Лабораторная работа № применение модели rgb в медицинской диагностике требования к оформлению отчета Приложение. Система «атлант микро»
|
Скачать 0.91 Mb.
|
Различные источники светаВы когда-нибудь покупали яблоки, выглядевшие красными и очень спелыми в бакалейной лавке и гораздо менее привлекательными при флуоресцентном освещении дома? Характеристики света от источников, таких как солнце, флюорисцентные лампы или лампы накаливания отличаются. Одно и то же яблоко будет иметь различные оттенки под воздействием света от каждого из этих источников. Различная ориентация Краска на автомобиле, например, из различных положений кажется темнее или светлее. Эта тенденция особенно заметна для цветов с прозрачным или металлическим эффектом. Сказанное означает, что для правильного сравнения цветов очень важно смотреть на них из одного и того же положения (под одним и тем же углом). Кроме того, цвета могут восприниматься различным образом в зависимости от угла освещения. Различия в восприятии размера Иногда, увидев привлекательный образец обоев, мы находим его очень кричащим после расклейки. Большие площади цвета обычно выглядят более светлыми и живыми,чем маленькие участки. Именно поэтому трудно выбрать идеальное покрытие для крупной площади по мелким образцам. Различные фоны Яблоко, помещенное на светлый фон, выглядит более темным, нежели будучи помещенным на темный фон, что связано с так называемым эффектом контраста. Последовательный эффект контраста Посмотрите на зеленый квадрат в течение 30 секунд, а затем – на точку в центре квадрата справа. Вы должны увидеть красный квадратик. Красный и зеленый – комплиментарные цвета. Феномен восприятия цвета иным образом после созерцания другого цвета в течение определенного промежутка времени вызван остаточным изображением второго цвета. Эффект контраста яркости Один и тот же серый квадрат выглядит более ярким на темном фоне и соответственно темнее – на светлом. Эффект контраста тона Оранжевый цвет на фоне красного выглядит несколько желтоватым, а на желтом фоне приобретает красноватый оттенок. Это еще раз иллюстрирует влияние фона, на котором находится цвет на его восприятие. Эффект контраста цветности Этот эффект имеет место, когда два контрастирующие по яркости цвета помещаются рядом друг с другом. Будучи помещенным на яркий фон, синий квадрат тускнеет, и, наоборот - выглядит ярким на более тусклом фоне. То же произошло бы и с любым другим цветом. Иллюзия восприятия цвета Невероятно, но в окружающем нас мире красок нет. Цвет — это лишь иллюзия, созданная мозгом, в физической реальности не существующая. Например, радугу человек показывает как бы только себе: ее существование связано с особенностями человеческого зрения и зависит от конических фоторецепторов в глазах — для других живых существ, не имеющих подобных конусов-колбочек, радуга вообще не существует Эрвин Шрёдингер, нобелевский лауреат по физике, один из создателей квантовой механики, говорил: «Если вы спросите у физика, что, в его понимании, есть желтый свет, он вам ответит, что это поперечные электромагнитные волны, длина которых примерно равна 590 нанометрам (нм). Если вы спросите его: «а где тут желтый?», то он ответит: «в моей картине его нет совсем, но когда эти колебания попадают на сетчатку здорового глаза, у человека, которому принадлежит этот глаз, возникает ощущение желтого цвета.» . Цвет окружающего мира, это интерпретация мозгом воздействия волн света разной длины. И не только волн света. Но сами волны - это волны, а не цвет. Интерпретация - это работа мозга; и цвет - её результат. Мы видим яблоко зелёным потому, что от него отражаются волны света определённой длины, привычно ассоциирующиеся у мозга с зелёным цветом. Цвета не существует, есть лишь наше восприятие цвета, определяемое эволюцией. Скорее всего, если бы на раннем этапе развития человека произошла иная закрепившаяся мутация в восприятии цвета, то цвета мы бы ощущали иначе. "Объективная физическая реальность" - это длина волн, а зелёный, красный, жёлтый и др - интерпретация всего этого в мозге. Однако ощущение цвета невозможно объяснить в рамках объективной картины волн света, имеющейся у физиков. Доказательством тому служат зрительные иллюзии, цветные сны с закрытыми глазами и люди, способные видеть цвет иными органами чувств. Если посмотреть на центральные плитки кубика на вершине и на стороне повернутой к нам, то видно, что в первом случае плитка имеет коричневый цвет. Во втором — оранжевый. Это наше восприятие реальности. Но физическая реальность такова, что эти две плитки одно и то же. Рис. 14.