Memahami Komponen Cb dan Cr Ruang Warna YCbCr

Saya kenal dengan additive (RGB), substractive (CMYK), dan colorspaces seperti HSV, tetapi sebuah artikel yang saat ini saya coba pahami beroperasi pada ruang warna YCbCr untuk segmentasi gambar / definisi objek.

Saya telah menghabiskan sebagian besar pagi saya untuk mencari sesuatu yang akan menjelaskan YCbCr secara alami, tetapi saya tidak mengerti. Saya mendapat penjelasan yang bagus dan intuitif tentang ide umum di balik ruang warna ini di sini , dan penjelasan tentang bagaimana ini digunakan untuk pengkodean / kompresi gambar dari orang - orang ini (semuanya di photo.SE).

Rumus untuk menghitung YCbCr dari RGB sudah dapat diakses di wikipedia .

Saya mendapat motivasi untuk representasi ini, saya mendapatkan bahwa komponen Y berisi informasi skala abu-abu yang paling penting (untuk mata manusia) tentang gambar.

Saya mendapatkan bahwa Cb dan Cr membawa informasi tentang warna , dan bahwa (karena sensibilitas mata manusia), mereka dapat dikompresi tanpa kehilangan kualitas. Tapi, apa yang sebenarnya diwakili oleh masing-masing komponen chrominance?

Sebagai penulis artikel menyebutkan bahwa "informasi chrominance adalah yang terpenting dalam definisi objek" dalam pendekatan mereka, dan saya tidak dapat sepenuhnya memahami apa yang saya baca dengan saya saat ini "Y adalah intensitas, Cb dan Cr membawa informasi warna entah bagaimana" tingkat memahami YCbCr.

Saya mencari jawaban di sepanjang baris "Cb adalah ..., sementara Cr adalah ..." atau "jika Anda membayangkan melihat / dengan XY, Anda benar-benar melihat komponen Cb ...", atau cara lain yang akan membantu saya memahami informasi yang dibawa oleh masing-masing komponen secara terpisah, tidak hanya bahwa mereka, bersama-sama, membawa informasi berwarna.

EDIT

Biarkan saya memberi contoh penjelasan intuitif untuk ruang warna lain dari jenis yang saya cari:

RGB : Seperti menyinari senter berwarna di dinding hitam: Jika Anda bersinar dengan senter biru, Anda akan melihat pantulan biru. Jika Anda menambahkan senter merah, itu akan menampilkan pantulan magenta, yang merupakan campuran biru dan merah.

CMYK : Seperti mencampur cat air, Anda "menambah warna yang dipantulkan permukaan", (yaitu kurangi warna dari latar belakang) jadi jika Anda mencampur yang kuning dengan cyan, jika akan memantulkan hijau dan dengan demikian Anda akan mendapatkan warna hijau.

HSV : Anak-anak kecil tertarik pada benda-benda yang sangat jenuh, tidak cerah (bernilai). Komponen Hue adalah apa yang "memberi warna", sedangkan saturasi rendah berarti warna "encer" oleh warna putih. Perubahan nilai membuat semuanya lebih cerah atau lebih gelap.

Dengan definisi ini, saya bisa mendapatkan perasaan intuitif tentang apa arti representasi warna di setiap ruang warna, tanpa menghafal bagan untuk masing-masing.

YUV (atau YCbCr) seperti HSV, tetapi dalam koordinat yang berbeda. (Perbedaan antara YUV dan YCbCr adalah marjinal - kebanyakan terkait dengan formula yang tepat).

The komponen yang sama. dapat dianggap sebagai koordinat kutub, dan sebagai kartesius. adalah sudut dan adalah jari-jari. Konversi kasar akan menjadi:$V$$(S,H)$$(U,V)$$H$$S$

$U = S \cdot \cos(H)$

$V = S \cdot \sin(H)$

Anda dapat melihat tautan ini untuk informasi lebih lanjut.

Hal lain untuk ditambahkan ke daftar intuisi Anda:

Saturasi adalah seberapa murni warnanya dari sudut pandang spektral . Sebagai contoh, laser memiliki spektrum yang sangat sempit, yang menyiratkan saturasi tinggi.

