Farbzuordnung: Erforschung der visuellen Wahrnehmung und Analyse in der Computer Vision

Von Fouad Sabry

Was ist Farbzuordnung

Diese Funktion wird als Bildfarbübertragung bezeichnet und ist für die Zuordnung (Transformation) der Farben eines Bildes (der Quelle) zum Bild verantwortlich Farben eines anderen Bildes (des Ziels). Man kann eine Farbzuordnung entweder als den Algorithmus bezeichnen, der die Zuordnungsfunktion erzeugt, oder als die Methode, die die Farben des Bildes ändert. Der Prozess der Änderung eines Bildes wird häufig als Farbübertragung oder, wenn es sich um Graustufenfotos handelt, als Helligkeitsübertragungsfunktion (BTF) bezeichnet. Darüber hinaus kann es auch als photometrische Kamerakalibrierung oder radiometrische Kamerakalibrierung bezeichnet werden.

Wie Sie profitieren

(I) Einblicke und Validierungen darüber die folgenden Themen:

Kapitel 1: Bildfarbübertragung

Kapitel 2: Gammakorrektur

Kapitel 3: Farbmanagement

Kapitel 4 : Farbhistogramm

Kapitel 5: Shader

Kapitel 6: Tone Mapping

Kapitel 7: Bildhistogramm

Kapitel 8: Farbkalibrierung

Kapitel 9: Farbquantisierung

Kapitel 10: Bildentzerrung

(II) Beantwortung der häufigsten öffentlichen Fragen zur Farbzuordnung.

(III) Beispiele aus der Praxis für den Einsatz von Farbzuordnung in vielen Bereichen.

An wen sich dieses Buch richtet

Profis, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten , Bastler und diejenigen, die über grundlegende Kenntnisse oder Informationen für jede Art von Farbzuordnung hinausgehen möchten.

 

 

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 30. Apr. 2024

Buchvorschau

Kapitel 1: Farbübertragung des Bildes

Die Farben eines Bildes (der Quelle) werden auf die Farben in einem anderen Bild (dem Ziel) übertragen. Der Prozess des Generierens einer Zuordnungsfunktion oder des Transformierens der Farben eines Bildes wird manchmal als Farbzuordnung bezeichnet. Farbübertragung oder Helligkeitsübertragungsfunktion (BTF) für Graustufenfotos ist ein Name für den Bildbearbeitungsprozess. Andere Bezeichnungen sind photometrische Kamerakalibrierung und radiometrische Kamerakalibrierung.

Der Begriff Bildfarbübertragung ist eher irreführend, da die gängigsten Algorithmen nicht nur Farbe, sondern auch Schattierungen übertragen. (Abgesehen von einem kleinen orangefarbenen Bereich innerhalb des Bildes, der in Gelb geändert wurde, überträgt das auf dieser Seite angegebene Beispiel weitgehend Schattierungen.)

Algorithmen zur Übertragung von Farben zwischen Fotos können sich entweder auf eine vorgegebene Pixelkorrespondenz oder auf die Statistik der in beiden Bildern vorhandenen Farben stützen. Drittens werden nutzergestützte Methoden von Faridul und anderen in einer umfassenden Übersichtsarbeit identifiziert.

Der Histogrammabgleich ist eine Methode, bei der die statistischen Merkmale der Bilder genutzt werden.

Dies ist ein Farbverschiebungsalgorithmus der alten Schule, der jedoch manchmal den unglücklichen Nebeneffekt hat, dass er übermäßig genau ist und daher das Zielbild bis in seine kleinsten Farbdetails repliziert, anstatt die generischen Farbmerkmale, was zu chromatischen Aberrationen führt.

Neu entwickelte statistische Verfahren befassen sich mit diesem Problem.

Eine solche Technik wäre eine, die jeden der Eingabebildkanäle normalisiert, so dass sein Mittelwert und seine Standardabweichung mit denen der entsprechenden Eingabekanäle im Referenzbild identisch sind.

Dieser Anpassungsprozess wird in der Regel in den Farbräumen Lαβ oder Lab durchgeführt.

Bietet einen Überblick über Farbkonvertierungstechniken.

Auch die Methoden des Deep Learning, wie z.B. Neural Style Transfer, zur Übertragung von Farben in Videos werden diskutiert.

Es gibt zwei Hauptanwendungen für die Farbübertragungsverarbeitung: (1) Modifizieren der Farben zweier Bilder, so dass sie visuell kompatibel sind, und (2) Kalibrieren der Farben von zwei Kameras für die weitere Verarbeitung mit zwei oder mehr Beispielbildern.

In Computer-Vision-Anwendungen ist die Farbkalibrierung ein entscheidender Schritt in der Vorverarbeitungspipeline. Die Farbkalibrierung wird von vielen Programmen benötigt, da sie viele Fotos gleichzeitig verarbeiten. Bilddifferenzierung, Registrierung, Objekterkennung, Multi-Kamera-Tracking, Co-Segmentierung und Stereorekonstruktion sind Beispiele für solche Anwendungen.

