Спосіб кольорового представлення зображень

Спосіб кольорового представлення зображень, який включає в себе етапи перетворення, що виконуються послідовно: - розкладають матриці зображення на три матриці кольорових складових розміром NxM, червона, зелена і синя, - виконують алгоритм знаходження змінених кольорових компонент зображення, за допомогою алгоритму перетворення, що складається з трьох ітерацій, які виконують у будь-якій послідовності: - знаходять кольорову складову U', що визначає перевагу насиченості червоного кольору над зеленим кольором зображення для кожного пікселя та формують значення в додатній області за виразом: Запропонований винахід відноситься до автоматики й обчислювальної техніки і може бути використаний, зокрема, у системах обробки і відображення інформації. Кольорова модель RGB € надмірною, адже всі три кольорові складові займають рівні смуги пропускання. В результаті цього зображення займає значний об'єм і вимагає відносно великих обчислювальних ресурсів для обробки. Зменшення ентропії кольорових складових зображень, для їх більш компактного представлення може бути до сягнуто шляхом перетворення кольорової моделі RGB в інший спосіб кольорового представлення. Відомий спосіб кольорового представлення зображень, що застосовується у винаході "System and method for converting video data between the RGB and YUV color spaces" (патент 5784050, Сполучених Штатів Америки, 21.07.1998) [1], який представляє кольорові складові зображення різними смугами пропускання для їх подальшого роздільного застосування. Вхідними даними є матриця растрового зображення розміром N M. U'=R-G+128, - знаходять кольорову складову V', що визначає перевагу насиченості синього кольору над зеленим кольором зображення для кожного пікселя та формують значення в додатній області за виразом: R 4 G B 6 , (19) UA (11) де R - червона компонента зображення, G - зелена компонента зображення, В - синя компонента зображення, - знаходження цілої частини, при цьому формують матриці кольорових компонент Y', U' і V'. (13) Y' 89189 - знаходять кольорову складову Y', який відрізняється тим, що при знаходженні кольорової складової Y' визначають показник яскравості зображення для кожного пікселя за виразом: C2 V'=B-G+128, 3 89189 4 Відомий спосіб складається з етапів, що викоНайбільш близьким способом, обраним за нуються послідовно: аналог винаходу, є спосіб зміни кольорового пред1. Розкладання матриці зображення на три ставлення YUN, що застосовується у винаході "Method and apparatus for reversible color матриці кольорових складових розміром N M (чеconversion" (патент 5731988, Сполучених Штатів рвона, зелена і синя). Америки, 24,03.1998) [2], який представляє кольо2. Знаходження змінених кольорових компорові складові у вигляді компоненти яскравості і нент зображення, за допомогою алгоритму перетдвох компонент різниці кольорів. ворення, що складається з трьох ітерацій (Фіг.1), Вхідними даними є матриця растрового зоякі виконуються у будь якій послідовності: браження розміром N M. - знаходження кольорової складової Y, що визначає показник яскравості зображення для кожноВідомий спосіб складається з етапів, що викого пікселю за виразом: нуються послідовно: 1. Розкладання матриці зображення на три матриці кольорових складових розміром N M (чеR 2 G B Y рвона, зелена і синя). 4 2. Знаходження змінених кольорових компонент зображення, за допомогою алгоритму перетде R - червона компонента зображення; ворення, що складається з трьох ітерацій (Фіг.2), G - зелена компонента зображення; які виконуються у будь якій послідовності: В - синя компонента зображення; - знаходження кольорової складової Yrev, що - знаходження цілої частини; визначає показник яскравості зображення для ко- знаходження кольорової складової U, що вижного пікселю за виразом: значає показник переваги блакитного кольору в зображенні для кожного пікселю за виразом: R 2 G B Yrev 4 3 B R 2 G U 8 - знаходження кольорової складової U , що rev - знаходження кольорової складової V, що визначає показник переваги червоного кольору в зображенні для кожного пікселю за виразом: визначає перевагу насиченості червоного кольору над зеленим кольором зображення для кожного пікселю за виразом: Urev=R-G; V 3 R 2 G B 8 В результаті отримуємо, з вихідної матриці розміру N M матрицю розміром N M зі зміненим кольоровим розподілом. Це дасть змогу більш ефективно застосувати алгоритми безнадлишкового кодування для стиску зображення. Обернене перетворення реалізується за допомогою алгоритму, що складається з трьох ітерацій, які виконуються у будь якій послідовності: - знаходження червоної складової R за виразом: R=Y+2 V; - знаходження зеленої складової G за виразом: G=Y–U-V; - знаходження синьої складової В за виразом: - знаходження кольорової складової Vrev, що визначає перевагу насиченості блакитного кольору над зеленим кольором зображення для кожного пікселю за виразом: Vrev=B-G; Обернене перетворення реалізується за допомогою алгоритму, що складається з трьох ітерацій, які виконуються послідовно: - знаходження зеленої складової G за виразом: Grev Y U V 4 - знаходження червоної складової R за виразом: R=Urev+G; - знаходження синьої складової В за виразом: B=Y+2 U. Недоліком даного способу є те, що складність обчислення (кількість арифметичних операцій на піксель) кожного пікселя компоненти різниці кольорів U і V є недоцільною для представлення зображень з високою насиченістю кольорів. Складність в обчисленні компонент U і V не призводить до суттєвого зменшення ентропії даних компонент, відповідно до зменшення смуги пропускання. B=Yrev+G. Даний спосіб має переваги попереднього способу та має невисоку обчислювальну складність. Ентропія кольорових компонент Y, U і V має менше значення ніж ентропія компонент R, G і В, що дозволить більш ефективно стиснути зображення. 