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Espacios de colorTriestımulos, cromaticidad y sistemas colorimetricos

Espacios para CGIPercepcion

Codificacion de imagenes y vıdeoInterfaces de usuario

Espacios de colorLeccion 08.2

Dr. Pablo Alvarado Moya

MP6123 Procesamiento Digital de ImagenesPrograma de Maestrıa en Electronica

Enfasis en Procesamiento Digital de SenalesEscuela de Ingenierıa Electronica

Tecnologico de Costa Rica

III Cuatrimestre 2015

P. Alvarado — TEC — 2015 Espacios de color 1 / 24




Contenido

1 Espacios de color

2 Triestımulos, cromaticidad y sistemas colorimetricos

3 Espacios para CGIRGBCMY, CMYK

4 PercepcionCIE Yuv y CIE Yu′v ′

CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v∗

5 Codificacion de imagenes y vıdeo

6 Interfaces de usuario





Espacios de color

Un espacio de color es un sistema de referencia paraespecificar colores

Diversidad alta

Cada espacio tiene su ambito de aplicacion

Punto de partida: CIE XYZ , CIE Yxy

Despliegue: RGB

Impresion: CMY , CMYK

Percepcion: CIE L∗a∗b∗, CIE L∗u∗v∗

Codificacion de imagenes y vıdeo: Yuv , Y ′CbCr

Interfaces de usuario: HSL, HSI, HSV, . . .





Independencia de dispositivo

Espacios de color pueden ser

Dependientes del dispositivo: color depende de coordenadasdel espacio y del equipo reproductor.

Independientes al dispositivo: color solo depende decoordenadas del espacio

Referencia:

Ford, A. y Roberts A. Colour Space Conversions

Poynton, C. Color FAQ





CIE XYZ

CIE XYZ (1931)

Independiente del dispositivo

Analiza potencia de luz incidente I (λ)

X =

∫ ∞

0I (λ)x(λ) dλ Y =

∫ ∞

0I (λ)y(λ) dλ Z =

∫ ∞

0I (λ)z(λ) dλ

Mediciones x(λ), y(λ), z(λ): observador estandar.

Y es la luminancia





CIE XYZ

Independiente de dispositivo: REFERENCIA ABSOLUTA

Se le denomina el espacio “maestro”

Predice que distribuciones espectrales de potencia se percibencomo el mismo color (metamerismo)

No es perceptualmente uniforme (i.e. mismo cambio en unacoordenada no produce mismo cambio perceptualindependientemente de posicion en el espacio.





CIE Yxy

Espacio de cromaticidad

Y denota la luminancia

Cromaticidad se calcula con:

x =X

X + Y + Zy =

Y

X + Y + Zz=

Z

X + Y + Z

Se cumple x + y + z = 1

Los valores x e y engendran el diagrama de cromaticidad

Calculo inverso:

X =Yx

yZ =

Y (1− x − y)

y

Y = 0 no invertible: negro es acromatico





Gama de colorGamut

La gama de un dispositivo o proceso es el subconjunto delespacio de color reproducible por el.

Visitar sitio de Bruce Lindbloom


http://www.brucelindbloom.com/WorkingSpaceInfo.html#Viewer




RGBCMY, CMYK

Espacio RGB

Espacio completamente dependiente del dispositivo

CRT, Plasma, TFT, LCDTripleta RGB tiene diferentes significados:

Tension electrica aplicada a emisores de cada canalLuminancia de cada canal (Luminancia=tensionγ)Valores no lineales R ′ G ′ B ′ relacionados con la tesion electrica

R = aR ′γ + b

G = aG ′γ + b

B = aB ′γ + b

UsualmenteR ′ G ′ B ′: valores manipulados digitalmenteRGB: valores con correccion γ enviados a tarjeta grafica

Objetivo: percepcion de rango de valores sea lineal.





