Контрольная работа по «Обработка изображений и мультимедиа»

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И  СПОРТА УКРАИНЫ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА АРК  КРЫМСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Факультет «Информатика»

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

по дисциплине «Обработка изображений и мультимедиа»

 

 

 

 

 

Студента                     Сороки Э.И.

вариант              X

курса                  III

группы               ЗИ-09

№ зач. книжки  ЗИ-09-10

Руководитель  Абдурайимов Л.Н.

 

 

 

 

Контрольная работа

-    получена                                ______________

-    передана на  рецензию       ______________

-    возвращена рецензентом_______________

 

 

Симферополь 2012  

 

ЗАДАНИЕ I. ГРАФИЧЕСКИЙ ДИЗАЙН. ЦВЕТОВЫЕ МОДЕЛИ

Модели CIE Luv и CIE Lab.

Цветовая модель HLS (Hue, Lightness, Saturation, или тон, светлота, насыщенность) является расширением модели HSV. Здесь цветовое пространство уже представляется в виде двойной пирамиды (рис. 1), в которой по вертикальной оси откладывается L (светлота), а остальные два параметра задаются так же, как и в предыдущей модели. В литературе эти пирамиды иногда называют шестигранным конусом.

Один из существенных недостатков трехмерного цветового пространства – это то, что оно не является визуально равномерным и не может использоваться для вычисления цветовых расстояний. Поэтому было создано цветовое пространство CIE Luv, позволяющее определить различение цветов для человека с «усредненным» зрением, (т.е. различные люди неодинаково воспринимают разницу между цветами). Свое название пространство получило благодаря его компонентам L, u и v. Параметр L (возможные значения от 0 до 100) соответствует яркости цвета, параметр u (возможные значения от –200 до 200) отвечает за переход от зеленого к красному (при увеличении параметра), а при увеличении параметра v (возможные значения от –200 до 200) происходит переход от синего к фиолетовому. Если u и v равны нулю, то, меняя L, получают цвета, являющиеся градациями серого. 

 

 
Рис. 1. Цветовое пространство HLS 

 

Переход из RGB в Luv осуществляется следующим образом. Сначала производится нормирование цветовых компонентов R, G, B:  

 

.                                                          (1.1) 

 

Далее совершается преобразование пространства RGB в XYZ через установленную  опытным путем преобразующую  матрицу:  

 

.                                  (1.2) 

 

Теперь можно непосредственно  осуществить переход в пространство CIE Luv – непрерывное однородное преобразование пространства CIE XYZ, описываемое следующими формулами:

;   ;

u = 13 L (u’ –  u_n);  v = 13 L (v’ – v_n).                                 (1.3) 

 

Для определения параметров Y_n, u_n и v_n, вводится понятие белой точки. Белая точка – это пара параметров цветности (x, y), определяющая эталон белого цвета для различных источников света. CIE составила таблицу белых точек для источников света разной яркости. При этом значение компоненты Y белой точки в пространстве XYZ нормализовано до 100 (в приведенных выше формулах Y_n как раз соответствует нормализованной Y компоненте). Параметры u_n и v_n вычисляются по тем же формулам, что и u’, v’, в которых используются значения x и для белой точки.

Как уже упоминалось выше, компонента L соответствует яркости цвета, а из формул (1.3) видно, что L пропорциональна кубическому корню из компоненты Y цветового пространства XYZ.

Наконец, самое важное к  чему мы стремились, переходя в цветовое пространство Luv. Пусть заданы два  цвета – (L₁, u₁, v₁) и (L₂, u₂, v₂). Как определить расстояние между цветами, т. е. насколько человек заметил бы различие между ними? Оказывается, оно задается евклидовой нормой: 

 

.                               (1.4) 

 

При расстоянии между двумя цветами D > 5 большинство людей уже замечают различие, при D > 10 оно заметно всем. В этом и состоит главное достоинство пространства Luv. Оно учитывает восприятие цветов человеком, и различие между цветами определяется очень простой формулой. Необходимо заметить, что эта формула применима в определенных условиях: освещение, фон не должны мешать и отвлекать.

Одновременно с разработкой CIE Luv было также создано персептивно равномерное цветовое пространство CIE Lab. Из этих двух моделей более широко применяется именно модель CIE Lab. Структура цветового пространства Lab основана на той теории, что цвет не может быть одновременно зеленым и красным или желтым и синим (рис. 2). Следовательно, для описания атрибутов «красный/зеленый» и «желтый/синий» можно воспользоваться одними и теми же значениями.

Рис. 2.  Представление цвета  
в пространстве CIE Lab 

 

Переход от цветового пространства XYZ к пространству Lab осуществляется аналогично переходу к Luv, только формулы (1.3) заменяются следующими:

                

 

где

                       (1.5) 

 

Из двух рассмотренных  персептивных цветовых моделей более  широко применяется СIE Lab благодаря тому, что, во-первых, она поддерживается графическим пакетом Adobe Photoshop, а во-вторых – относится к категории субстрактивных моделей, т. е. применима в полиграфии.

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ II. РАСТОВАЯ, ВЕКТОРНАЯ И ФРАКТАЛЬНАЯ ГРАФИКА

Типы опорных  точек.

Соединительные точки  между сегментами бывают нескольких типов. Действительно, можно предположить, что в одном случае требуется  обеспечить соединение, скажем, криволинейного сегмента с прямым, в другом случае получить идеально гладкое сочленение (сопряжение), т. е. без стыка или  перегиба.

В качестве образцов опорных  точек составим таблицу для следующих  векторных программ, использующих кривые Безье: CorelDRAW, Adobe Illustrator и Macromedia FreeHand.

Замечание

Типы опорных точек  в трехмерной графике представлены ниже на примере Autodesk 3D МАХ.

Первый тип опорной  точки, который соединяет два  сегмента, обеспечивает независимость  управляющих точек по направлению  и длине друг от друга.

Такое состояние сегментов  называется изгиб (рис. 3).

В программе CorelDRAW такая точка  называется перегиб (cusp). В других программах у нее более простое имя: угловая (corner). Помимо этого, в программе FreeHand при вьщелении угловая точка обозначается квадратиком.

Угловое сочленение сегментов (изгиб) далеко не всегда разумно и  выгодно. Например, для создания окружности необходимо обеспечить соединение, которое  в черчении и в геометрии называют гладким сопряжением, когда одна кривая плавно переходит в другую. Такое сочленив обеспечивает гладкая опорная точка (smooth) (рис. 4).