Центральный квадрат на верхней и боковой гранях выглядят разными Рис. 15. На самом деле они одного цвета Рис. 16. Цвета полей А и В одинаковы. У некоторых людей раздражение одних органов чувств вызывает как специфические для него ощущения, так и ощущения, соответствующие другому органу чувств. Это явление называется синестезией, что с греческого переводится как совместное чувство. То есть человек может смотреть на движущиеся картинки и при этом слышать звук. Или для него каждая цифра или буква может иметь собственный цвет, как на рисунке ниже. Цветные цифры это самый распространенный вид синестезии. То есть совсем не обязательно чтобы цвет был связан с определенной длиной электромагнитной волны. Цвет может порождаться звуковыми колебаниями, а звук, например, определенной анимацией. Нобелевский лауреат по физике, Ричард Фейнман говорил, —"Когда я вижу уравнения, я вижу буквы в цвете — я не знаю, почему." Кривые реакции глаза и кривая видности Если длины волн светового потока сконцентрированы у верхнего края видимого спектра (около 700 Нм), то свет воспринимается как красный. Если длины волн сконцентрированы у нижнего края видимого спектра (около 400 Нм), то свет воспринимается как синий. Если длины волн сконцентрированы в середине видимого спектра (около 550 Нм), то свет воспринимается как зеленый. С помощью экспериментов, построенных на этой гипотезе, были получены кривые реакции глаза, показанные на рисунке. Рис. 17.Кривые реакции глаза Каждое цветовое ощущение у человека может быть представлено в виде суммы ощущений этих трёх цветов (т. н. «трёхкомпонентная теория цветового зрения»). Установлено, что пресмыкающиеся, птицы и некоторые рыбы имеют более широкую область ощущаемого оптического излучения. Они воспринимают ближнее ультрафиолетовое излучение (300—380 нм), синюю, зелёную и красную часть спектра. При достижении необходимой для восприятия цвета яркости наиболее высокочувствительные рецепторы сумеречного зрения — палочки — автоматически отключаются. Связь между энергетическими (объективными) и световыми (субъективными) характеристиками излучения осуществляется с учетом спектральной характеристики чувствительности «усредненного» человеческого глаза (т.е. установлена при проведении статистического эксперимента при участии людей с нормальным зрением). Спектральная чувствительность глаза характеризуется величиной, получившей название видность и измеряемой в лм/вт. Кривая видности глаза - относительная спектральная чувствительность глаза, определяющая относительную яркость эквивалентных по мощности потоков электромагнитного излучения в стандартизованных условиях. Она является абстрактным понятием, для ориентировочной оценки цвето- и световосприятия человеческого глаза. Другими словами, это кривая чувствительности человеческого глаза к свету. Достигает максимума при длине волны света 555 нм (зелёный свет) и спадает до нуля при 380 нм (УФ граница) и 770 нм. Рис. 18.Кривая видности Рис. 19.Кривые видности дневного и сумеречного зрения Приведенный график показывает относительную спектральную чувствительность глаза к излучениям различных длин волн (так называемая кривая видности). Кривая видности красного цвета соответствует чувствительности глаза при дневном свете, а синяя - при сумеречном свете. Максимальная чувствительность глаза при дневном свете достигается на длине волны 555 нм, а при сумеречном свете - на длине волны 510 нм. Максимальная чувствительность глаза в обоих случаях принимается за единицу. Отличие между этими двумя кривыми видности объясняется тем, что дневной и сумеречный свет воспринимаются различными рецепторами глаза (палочками при сумеречном свете и колбочками при дневном свете). При этом палочки обеспечивают чёрно-белое зрение и обладают