RGBCMY, CMYK

Gama de espacio RGB

SharkD, 2008 (Wikipedia)P. Alvarado — TEC — 2015 Espacios de color 10 / 24




RGBCMY, CMYK

Dependencia de dispositivo de RGB

Todo depende de valores puros de R, G , y B que produzcacada dispositivo

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RGBCMY, CMYK

Conversion RGB ↔ XYZ

XYZ

=

Xr Xg Xb

Yr Yg Yb

Zr Zg Zb

RGB

Cada columna proyecta el valor maximo R, G o B a XYZ , p. ej.XY

Z

=

XgGYgGZgG

=

Xr Xg Xb

Yr Yg Yb

Zr Zg Zb

0G0

Coeficientes de matriz deben ser medidos para cada dispositivo





RGBCMY, CMYK

Espacio rgI

Para RGB se separa cromaticidad en espacio rgI :

I =R + G + B

3r =

R

3Ig =

G

3Ib =

R

3I

I=cte max(I )





RGBCMY, CMYK

Espacios de color para impresion

Conversion entre RGB y CMYCMY

=

111

−RGB

RGB

=

111

−CMY

Conversion entre CMY y CMYK

K = mın(C ,M,Y )

C =C − K

1− KC = mın(1,C (1− K ) + K )

M =M − K

1− KM = mın(1,M(1− K ) + K )

Y =Y − K

1− KY = mın(1,Y (1− K ) + K )

Profesionalmente se usa XYZ intermedio con calibracionesP. Alvarado — TEC — 2015 Espacios de color 14 / 24




CIE Yuv y CIE Yu′v′


Espacio CIE Yuv

Propuesta de CIE en 1960

Transformacion de Yxy para producir diagramas decromaticidad uv perceptualmente uniformes

u =2x

6y − x + 1,5

v =3y

6y − x + 1,5







Espacio Yu′v ′

Otro intento de mejorar uniformidad en diagrama de cromaticidad

u′ = u =2x

6y − x + 1, 5

v ′ = 1, 5v =4, 5y

6y − x + 1, 5







Espacios CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v ∗

CIE definio espacios L∗a∗b∗y L∗u∗v∗para ser perceptualmenteuniformes

Ambos se propusieron en 1976, por no existir consenso cualutilizar

Transformaciones no lineales entre XYZ y estos espacios

L∗ abarca de 0 a 100, y asemeja naturaleza logarıtmica devision







Espacio CIE L∗u∗v ∗

L∗ =

116

(Y

Yn

)1/3

− 16 si YYn> 0, 008856

903, 3

(Y

Yn

)si Y

Yn< 0, 008856

u∗ = 13L∗ · (u′ − u′n)

v∗ = 13L∗ · (v ′ − v ′n)

con Yn, u′n y v ′n los valores de luminancia y cromaticidad del colorblanco del sistema (p.ej. D65 en TV).







Espacio CIE L∗a∗b∗

L∗ =

116

(Y

Yn

)1/3

− 16 si YYn> 0, 008856

903, 3

(Y

Yn

)si Y

Yn< 0, 008856

a∗ = 500(f (X/Xn)− f (Y /Yn))

b∗ = 200(f (Y /Yn)− f (Z/Zn))

f (t) =

{t1/3 si t > 0, 008856

7, 787t + 16/116 si t ≤ 0, 008856

con Xn, Yn y Zn las coordenadas XYZ del blanco del sistema





Codificacion de imagenes y vıdeo

Gran numero de formatos NO relacionados con CIE

Conversiones lineales de/a RGB (⇒ dependientes dedispositivos)

Cada uno usa primarios RGB diferentes

PAL / SECAM Y ′U ′V ′ (ninguna relacion con CIE Yuv)

NTSC Y ′I ′Q ′

TV digital: Y ′CbCr (ITU.BT-601, ITU.BT-709 HDTV)





Formatos de pixel

No confundir espacio de color con trama

Usualmente datos de camaras se codifican en tramas oformato de pixel

Submuestreo de informacion cromatica

YUV 4:1:1, 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0, etc.

¡Buscar tablas!





Interfaces de usuario

Familia de espacios HSL (hue-saturation-lightness)

Expertos en colorimetria recomiendan usar CIE L∗a∗b∗oL∗u∗v∗

CIE provee reemplazos basados en CIE L∗a∗b∗y CIE L∗u∗v∗

Todos los espacios proven:

matiz (hexagonal, cilındrico, conico, etc)saturacion (calculado como radio o razon de extremos, etc.)luminosidad (definida de distintas formas)

Utiles solo en entrada de colores, pero en colorimetrıa

Ejemplos: HSI (Gonzalez y Woods), HSV (Travis)





Resumen

1 Espacios de color

2 Triestımulos, cromaticidad y sistemas colorimetricos

3 Espacios para CGIRGBCMY, CMYK

4 PercepcionCIE Yuv y CIE Yu′v ′


5 Codificacion de imagenes y vıdeo

6 Interfaces de usuario





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© 2005-2015 Pablo Alvarado-Moya Escuela de Ingenierıa Electronica Instituto Tecnologico de Costa Rica


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