5 89189 6 Спосіб YUV використовується в алгоритмі стипікселю та формує значення в додатній області за ску нерухомих зображень JPEG-2000 в частині виразом: стиску без втрат інформації. В основу винаходу поставлена задача створиV'=B-G+128 ти спосіб зменшення ентропії складової яскравості зображення Υ при представленні високонасичених В результаті отримуємо матриці змінених козображень (ймовірність кольорового перепаду льорових складових, розміром N M, з розрядністю Рпер=0,7-0,99). Можливе застосування даного спозначень 8біт. собу в алгоритмах стиску зображень [3]. Обернене перетворення реалізується за доЕфективність способів зміни кольорового помогою алгоритму, що складається з трьох ітерапредставлення зображень характеризується знацій, які виконуються послідовно: ченням ентропії кольорових компонент. Ентропія - знаходження зеленої складової G за виравизначається виразом: зом: H 255 p( x i ) log 2 p( x i ) біт/символ i 0 де H - ентропія кольорової складової (масиву значень відповідного кольору); і - символи стискаємого алфавіту (8-ми бітні значення кольору); хі - значення і-то символу кольорової складової; р(хі) - ймовірність появи символу хі. Суть винаходу полягає в зменшенні ентропії кольорових складових зображення шляхом визначення оптимального способу для її знаходження, при перетворенні кольорових компонентів високонасичених зображень, що дозволяє більш компактно представляти високонасичені зображення та зменшити час для їх передачі по каналам зв'язку, використовуючи алгоритми беззбиткового кодування. Вхідними даними є матриця растрового зображення розміром N M, з параметром візуалізації 24 біти (по 8 біт на кожну з кольорових складових). Розроблений спосіб складається з етапів, що виконуються послідовно (Фіг. 3): 1. Розкладання матриці зображення на три матриці кольорових складових розміром N M (червона, зелена і синя). 2. Алгоритм знаходження змінених кольорових компонент зображення, за допомогою алгоритму перетворення, що складається з трьох ітерацій, які виконуються у будь якій послідовності (Фіг.4): - знаходження кольорової складової Y', що визначає показник яскравості зображення для кожного пікселю за виразом: Y' R 2 G B 6 - знаходження кольорової складової U', що визначає перевагу насиченості червоного кольору над зеленим кольором зображення для кожного пікселю та формує значення в додатній області за виразом: U'=R-G+128, - знаходження кольорової складової V', що визначає перевагу насиченості блакитного кольору над зеленим кольором зображення для кожного G Yrev U V 6 - знаходження червоної складової R за виразом: R=Urev+G; - знаходження синьої складової В за виразом: B=Vrev+G. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні винаходу полягає в створенні способу кольорового представлення зображень, використання якого забезпечить зменшення ентропії кольорових складових високонасичених зображень. Зменшення ентропії відбувається за рахунок того, що даний спосіб враховує відносну долю насиченості зеленого кольору в високонасичених зображеннях. Кольорові компоненти формуються в додатній області, що забезпечить більш ефективну їх обробку та можливість застосування більшості алгоритмів безнадлишкового кодування. Застосування розробленого способу показане у вигляді загальної блок-схеми, представленої на Фіг.3. Вхідними даними є матриця повнокольорового зображення з параметром візуалізації 24 біти на піксель розміром N M. На першому етапі відбувається отримання матриць кольорових компонент (R, G, В) розрядністю 8 біт розміром N M. На другому етапі відбувається отримання змінених кольорових складових Y', U' і V'. В результаті отримуємо матриці кольорових компонент розрядністю по 8біт та розміром N M. Подальше застосування отриманих матриць можливе для їх більш ефективного стиску за допомогою алгоритмів безнадлишкового кодування. На Фіг.1 приведена блок-схема способу зміни кольорового представлення зображень, що використано у винаході "System and method for converting video data between the RGB and YUV color spaces". На Фіг.2 приведена блок-схема способу зміни кольорового представлення зображень, що використано у винаході "Method and apparatus for reversible color conversion". На Фіг.3 приведена загальна блок-схема застосування розробленого способу зміни кольорового представлення зображень. 7 89189 8 На Фіг.4 приведена блок-схема розробленого Джерела інформації. способу зміни кольорового представлення зобра1. Патент Сполучених Штатів Америки №5784050 жень. "System and method for converting video data Винахід розроблений для застосування в алbetween the RGB and YUV color spaces", 345/604, горитмах представлення високонасичених зобра21.07.1998. жень та забезпечує зменшення ентропії складової 2. Патент Сполучених Штатів Америки №5731988 яскравості в середньому на 3% (тестування про"Method and apparatus for reversible color водилося на тестовому пакеті з 50-ти високонасиconversion", H04N1/60, 24.03.1998. чених зображень формату bmp). 3. Резуненко A.O., Дядик Д.Ф. Оценка влияния Використання описаного способу кольорового смены цветовых моделей на эффективность мепредставлення зображень забезпечує зменшення тодов сжатия видеоданных // Збірник наукових ентропії компоненти яскравості зображення, що праць ХНУРЕ. - Харків: ХНУРЕ. - 2004. - №8 - с. може бути використано в алгоритмах стиску висо37-39. конасичених зображень без втрат інформації при відновленні. 9 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 89189 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601