05360064 王名章 HW5

RGB色彩模型

RGB色彩模型是常見的色彩表示方式之一，必須在三維空間才能表示所有顏色，下圖為其模型外觀，X軸為紅色程度，Y軸為藍色程度，Z軸為綠色程度

如果要在二維空間表示色彩，就必須將其中一個顏色固定，下圖為將其中一種顏色固定為0時，所能表示出的3種平面

YUV色彩模型

另一種色彩表示方式是YUV色彩模型，Y表示亮度，範圍為0~1，U跟V都是表示彩度，範圍分別為-0.436~0.436和-0.615~0.615，如果將亮度固定為0、0.5、1三種亮度，會呈現出如下圖的3種樣式，縱軸為U，橫軸為V

YUV與RGB色彩轉換

YUV與RGB可以透過公式進行轉換，下列式子為YUV轉成RGB的公式，轉換出來的RGB數值可能會超出255，所以還要再將超出的數值強制轉為0或255

R = Y + (1.4075 * (V - 128)); 

G = Y - (0.3455 * (U - 128) - (0.7169 * (V - 128));
B = Y + (1.7790 * (U - 128);

RGB轉成YUV的公式則為下式
Y = R * 0.299 + G * 0.587 + B * 0.114;
U = R * -0.169 + G * -0.332 + B * 0.500 + 128.;
V = R * 0.500 + G * -0.419 + B * -0.0813 + 128.;

(上述2式擷取自https://blog.xuite.net/farl_lee/ssnow/101402833-%5B%E7%A8%8B%E5%BC%8F%5D+RGB%E8%88%87YUV%E7%9A%84%E8%89%B2%E5%BD%A9%E8%BD%89%E6%8F%9B)

色彩模型可以將許多顏色顯示出來，以RGB模型為例，RGB三數值可以呈現出256*256*256種顏色，將模型以平面方式呈現可以讓使用者較輕易的找到自己想要的顏色，但如果還找不到想要的顏色，可進一步利用色相、飽和度、亮度等等數值來找到想要的顏色，下圖為小畫家的顏色色盤，這個色盤的顏色挑選除了基本的RGB之外，還包含了色調、濃度、亮度3種，使用者能選擇的顏色非常豐富

05360064 王名章 HW4

平滑空間濾波器

空間濾波器主要有3種，分別是平滑、中值、銳化濾波器，首先介紹平滑濾波器。

此濾波器的功能是模糊化及減少雜訊，而主要做法有平均濾波與權重平均濾波，平均濾波遮罩大致上如下圖，將中間那格像素和周邊所有像素格加總後除上1/9，然後套用中間格

權重平均濾波器遮罩則為下圖一，下圖二則是此濾波的表示式

w(s,t)為遮罩，依照此表示式即可得到平滑後的色彩值

但如果從起點(0,0)開始，會遇到外圍的座標超過可表示範圍的情況，通常會有以下幾種解決方法:
第一種:增加一圈外圍，且都表示為0

第二種:將外圍從(0,0)到(0,ImageWidth)與(0,0)至(0,ImageHeight)忽略不處理

第三種:將超出的外圍視為與中心點相同數值

中值空間濾波器

中值濾波器通常用來消除脈衝雜訊，其作法是將要處理的像素點數值及其周圍的數值做排序後，將中位數取代要處理的像素點數值。

下圖為中值濾波器處理示意圖

銳化空間濾波器

銳化空間濾波器能強化影像細節，凸顯色彩強度的變化其簡化後的遮罩為下圖

簡化後的公式如下

在這次作業之前的作業都是簡單數學，這次作業就稍微有點難，因為是鄰域處理所以在處理最外圍點時要考慮到範圍外的空點，還有要使用遮罩來處理圖片，但只要搞懂之後就覺得其實不難理解

05360064 王名章 HW3

色階調整

色階調整能將原本的色彩值以比例調整，下圖為色階調整公式，iInput是原像素的色彩值，

iInputMin與iInputMax為原像素的色彩範圍，iOutput是調整後的像素色彩值，iOutputMin與iOutputMax為調整後像素的色彩值

下圖為調整公式的示意圖，iInput會以在input中min與max之間的比例，轉為Output

的min與max之間的iOutput，如果iInput超過min的範圍會被視為與min同值，超過max的範圍則視為與max同值

下圖為色階調整的函數圖

調整後的色彩範圍越小，色彩強度會越低，而範圍越大，色彩強度越高，但如果調整前的範圍過小，調整後的色彩強度可能也會不高

曲線調整

函數圖由色階調整的直線改成曲線，曲線方程式為:y = f(x) = ax^2 + bx + c

因為曲線一定從(0,0)開始，代入曲線方程式會得到 c = 0

且也一定會在(255,255)結束，代入方程式最後可得b = 1 - 255a

最後曲線也會通過(iS,iT)，iS與iT分別為使用者指定座標的x軸與y軸
代入方程式可得a = (T-S)/(S^2-255S)
統整之後代入原方程式可得:

y = f(x) = (T-S)/(S^2-255S)*x^2+(1-255*[(T-S)/(S^2-255S)])*x^2+(1-255*[(T-S)/(S^2-255S)])*x

若轉換出的y值超過0或255，則需將y值強制調整至0或255

下圖為函數圖

如果曲線為上凸，則調整後的圖會比原圖更亮，反之則更暗

這次作業主要是調整色彩值，如果原圖本身對比就不高，那調整之後對比也不會有太大的變動，正與上次作業的直方圖均化的調整方向不一樣，直方圖均化則主要是能調整對比

p.s.因C++Builder程式問題無法運行程式，所以以文字及圖片呈現

05360064 王名章 hw2

直方圖與直方圖均化
直方圖是針對一張圖分別為3個顏色(藍、綠、紅)統計數量
直方圖均化則是將直方圖的累積密度函數乘上255

此為原圖的直方圖，將原圖的像素點統計，共分為藍綠紅三色

此為直方圖均化後，將原直方圖的累積密度函數乘上255之後就能得到均化後的影像
能提高對比

05360064王名章 hw1

我要介紹的軟體是paint.net


此軟體是開放原始碼的，且完全免費，該軟體功能非常齊全，舉凡圖層管理、色階調整、魔術棒去背等等，但對於一般使用者而言已經非常足夠，且通常被當作photoshop的免費替代品

這裡舉例幾個功能:

這是原圖

點開調整選單，可以選擇許多調整圖的方法

在這裡我先選擇"色階"的選項，這也就是直方圖

按下"自動"，即為直方圖均化，提高對比度

而這是曲線調整，能設定色彩的最低與最高值

同時也具有魔術棒去背的功能