очень высокой чувствительностью. Колбочки же позволяют человеку различать цвета, но их чувствительность гораздо ниже. В темноте работают только палочки - именно поэтому ночью воспринимаемое изображение серое. Как мы можем видеть из кривой видности, глаз способен воспринимать свет на длинах волн примерно от 400 нм до 760 нм. В условиях адаптации к темноте глаз может также немного видеть инфракрасный свет с длиной волны до 950 нм и ультрафиолетовый свет с длиной волны не меньше 300 нм. Границы частотного диапазона видимого света, а также сама форма кривой видности человеческого глаза были сформированы в процессе длительной эволюции, приспособившись к условиям освещения земных предметов солнечным светом, а также к условиям сумеречного и ночного освещения. Действительно, было бы биологически нецелесообразно, если бы глаз обладал способностью принимать излучение с длинами волн короче 290 нм, так как из-за наличия озонового слоя в атмосфере земли, поглощающего ультрафиолетовые лучи, спектр солнечного излучения вблизи поверхности Земли практически обрывается на длине волны 290 нм. С другой стороны, из-за теплового излучения самого глаза, его высокая чувствительность к инфракрасному излучению сделала бы невозможной работу глаза в условиях солнечного освещения. Чувствительность глаза зависит от длины волны. В среднем глаз наблюдателя наиболее чувствителен к излучению с длиной волны l m = 555 нм (зеленый цвет). По мере удаления от l m в обе стороны чувствительность глаза уменьшается и падает до нуля около 390 нм и 760 нм. Это — фиолетовая и красная границы видимой, или визуальной, области спектра. Часть 5. Модель RGB Для формализации описания цвета используют цветовые модели. В общем виде цветовая модель – это некоторая абстрактная вещь, в которой цвет представляется в виде совокупности чисел. По сути, это как с языком, например, если цвет – это слово “дом”, то на разных языках оно будет писаться и звучать по-разному, но при этом смысл слова везде будет одинаковый. Так же и с цветом. Существует 5 основных моделей – RGB,CMYK, HSB,HSL,LAB.В данной работе будем рассматривать модель RGB. В общем виде математическая цветовая модель – это некоторая абстрактная вещь, в которой цвет представляется в виде совокупности чисел. По сути, это как с языком, например, если цвет – это слово “дом”, то на разных языках оно будет писаться и звучать по-разному, но при этом смысл слова везде будет одинаковый. Так же и с цветом. RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, как правило, описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения. Была введена в 1860 г. Максвеллом. По экспериментальным данным впечатление любого цвета можно создать, смешивая в различной пропорции излучения трех основных цветов – красного, синего, зеленого. Это свойство обеспечивается наличием в сетчатке трех типов колбочек – рецепторов, светочувствительных к разным диапазонам оптического излучения. Условно разделяются диапазоны: красный, зеленый, синий. Рис 20.Аддитивное смешение цветов Из картинки видно, что при сложении красного с зеленым получится желтый, а при сложении красного с синим –пурпурный. Если же сложить все 3 цвета (с максимальной интенсивностью) ,то в результате будет белый цвет. При измерении цвета (а измерительные процедуры относятся к наиболее значимым) возникает ряд вопросов, суть которых состоит в следующем. Для любых измерений необходим эталон. Что считать эталоном в случае цвета? Ведь цветовые ощущения у разных людей с нормальным зрением несколько отличаются (субъективны), тогда как эталон должен одинаково восприниматься всеми (быть объективной реальностью). Так как в модели RGB содержатся три цвета, то и эталонных цветов должно быть три. Выбор эталона цвета, в конечном счете, связан со строгим выбором длины волны. В то же время, согласно субъективным восприятиям, красный цвет охватывает диапазон длин волн от 605 до 780 нм, зеленый - от 500 до 560 нм, синий - от 430 до 470 нм. Какие конкретно длины волн выбирать для эталонных цветов? И еще, имея эталонные красный, зеленый и синий цвета, в каких пропорциях их следует смешивать для получения заданного цвета? Ответ на эти вопросы