Bài giảng Kỹ thuật đồ họa và xử lý hình ảnh: Bài 4 – Nguyễn Hài Anh

Bài giảng Kỹ thuật đồ họa và xử lý hình ảnh - Bài 4: Các thuật toán tô màu được biên soạn cung cấp kiến thức các không gian màu, các thuật toán tô màu.

Giáo viên phụ trách môn học:

Nguyễn Hoài Anh

Khoa Công nghệ thông tin - HVKTQS

Các không gian màu

Các thuật toán tô màu

Không gian màu RGB (Red – Green - Blue)

mô tả màu sắc bằng 3 thành phần chính là Red -Green và Blue

Không gian này được xem như một khố i lập

phương 3 chiều với

▪ màu red là trục x,

▪ màu Green là trục y,

▪ màu Blue là trục z

Mỗi màu trong không gian này được xác định bởi 3 thành phần R, G, B

Ứ ng với các tổ hợp khác nhau của 3 màu này sẽ cho ta một màu mới

Không gian màu RGB (Red – Green - Blue)

▪ Trong hình lập phương trên, mỗi màu gốc (R,G,B) có các gốc đối diện là các màu bù với nó Hai màu được gọi là bù nhau khi kết hợp hai màu này lại với nhau ra màu trắng

▪ Ví dụ: Green - Magenta, Red - Cyan, Blue - Yellow.

Không gian màu CMY (Cyan - Magenta -Yellow)

Tương tự như không gian màu RGB nhưng 3

thành phần chính là Cyan - Magenta - Yellow

Do đó, tọa độ các màu trong không gian CMY trái

Do đó, tọa độ các màu trong không gian CMY trái ngược với không gian RGB

Ví dụ: màu White có các thành phần là (0,0,0),

màu Black (1,1,1), màu Cyan (1,0,0),

Không gian màu HSV (Hue - Saturation - Value)

Thực chất của không gian này là sự biến đổi của không gian RGB

Không gian HSV được mô tả bằng lệnh lập

Không gian HSV được mô tả bằng lệnh lập

phương RGB quay trên đỉnh Black

▪ H (Hue) là góc

▪ quay trục V (value)

▪ qua 2 đỉnh Black và White

Không gian màu HSV (Hue - Saturation - Value)

Các gía trị biến thiên của H, S, V như sau :

▪ H (Hue) chỉ sắc thái có giá trị từ 0 0 – 360 0

▪ S (Saturation) chỉ độ bảo hoà.

▪ S (Saturation) chỉ độ bảo hoà.

▪ V (Value) có giá trị t ừ 0 - 1

Các màu đạt giá trị bảo hòa khi s = 1 và v = 1

Không gian màu HSV (Hue - Saturation - Value)

Tô màu một vùng là thay đổi màu sắc của các điểm vẽ nằm trong vùng cần tô

Một vùng tô thường xác định bởi một

đườ ng khép kín nào đó gọi là đường biên

đườ ng khép kín nào đó gọi là đường biên

Dạng đường biên đơn giản thường gặp là

đ a giác.

Việc tô màu thường chia làm 2 công đoạn:

Xác định vị trí các điểm cần tô màu

Quyết định tô các điểm trên bằng màu nào

Công đoạn này sẽ trở nên phức tạp khi ta cần tô theo một mẫu tô nào đó chứ không phải tô thuần một màu

Có 3 cách tiếp cận chính để tô màu

Tô màu theo từng điểm (tô đơn giản)

Tô màu theo dòng quét

Tô màu dựa theo đường biên.

Ý tưởng

Xác định một điểm có thuộc vùng cần tô hay

không?

Nếu đúng là điểm thuộc vùng cần tô thì sẽ tô với

Nếu đúng là điểm thuộc vùng cần tô thì sẽ tô với màu muốn tô

Ý tưởng

Đối với hình tròn

▪ Tìm hình vuông nhỏ nhất ngoại

tiếp đường tròn bằng cách xác

đị nh điểm trên bên trái (xc-r, yc-r) và

đ iểm dưới bên phải (xc+r, yc+r) của hình vuông.

▪ Cho i chạy từ xc-r đến xc+r

Cho j chạy từ yc-r đến yc+r

Tính khoảng cách d giữa điểm (i,j) và tâm (xc,yc) Nếu d<r thì tô điểm (i,j) với màu muốn tô

Ý tưởng

Phương pháp này sẽ xác định phần giao của

các dòng quét kế tiếp nhau với đường biên của vùng tô

Sau đó, tiến hành tô màu các điểm thuộc phần giao này

Phương pháp này thường được dùng để tô

màu đa giác lồi, lõm hay đa giác tự cắt, đường tròn, ellipse, và một số đường cong đơn giản khác

Các bước chính

Tìm ymin, ymax lần lượt là giá trị nhỏ nhất, lớn nhất của tập các tung độ của các đỉnh của đa giác đã cho

Ứng với mỗi dòng quét y = k với k thay đổ i từ

Ứng với mỗi dòng quét y = k với k thay đổ i từ ymin đến ymax, lặp :

▪ Tìm tất cả các hoành độ giao điểm của dòng quét y =

k với các c ạnh của đa giác

▪ Sắp xếp các hoành độ giao điểm theo thứ tự tăng dần : x0,x1, , xn,

▪ Tô màu các đoạn thẳng trên đường thẳng y = k lần lượt được giới hạn bởi các cặp (x0, x1), ( x1,x2),

Các bước chính

Ý tưởng

Đường biên của vùng tô được xác định bởi tập các đỉnh của một đa giác, đường biên trong thuật toán được mô

tả bằng một giá trị duy nhất đó là màu của tất cả các

điểm thuộc về đường biên.

Bắt đầu từ điểm nằm bên trong vùng tô, ta sẽ kiểm tra các điểm lân cận của nó đã được tô màu hay có phải là điểm biên hay không, nếu không phải là điểm đã tô và không phải là điểm biên ta sẽ tô màu nó

Quá trình này được lặp lại cho tới khi nào không còn tô được điểm nào nữa thì dừng Bằng cách này, toàn bộ

các điểm thuộc vùng tô được kiểm tra và sẽ được tô hết.

Các bước chính