого первичного основного цвета. При воспроизведении RGB-монитором эти три изображения смешиваются на люминесцирующем экране и образуют составное цветное изображение. Число битов, используемых для представления каждого пикселя в RGB-пространстве, называется глубиной цвета. Рассмотрим RGB-изображение, в котором каждая из компонент — красная, зеленая и синяя — является 8-битовой. В таком случае говорят, что каждый цветной RGB-пиксель (т. е. триплет значений (R, G, B)) имеет глубину 24 бита (три цветовые плоскости умножить на число битов на каждую плоскость); для такого изображения часто используется термин полноцветное изображение. Суммарное число всевозможных цветов в
24-битовом RGB-изображении составляет (2⁸)³ = 16777216. На рис.8 изображен 24-битовый цветовой куб RGB, соответствующий схеме на рис.7.

Рис.7. Схематическое изображение цветового куба RGB. Точки на главной диагонали представляют оттенки серого цвета: от черного цвета в начале координат до белого цвета в точке (1,1,1)