был дан в 1931 году, когда Международная комиссия по освещению (МКО) провела статистический эксперимент при участии большого количества экспертов – их назвали наблюдателями. В эксперименте на экране наблюдали два цветовых пятна. Первое квалифицировалось как чистый спектральный цвет. Для его получения использовался белый цвет, пропускаемый через стеклянную призму и раскладываемый на спектральные составляющие. Реализация на экране чистого спектрального цвета обеспечивалась применением непрозрачной шторки. Второе пятно формировалось сложением трех цветов: красного с длиной волны 700 нм, зеленого – 546,1 нм и синего – 435,8 нм. Они назывались основными цветами и были сформированы с использованием трех потоков белового цвета, пропускаемых через специальные фильтры. В эксперименте предусматривалась регулировка яркости по каждому из трех цветов. Каждый наблюдатель , регулируя яркость красного, зеленого , синего цветов (коэффициенты R,G,B цветовой модели) , добивался совпадения первого и второго цветовых пятен на экране. При достижении эффекта совпадения регулировки фиксировались в журнале. Исходные положения журнальной регистрации основывались на том, что сумма яркости трех основных цветов, дающих в смеси белый цвет, принимались за единицу. В этой связи для каждого измеряемого цвета журнальная запись фиксировала не абсолютные значения регулировок, а относительные – доля яркости каждой составляющей (красной, зеленой, синей) сравнивалась с ее долей в получении белого цвета. Таким образом, в относительном масштабе, в виде чисел, определяли коэффициенты R,G,B модели RGB. При проведении эксперимента было установлено два эффекта: -рассмотренная модель не позволяет воспроизвести на экране целый ряд чистых спектральных цветов; -отмеченные чистые спектральные цвета все же возможно получить, только изменив прежнюю методику, путем добавления определенного количества основных (одного или двух) цветов (красного или зеленого, чаще - красного) в чистый спектральный цвет. Реализация на экране достигалась в результате перенаправления луча основного цвета (или лучей двух основных цветов) в область первого цветового пятна. Такого рода добавка соответствовала вычитанию основного цвета из смеси красного, зеленого, синего. При этом коэффициенты R и B принимали отрицательные значения. Данные опытов от разных наблюдателей усреднялись. Этом факт МКО отразила введением понятия «стандартный наблюдатель», иначе говоря, средний наблюдатель. Проведенный эксперимент позволил получить графические зависимости количеств основных цветов от длины волны. Эти зависимости носят название кривых сложения международной колометрической системы МКО RGB или кривых сложения цветов. Рис 21.Кривые сложения цветовой координатной системы (ЦКС) МКО RGB С помощью кривых сложения стало возможным рассчитывать количество основных цветов, обеспечивающих получение цветовой смеси, визуально неотличимой от цвета излучения сложного спектрального состава. Аддитивной модель называется потому, что исследуемый цвет описывается суммой составляющих ее компонентов. Модель RGB описывает цвета, реально существующие в природе. Изображение в данной цветовой модели состоит из трёх каналов. Цвет на экране монитора формируется при объединении лучей трех основных цветов - красного, зеленого и синего. Если интенсивность каждого из них достигает 100%, то получается белый цвет. Отсутствие всех трех цветов дает черный цвет. Цветовым пространством RGB модели является единичный куб. Рис. 22 .Графическое представление модели RGB Таким образом, любой цвет, который мы видим на экране, можно описать тремя числами, обозначающими яркость красной, зеленой и синей цветовых составляющих в цифровом диапазоне от 0 до 255. Графические программы позволяют комбинировать требуемый RGB-цвет из 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего. Итого получается 256 х 256 х 256 = 16,7 миллионов цветов. Для назначения цвета и яркости точек, формирующих изображение монитора, нужно задать значения интенсивностей для каждой из составляющих RGB-элемента и цветовое разрешение (глубину цвета), которые характеризуют максимальное количество воспроизводимых