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 podešene boje podešene boje i svjetlina 4
Boje Svjetlosni fenomen Trikromatska teorija Grassmanovi zakoni Prostori: XYZ, Lab, RGB, HSV, YUV, CMYK... Kromatičnost Temperatura boje HSV koordinate boja x, y dijagram kromatičnosti 5
Postojanost boja Procjena osvjetljenja Kromatska adaptacija ista scena pod različitim osvjetljenjima 6
Procjena osvjetljenja Formacija slike: Boja izvora svjetlosti: 7
Kromatska adaptacija Izvorna boja: [X I, Y I, Z I ] T Odredišna boja: [X O, Y O, Z O ] T Transformacija: M 8
Kromatska adaptacija M A : 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 D65 D50 10
Algoritmi za podešavanje boja Gray World Vlastita metoda Retinex Mapiranje gamuta Strojno učenje Ostalo 11
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
Random Sprays Retinex I( )
Random Sprays Retinex I( )
Random Sprays Retinex I( )= I( ) max I( )
Random Sprays Retinex I( ) I( )= 1 N ΣN i=1 max I( i )
Random Sprays Retinex originalna slika RSR s parametrima N=1, n=4 27
Random Sprays Retinex RSR s parametrima N=5, n=20 RSR s parametrima N=20, n=400 28
Ubrzanje i popravljanje RSR-a? rezultat RSR-a s malim vrijednostima parametara N i n primjena filtra usrednjavanja na prethodnu sliku 29
Prelazak u drugo područje = 30
Prelazak u drugo područje procjena osvjetljenja piksela usrednjena procjena osvjetljenja 31
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 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... 48
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+M 0, G+M 0, B+M 0 ) (L, a, b ) = (L+L 0, a, b) (L, a, b) = (k L, a, b) 55
Jednolika globalna promjena multiplikativni RGB aditivni RGB aditivni Lab multiplikativni Lab 56
originalne slike Retinex primjena Retinexa 57
Kombinacija Retinexa i drugih metoda PCA 58
Kombinacija Retinexa i drugih metoda Retinex 59
Kombinacija Retinexa i drugih metoda = 60
Kombinacija Retinexa i drugih metoda. = 61
Kombinacija Retinexa i drugih metoda početna slika krajnji rezultat podešavanja svjetline 62
Kombinacija Retinexa i drugih metoda slika s podešenom svjetlinom korištenjem PCA-a dodatna primjena Retinex algoritma 63
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 original aditivni RGB multiplikativni RGB aditivni Lab multiplikativni Lab PCA 3x PCA Retinex + PCA Retinex + 3x PCA 65
Programska implementacija Matlab C++ (OpenCV) Java Razna sučelja 66
Web sučelje 67
Java sučelje 68
REST usluga 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 Local Space Average Color /wb/pr/ /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 69
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