Es wurde vorgeschlagen, dass die Bildfarbübertragung auch in anderen Zusammenhängen verwendet werden könnte.

Dazu gehören die Vereinnahmung von Farbpaletten aus anerkannten Quellen wie berühmten Gemälden und die Verwendung als weitere Alternative zu Farbmodifikationsmethoden, die in kommerziellen Bildbearbeitungsanwendungen üblich sind, wie z. B. Posterisieren, Solarise und Gradient.

Um diese Möglichkeiten zu untersuchen, steht Ihnen ein Web-Tool zur Verfügung.

Während dieser Artikel der Terminologie folgt, die in der Grundlagenforschung von Reinhard et al. verwendet wird, argumentieren die Autoren, dass es intuitiver ist, sich ein Quellbild so vorzustellen, dass es seine Farben auf ein Zielbild richtet. Die Photoshop Match Color-Funktion von Adobe bezieht sich auf das Farbreferenzbild als Quelle. Einige fehlerhafte Programme haben es in die Wildnis geschafft, nachdem sie aufgrund eines Missverständnisses dieser Sprache verbreitet wurden. Die Verwendung von Begriffen wie Eingabebild oder Basisbild und Farbquellbild oder Farbpalettenbild kann helfen, die Dinge in Zukunft zu klären.

{Ende Kapitel 1}

Kapitel 2: Gamma-Korrektur

Gamma oder Gammakorrektur ist ein nichtlineares Verfahren, das in Video- und Standbildsystemen verwendet wird, um Luminanz- oder Tristimuluswerte zu kodieren und zu dekodieren. In ihrer einfachsten Form wird die Gammakorrektur durch den Potenzgesetz-Ausdruck definiert:

{\displaystyle V_{\text{out}}=AV_{\text{in}}^{\gamma },}

wobei der nicht-negative reale Eingangswert V_{{\text{in}}} potenziert \gamma und mit der Konstanten A multipliziert   wird, um den Ausgangswert zu erhalten V_{{\text{out}}} .

Für den häufigsten Wert von A = 1,, In der Regel liegen die Eingabe- und Ausgabewerte im Bereich von 0-1.

Ein Gamma-Wert \gamma <1 wird manchmal als Kodierungs-Gamma bezeichnet. Die Verwendung dieser komprimierenden Potenzgesetz-Nichtlinearität bei der Kodierung wird als Gamma-Kompression bezeichnet; umgekehrt wird ein Gamma-Wert \gamma >1 als Dekodierungs-Gamma bezeichnet. Darüber hinaus wird die Verwendung der nichtlinearen Potenzgesetz-Entwicklung als Gamma-Entwicklung bezeichnet.

Unter Ausnutzung der nichtlinearen Art und Weise, in der Menschen Licht und Farbe wahrnehmen, wird die Gamma-Kodierung von Bildern verwendet, um den Verbrauch von Bits bei der Kodierung eines Bildes oder die Bandbreite zu optimieren, die für die Übertragung eines Bildes verwendet wird. Aus diesem Grund braucht es viel kreative Energie, um zu entscheiden, wie das Originalbild in seiner verkleinerten Version am besten dargestellt werden kann. Die Gammakorrektur, oft auch als Kontrastauswahl bezeichnet, ist ein Werkzeug im Werkzeugkasten des Fotografen zur Feinabstimmung des Endprodukts.

Elektronische Sensoren werden in Digitalkameras verwendet, um Licht aufzuzeichnen, und sie reagieren in der Regel linear. Farbraumtransformationen und Rendering-Transformationen werden bei der Umwandlung linearer Rohdaten in Standard-RGB-Daten (z. B. zum Speichern in das JPEG-Bildformat) durchgeführt. Insbesondere werden die Intensitäten der Primärfarben in einer fotografischen Reproduktion nichtlinear (durch Gammakompression) in fast allen gängigen RGB-Farbräumen und Dateiformaten kodiert. Darüber hinaus besteht eine Nichtlinearität der Tonwiedergabe zwischen der geplanten Wiedergabe und den gemessenen Szenenintensitäten.

Die Gammatheorie kann verwendet werden, um jede Art von nichtlinearer Verbindung zu analysieren.

Für die Potenzgesetz-Beziehung {\displaystyle V_{\text{out}}=V_{\text{in}}^{\gamma }} , Auf einer logarithmischen Skala sieht die Kurve als gerade Linie mit einer konstanten gamma-gleichen Steigung aus Der Ableitungsoperator (hier stellvertretend für die Steigung):

{\displaystyle \gamma ={\frac {\mathrm {d} \log(V_{\text{out}})}{\mathrm {d} \log(V_{\text{in}})}}.}

Wenn Sie ein Eingabe-Ausgabe-Diagramm auf logarithmischen Achsen zeichnen, entspricht die Steigung des Diagramms dem Gamma. Diese Steigung ist für Potenzgesetzkurven konstant, aber das Konzept kann auf jede Kurve verallgemeinert werden, indem Gamma (genauer gesagt Punkt-Gamma) als die Steigung der Kurve an einem bestimmten Punkt definiert wird.

Ein Diagramm