CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ẢNH SỐ
2. Các thuật toán về lập bảng chỉ số
Màu chỉ số được giới hạn trong 256 màu, 256 màu này được lấy từ tập 16,7 triệu trong 24 bit màu. Mỗi màu được sử dụng là một bộ 24 bit giá trị RGB.
Mỗi một file ảnh màu sẽ bao gồm bảng màu riêng của nó, đó là một danh sách 256 màu đã được chọn (hay 16 màu trong một bảng màu nhỏ hơn).
Các bức ảnh được gọi là ảnh màu chỉ số vì dữ liệu ảnh màu thực tế đối với từng pixel là các chỉ số nằm bên trong bảng màu này. Mỗi một dữ liệu của pixel là một số xác định một màu chỉ số. Chẳng hạn “màu số 82”, thì trong đó 82 là chỉ số trong bảng màu, và màu thứ 82 trong danh sách màu. Chúng ta sẽ tìm hiểu các bảng màu để biết có những màu nào trong đó. Bảng màu được lưu trữ cùng với file ảnh.
Chỉ số được đặc trưng là 4 bit giá trị (16 màu) hoặc 8 bit giá trị (256 màu) cho từng pixel, mục đích đặt ra là giảm đi khả năng lưu trữ một cách đáng kể so với việc lưu trữ 24 bit màu của mỗi pixel. Tuy nhiên, một số 8 bit chỉ bao gồm một số giá trị từ 0 đến 255, do vậy, chỉ có 256 màu được thể hiện trong bảng màu. Kích trước của hầu hết các file ảnh đồ họa có thể được giới hạn trong việc sử dụng 16 màu, nghĩa là chỉ sử dụng 4 bit màu chỉ số, giảm đi một nửa.
Một file ảnh cũng có thể bao gồm bảng màu, đây là bảng của 24 bit màu đã được chọn, hoặc 3 byte của bộ màu RGB cho mội màu trong bảng màu (768 byte cho 256 màu).
Màu RGB đầu tiên trong bảng màu có chỉ số là 0, màu thứ hai trong bảng màu có chỉ số là 1…và cứ tiếp tục như vậy cho đến tối đa là 256 màu trong bảng màu. Các file chỉ số lưu trữ 24 bit cho từng bảng màu, nhưng không phải đối với từng pixel. Mỗi pixel chỉ lưu trữ hoặc 4 bit dữ liệu, hoặc 8 bit dữ liệu để xác định bảng màu nào được sử dụng.
Các chương trình xư lý ảnh sẽ đưa ra được bảng màu cho các ảnh chỉ số, và có thể xác định các màu chỉ số.
Có nhiều cách khác nhau để tạo bảng màu, các cách chọn bảng màu ảnh hưởng đáng kể đến bức ảnh.
Phương pháp để chuyển ảnh 24bit màu về ảnh chỉ số
Có một số phương pháp để chuyển về màu chỉ số. Có hai cách được chọn đó là, xác định bảng chỉ số của màu và đồng là cách chọn làm sao để rung động hoặc để thể hiện màu ngoài bảng màu.
Các bảng chỉ số này được tạo từ các màu đặc trưng của 256 màu trong bức ảnh xác định. Bức ảnh gradient dưới đây được chuyển dần từ đỏ sang trắng.
Gần đây, một số máy tính giá rẻ chỉ có thể hiển thị một cách đồng thời bảng màu 256 màu. Tuy nhiên, bảng màu này có thể thường được chọn từ các gam màu lớn. Phương pháp lập bảng hoạt động bằng cách chọn ra một bảng với sự hiển thị tốt nhất của một bức ảnh phức tạp [1,2,3,4]. Phương pháp này mang lại các kết quả chất lượng cao. Nhưng không cho phép hiển thị đồng thời các ahr phức tạp vì mỗi bảng màu của từng ảnh là khác nhau, do đó bảng màu kết hợp của những bức ảnh phức tạp nói chung là rất lớn.
Mục đích của phần này là để tận dụng phương pháp lượng tử hóa véc tơ nhằm tạo ra một bảng màu.
Thuật toán
Trước hết ta tạo biểu đồ dữ liệu. Biểu đồ tỉ lệ của mỗi ảnh được tính như sau:
- Bước tính Loga:
( , ) ln( ( , ))k
k x y x y
i ⇐ ρ trong đó: k= 1..3.
- Bước lấy vi phân:
+ Vi phân theo Laplace:
( , ) 2k( , )
k x y i x y
d ⇐ ∇ k=1..3
+ Vi phân theo Laplace của Gauss:
( , ) 2 * ( , )k
k x y G i x y
d ⇐ ∇ k=1..3
+ 4 đạo hàm theo hướng:
, ( , ) m k( , )
m k x y i x y
d ⇐ ∇ k=1..3, m=1..4 ( trong đó, m là các chỉ số chỉ hướng) - Bước lập biểu đồ:
+ Theo Laplace hoặc Laplace của Gauss:
1 2
, 3
( , ) 1 if ( , ) ( , , )
( , ) 0
x y
d x y i d x y j H i j k z
d x y k
⎧ = ⎫
⎪ = ⎪
⎪ ⎪
⇐ = ⎨⎪ = ⎬⎪
⎪ ⎪
⎩ ