Metode za automatsko podešavanje boje i svjetline slike
Mentor: prof. dr. sc. Sven Lončarić
Student: Nikola Banić
Zagreb, 9. srpnja 2013.
Sadržaj
• Uvod
• Boje
• Postojanost boja
• Algoritmi za podešavanje boja
• Evaluacija algoritama za postojanost boja
• Algoritmi za podešavanje svjetline
• Evaluacija algoritama za podešavanje svjetline
• Programska implementacija
• Zaključak
2
Uvod
• Boje su često promijenjene
• Svjetlina često nije zadovoljavajuća
• Automatsko podešavanje
• Raznolika primjena
3
Uvod
4
podešene bojepodešene boje i svjetlina
Boje
• Svjetlosni fenomen
• Trikromatska teorija
• Grassmanovi zakoni
• Prostori: XYZ, Lab, RGB, HSV, YUV, CMYK...
• Kromatičnost
• Temperatura boje
5
HSV koordinate boja x, y dijagram kromatičnosti
Postojanost boja
6
• Procjena osvjetljenja
• Kromatska adaptacija
ista scena pod različitim osvjetljenjima
Procjena osvjetljenja
7
• Formacija slike:
• Boja izvora svjetlosti:
Kromatska adaptacija
• Izvorna boja: [XI, YI, ZI]T
• Odredišna boja: [XO, YO, ZO]T
• Transformacija: M
8
Kromatska adaptacija
• MA: prebacuje [X, Y, Z]T u [ρ, γ, β]T
• Računa se omjer komponenti boje izvora svjetlosti
• von Kries
• Bradford
• Sharp
• CMCCAT2000
• CAT02
9
Kromatska adaptacija
10
D65 D50
Algoritmi za podešavanje boja
• Gray World
• Retinex
• Mapiranje gamuta
• Strojno učenje
• Ostalo
11
• Vlastita metoda
Gray World
12
Gray World
13
Shades of Gray
14
Opći Gray World algoritam
15
Gradijenti
Gray Edge
17
Weighted Gray Edge
18
Gray World
19
Retinex
• Računa se svjetlina svakog piksela
• Kroz svaki piksel se provuku staze
20
Random Sprays Retinex
• Staze prelaze u sprejeve
• N – broj sprejeva
• n – veličina pojedinog spreja
• Brža verzija Retinexa
21
Random Sprays Retinex
I( )
Random Sprays Retinex
Random Sprays Retinex
I( )
I( )
max I( )
Random Sprays Retinex
I( )=
I( )
max I( i)
Random Sprays Retinex
I( )= 1N
ΣN
i=1
Random Sprays Retinex
27
originalna slika RSR s parametrima N=1, n=4
Random Sprays Retinex
28
RSR s parametrima N=5, n=20 RSR s parametrima N=20, n=400
Ubrzanje i popravljanje RSR-a?
29
rezultat RSR-a s malim vrijednostima parametara N i n primjena filtra usrednjavanja na prethodnu sliku
Prelazak u drugo područje
30
____________________________ =
Prelazak u drugo područje
31
procjena osvjetljenja piksela usrednjena procjena osvjetljenja
Vlastita metoda
32
____________________________ =
Vlastita metoda
33
____________________________ =
37
=
Vlastita metoda
• Rezultat je vrlo sličan rezultatu RSR-a
• Mnogo brže od RSR-a
• Računanje procjene osvjetljenja samo za neke točke i interpolacija
• Moguće je računati i globalnu procjenu osvjetljenja za cijelu sliku
• Light Random Sprays Retinex (Color Badger i Color Sparrow)
• Parametri: N, n, veličina jezgre ulaza, veličina jezgre osvjetljenja, r, c
47
Evaluacija algoritama za podešavanje boja
48
• Mjera pogreške: kut između vektora stvarne boje izvora svjetlosti i procijenejne boje izvora svjetlosti
• Korištenje slika s poznatim izvorima svjetlosti
• Baze slika: Greyball, ColorChecker YACCDB, YACCDB2...
Greyball
49
ColorChecker
50
Odabir parametara vlastite metode
51
Rezultati – ColorChecker (linearni RGB)
Metoda Srednja vrijednost (o) Medijan (o) Trimean (o) Max (o)
Ništa 13.7 13.6 13.5 27.4
Gray World 6.4 6.3 6.3 24.8
SDWGW 5.4 4.9 4.9 22.9
Shades of Gray 4.9 4.0 4.2 22.4
Gray Edge 5.1 4.4 4.6 23.9
Mapiranje gamuta 4.2 2.3 2.9 24.2
HLVI 3.5 2.5 2.6 25.2
LRSR 3.7 2.8 3.0 23.6
52
Rezultati – Greyball (sRGB)
Metoda Srednja vrijednost (o) Medijan (o) Trimean (o) Max (o)
Ništa 8.3 6.7 7.3 36.8
Gray World 7.9 7.0 7.1 48.1
SDWGW 6.6 5.6 5.8 45.4
Shades of Gray 6.1 5.3 5.5 41.2
Gray Edge 5.9 4.7 5.1 41.2
Mapiranje gamuta 6.9 5.8 6.1 41.9
NIC 5.2 3.9 4.3 44.5
LRSR 5.6 4.9 5.0 44.3
53
Algoritmi za podešavanje svjetline
• Jednolika globalna promjena
• Retinex
• Kombinacija Retinexa i drugih algoritama
• Uklanjanje sjena
54
Jednolika globalna promjena
• (R’, G’, B’) = (k·R, k·G, k·B)
• (R’, G’, B’) = (R+M0, G+M0, B+M0)
• (L’, a’, b’) = (L+L0, a, b)
• (L’, a, b) = (k·L, a, b)
55
Jednolika globalna promjena
56
multiplikativni RGB aditivni RGB
aditivni Lab multiplikativni Lab
Retinex
57
ori
gin
aln
e sl
ike
prim
jena R
etinexa
Kombinacija Retinexa i drugih metoda
58
PCA
Kombinacija Retinexa i drugih metoda
59
Retinex
Kombinacija Retinexa i drugih metoda
60
_________________________________ =
Kombinacija Retinexa i drugih metoda
61
. =
Kombinacija Retinexa i drugih metoda
62
početna slika krajnji rezultat podešavanja svjetline
Kombinacija Retinexa i drugih metoda
63
slika s podešenom svjetlinom korištenjem PCA-a dodatna primjena Retinex algoritma
Evaluacija algoritama za podešavanje svjetline
Metoda ColorChecker Internet Zajedno
original 27 47 74
aditivni RGB 3 4 7
multiplikativni RGB 57 79 136
aditivni Lab 2 2 4
multiplikativni Lab 21 14 35
PCA 122 109 231
PCA tri puta 199 77 276
Retinex i PCA 268 84 352
Retinex i PCA tri puta 258 79 337
64
Evaluacija algoritama za podešavanje svjetline
65
original aditivni RGBmultiplikativni
RGB
aditivni Labmultiplikativni
LabPCA
3x PCA Retinex + PCARetinex + 3x
PCA
Programska implementacija
• Matlab
• C++ (OpenCV)
• Java
• Razna sučelja
66
Web sučelje
67
Java sučelje
68
REST usluga
69
Algoritam URL Parametri algoritma
Gray World /wb/gw/ order, sigma, norm, median, shrink
Robust Gray World /wb/rgw/ threshold
Simplest Color Balance /wb/scb/ saturation
Random Sprays Retinex /wb/rsr/ N, n
SDWGW /wb/sdwgw/ n
Perfect Reflector /wb/pr/
Local Space Average Color /wb/lsac/
LRSR CB /wb/cb/ N, n, inputKernelSigma, inputSigma, illuminantKernelSigma,illuminantSigma, normalizeIlluminant, rowsStep, colsStep, rFactor,upperBound
LRSR CS /wb/cs/ N, n, inputKernelSigma, inputSigma, rowsStep, colsStep, rFactor,upperBound
Zaključak
• Podešavanje boja – loše postavljen problem, mnogo algoritama
• Podešavanje svjetline – teško provjeravanje točnosti
• Retinex – vrlo dobar (i spor) algoritam za podešavanje boja i svjetline
• Moguće je brže postizanje vrlo sličnog učinka Retinex algoritma
• Bolji rezultati i brže izvođenje od ostalih nenadziranih metoda za podešavanje boje
70
Top Related