цветов. Каждый из трех цветовых компонентов RGB может принимать одно из 256 дискретных значений от максимальной интенсивности (255) до нулевой, соответствующей черному цвету, обеспечивая возможность воспроизведения 256 х 256 х 256 = 16,7 млн цветов. Применение модели RGB. Достоинства и недостатки Международная колометрическая система МКО RGB стала доминирующей для описания цвета при вводе изображений в ОЗУ ЭВМ ,получаемых с применением телекамер, цифровых фотоаппаратов, сканеров. Эта система используется для вывода изображений на компьютерные и телевизионные мониторы, в цветовых измерениях с применением колориметров, при распознавании цвета, цветокоррекции и др. кроме того, международная колориметрическая система МКО RGB явилась основой построения целого ряда цветовых моделей. Все изложенное неразрывно связано с достоинствами цветовой модели RGB. Основной недостаток модели RGB состоит в том, что информация о яркости цвета содержится в трёх компонентах RGB. Из аксиомы Грассмана следует, что яркость цвета равна суммарной яркости компонентов RGB. Как установлено опытным путем, наибольший вклад в яркость исследуемого цвета вносит зеленый компонент, наименьший - синий, промежуточный – красный. Таким образом, определение яркости цвета в модели RGB требует взвешенного суммирования трех координат цвета, что, естественно, неудобно. Наличие отрицательных участков на кривых сложения модели RGB означает, что указанная модель не позволяет сложением основных цветов воспроизвести все цвета видимого диапазона. В частности, по этой причине компьютерные и телевизионные мониторы не способны отображать все цвета видимого спектра. Рис.23.Коричневый цвет можно получить путем сложения красного и зеленого цветов средней интенсивности и прибавлением синего цвета низкой интенсивности. Рис.24.Розовый цвет получается путем сложения красного цвета высокой интенсивности ,синего цвета средней интенсивности и низкой интенсивности зеленого. Ниже представлены рисунки при последовательном обнулении каждой из координат. Рис.25. слева направо обнуление : координаты B, координаты G, координаты R |
Похожие:
 |
Лабораторная работа №6 Итоговое задание «Логическое программирование на языке Visual Prolog» Получить практические навыки применения систем и языков логического программирования для построения систем, основанных на знаниях.... |
|
Ульяновский государственный университет Инзенский филиал Аргуткина... Требования к оформлению письменных работ студентов: Методические рекомендации студентам экономических специальностей. Инза: УлГУ.... |
 |
Тема Методы психолого-педагогических исследований Тема Научно-исследовательская работа магистранта и требования к ее организации и оформлению |
|
Положение об организации электронного документооборота общие положения «Положение», а также приложение к настоящему Положению устанавливают общие принципы организации работы электронной почты и ведения... |
|
«Работа педагога с семьей в современной школе: проблемы и технологии».... Объем отчета – 151 стр., количество иллюстраций 2, таблиц – 9, приложений 6, количество частей отчета 3, количество использованных... |
|
V. Требования к содержанию и оформлению материалов участников Конференции Работа обучающихся должна состоять из следующих частей: введение, первая часть (реферативная), вторая часть (исследовательская),... |
|
Д. Е. Кочкин в статье рассматривается постановка задачи относительного... Применение математической модели вторых разностей фазовых измерений gps в задаче относительного местоопределения |
|
Ct scan Clinical Applications Клиническое применение компьютерной томографии (КТ) Современный медико-диагностический центр им. Святого Эфраима специализируется на диагностике общих заболеваний с использованием современных... |
|
Vi городская конференция учащихся по научно-техническому творчеству Секция «Программирование» Методы распознавания образов широко используют при оптическом и акустическом распознавании (в том числе текста и речи), медицинской... |
|
4. требования к оформлению общие требования Объем вкр, не считая списка литературы и приложений, должен составлять 50-55 стр. Объем приложений не ограничивается |