Grundlegendes zu Cb- und Cr-Komponenten des YCbCr-Farbraums

Ich bin mit additiven (RGB), subtraktiven (CMYK) und HSV-ähnlichen Farbräumen vertraut, aber ein Artikel, den ich derzeit zu verstehen versuche, befasst sich mit dem YCbCr- Farbraum für die Bildsegmentierung / Objektdefinition.

Ich habe den größten Teil meines Morgens damit verbracht, nach etwas zu suchen, das das YCbCr natürlich erklärt, aber ich verstehe es einfach nicht. Ich habe eine schöne, intuitive Erklärung für die allgemeine Idee hinter diesem Farbraum hier , und erklärt, wie es verwendet wird für die Bildcodierung / Kompression von diesen Jungs (alle auf photo.SE).

Die Formeln zur Berechnung von YCbCr aus RGB sind auf Wikipedia leicht zugänglich .

Ich habe die Motivation für diese Darstellung erhalten, ich habe festgestellt, dass die Y-Komponente die wichtigsten (für das menschliche Auge) Graustufeninformationen über das Bild enthält.

Ich habe erfahren, dass Cb und Cr Informationen über die Farben enthalten und dass sie (aufgrund der (Un-) Empfindlichkeit des menschlichen Auges) komprimiert werden können, ohne dass ein sichtbarer Qualitätsverlust auftritt. Aber was repräsentiert jede der Chrominanzkomponenten tatsächlich?

Wie die Autoren des Artikels erwähnen, ist "Chrominanzinformation bei der Definition von Objekten von größter Bedeutung" in ihrem Ansatz, und ich kann nicht vollständig verstehen, was ich mit meinem aktuellen Level "Y ist Intensität, Cb und Cr tragen irgendwie Farbinformation" von lese YCbCr verstehen.

Ich suche nach einer Antwort in der Art "Cb ist ..., während Cr ... ist" oder "Wenn Sie sich vorstellen, durch / mit XY zu schauen, sehen Sie tatsächlich die Cb-Komponente ..." oder so Eine andere Möglichkeit, die mir hilft, die Informationen zu verstehen, die von den einzelnen Komponenten separat übertragen werden, und nicht nur, dass sie zusammen Farbinformationen enthalten.

BEARBEITEN

Lassen Sie mich Beispiele für intuitive Erklärungen für andere Farbräume des gesuchten Typs geben:

RGB : Wie eine farbige Taschenlampe auf eine schwarze Wand zu leuchten: Wenn Sie mit einer blauen Taschenlampe leuchten, sehen Sie eine blaue Reflexion. Wenn Sie eine rote Taschenlampe hinzufügen, wird eine magentafarbene Reflexion angezeigt, die eine Mischung aus Blau und Rot darstellt.

CMYK : Wie beim Mischen von Aquarellen fügen Sie "die Farben hinzu, die die Oberfläche reflektiert" (dh subtrahieren die Farbe vom Hintergrund). Wenn Sie also eine gelbe mit einer cyanfarbenen Farbe mischen, wird die Farbe grün reflektiert und Sie erhalten eine grüne Farbe.

HSV : Kleine Kinder fühlen sich von hoch gesättigten Objekten angezogen, die nicht hell sind (Wert). Die Farbtonkomponente gibt "die Farbe", während eine niedrige Sättigung bedeutet, dass die Farbe durch Weiß "verdünnt" wird. Wertänderungen machen das Ganze heller oder dunkler.

Mit diesen Definitionen konnte ich ein intuitives Gefühl dafür bekommen, was eine Farbdarstellung in jedem Farbraum bedeutet, ohne mir Diagramme für jeden einzelnen zu merken.

YUV (oder YCbCr) ist wie HSV, jedoch in unterschiedlichen Koordinaten. (Der Unterschied zwischen YUV und YCbCr ist gering - hauptsächlich in Bezug auf exakte Formeln).

$V$$(S,H)$$(U,V)$$H$$S$

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

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

Sie können diesen Link für weitere Informationen sehen.

Eine andere Sache, die Sie Ihrer Intuitionsliste hinzufügen sollten:

Die Sättigung gibt an, wie rein die Farbe aus spektraler Sicht ist . Zum Beispiel hat ein Laser ein sehr enges Spektrum, was eine hohe Sättigung impliziert.