Tidak yakin apa yang Anda maksud dengan "sebenarnya" mewakili, karena baik RGB maupun YUV tidak mewakili frekuensi foton atau respons batang mata / kerucut mata manusia yang khas. Tetapi Anda dapat melihat seperti apa bentuknya bagi Anda dengan mensintesiskan beberapa tambalan warna YCrCb, seperti (1,1,0), (1, -1,0), (1,0,1), (1,0, - 1), dll.

Berikut adalah halaman Wikipedia yang menyertakan bagan:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:YCbCr-CbCr_Scaled_Y50.png

TAMBAH: RGB, dan semacamnya, hampir dirancang (atau berevolusi) untuk mencocokkan pemahaman intuisi manusia yang mungkin tentang persepsi (dan nama warna ternyata dipelajari secara budaya). YUV adalah kebalikannya, dirancang sedemikian rupa sehingga noise di area UV (ditambahkan ke subband NTSC yang bising) akan sulit dilihat dan karenanya lebih sulit untuk dijelaskan. YCrCb adalah variasi pada pemetaan warna yang sama. Jadi jangan mencari wawasan "intuitif" yang ada, yang mungkin tidak ada. Mungkin buat sendiri dengan "mempelajari" grafik dan membangun beberapa koneksi saraf baru yang saat ini mungkin tidak ada di otak Anda (atau sesuatu seperti itu.)

Ketika Anda memahami HSV / HSB, seharusnya tidak sulit untuk memahami YCbCr. Saluran B di HSB sesuai dengan chroma (chroma = saturation http://vident.com/products/shade-management/color-theory/understanding-color-overview/hue-value-and-chroma/). Anda dapat mengambil gambar rgb dan mengubahnya menjadi skala abu-abu atau Anda dapat mengubah setiap saluran RGB menjadi skala abu-abu dan mereka menggabungkannya menjadi satu saluran. Untuk penyederhanaan, mari kita pixel dengan 100% merah, 100% hijau dan 70% biru. Anda akan menghitung rata-rata ... (100 + 100 + 70) / 3 dan Anda mendapatkan nilai 90%, yang berarti 90% kecerahan. Jadi dalam grayscale warnanya abu-abu sangat terang. Sekarang, jika kita ingin mengekspresikan warna asli ke saluran grayscale kita akan membutuhkan 3 formula untuk setiap warna (merah, hijau, biru). Anda akan menghitung perbedaan nilai R vs grayscale, G vs grayscale dan B vs grayscale. Ini membutuhkan 4 saluran (RGB + chroma). Tetapi kita bisa melakukan hal yang sama dengan 3 saluran. Kita bisa melakukan koreksi kecil ke saluran hijau. Mari kita hitung perbedaan ke saluran hijau. Hijau asli adalah 100%, nilai baru hijau yang dikonversi menjadi abu-abu adalah 90%. Perbedaannya adalah -10%. Jadi mari kita ubah saluran R dan B piksel ini dengan perbedaan ini. Kami baru saja melakukan koreksi gamma atau semua saluran. Nilai saluran hijau akan sama dengan untuk gambar skala abu-abu. Jadi kami tidak menghitung dengan saluran hijau lagi. Hijau "disandikan" di saluran chroma Y ... Sisa warna (R, B), juga disesuaikan. R` = 90% dari yang asli atau 100% dari Y karena R dan B adalah sama dalam contoh ini. Senyawa B memiliki perbedaan + 20% terhadap yang asli, tetapi setelah diubah dengan koreksi gamma, ia memiliki perbedaan + 30% terhadap Y. Untuk lebih menyederhanakannya, itu seperti formula di mana Anda perlu membuat tambahan untuk ketiga senyawa. Perbedaan yang Anda dapatkan untuk merah dan biru adalah Cb dan Cr. Karakternya hanya mengatakan bahwa Anda membandingkan Saluran biru dengan Saluran kroma dan Saluran Merah dengan saluran Chromma. Karenanya Cb dan Cr.