Ich bin mir nicht sicher, was Sie unter "tatsächlich" verstehen, da weder RGB noch YUV entweder die Photonenfrequenz oder die typischen Stab- / Kegelreaktionen der menschlichen Augen darstellen. Sie können jedoch sehen, wie sie für Sie aussehen, indem Sie einige YCrCb-Farbfelder wie (1,1,0), (1, -1,0), (1,0,1), (1,0, -) synthetisieren 1) usw.

Hier ist eine Wikipedia-Seite mit einem Diagramm:

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

HINZUGEFÜGT: RGB und dergleichen wurden fast so entworfen (oder weiterentwickelt), dass sie einem möglichen menschlichen intuitiven Verständnis der Wahrnehmung entsprechen (und Farbnamen erweisen sich als kulturell erlernt). YUV ist das Gegenteil, so konzipiert, dass Rauschen im UV-Bereich (hinzugefügt zu einem verrauschten NTSC-Teilband) schwer zu erkennen und daher schwerer zu beschreiben ist. YCrCb ist eine Variation derselben Farbzuordnung. Suchen Sie also nicht nach einer vorhandenen "intuitiven" Einsicht, die möglicherweise nicht vorhanden ist. Erstellen Sie möglicherweise Ihre eigenen, indem Sie das Diagramm "lernen" und einige brandneue neuronale Verbindungen aufbauen, die derzeit möglicherweise nicht in Ihrem Gehirn vorhanden sind (oder so ähnlich).

Wenn Sie HSV / HSB verstehen, sollte es nicht schwer sein, YCbCr zu verstehen. Der B-Kanal in HSB entspricht der Chroma (Chroma = Sättigung http://vident.com/products/shade-management/color-theory/understanding-color-overview/hue-value-and-chroma/).). Sie können ein RGB-Bild aufnehmen und es in Graustufen konvertieren, oder Sie können jeden Kanal des RGB in Graustufen konvertieren und sie zu einem Kanal zusammenführen. Zur Vereinfachung haben wir Pixel mit 100% Rot, 100% Grün und 70% Blau. Sie berechnen den Durchschnitt ... (100 + 100 + 70) / 3 und erhalten einen Wert von 90%, was 90% der Helligkeit bedeutet. In Graustufen ist es also sehr hellgrau. Wenn wir nun die Originalfarben in Richtung des Graustufenkanals ausdrücken möchten, benötigen wir 3 Formeln für jede Farbe (rot, grün, blau). Sie würden die Differenz des Werts R gegen Graustufen, G gegen Graustufen und B gegen Graustufen berechnen. Dies würde 4 Kanäle (RGB + Chroma) benötigen. Aber wir können das gleiche mit 3 Kanälen tun. Wir können den grünen Kanal geringfügig korrigieren. Berechnen wir die Differenz zum grünen Kanal. Ursprüngliches Grün ist 100%, Der neue Wert von Grün in Grau beträgt 90%. Die Differenz beträgt -10%. Ändern wir also die R- und B-Kanäle dieses Pixels um diesen Unterschied. Wir haben gerade eine Gammakorrektur oder alle Kanäle durchgeführt. Die Werte für den grünen Kanal sind dieselben wie für Graustufenbilder. Wir rechnen also nicht mehr mit grünem Kanal. Grün ist im Y ... Chroma-Kanal "codiert". Die restlichen Farben (R, B) werden ebenfalls angepasst. R` = 90% des Originals oder 100% von Y, da R und B in diesem Beispiel gleich sind. Die B-Verbindung weist einen Unterschied von + 20% gegenüber dem Original auf, aber nachdem sie mit der Gammakorrektur geändert wurde, weist sie einen Unterschied von + 30% gegenüber Y auf. Um sie noch weiter zu vereinfachen, ähnelt sie einer Formel, bei der Sie für alle drei Verbindungen eine Addition vornehmen müssen. Die Unterschiede, die Sie für Rot und Blau erhalten, sind Cb und Cr. Die Charaktere sagen nur, dass Sie den blauen Kanal mit dem Chroma-Kanal und den roten Kanal mit dem Chromma-Kanal verglichen haben. Daher Cb und Cr.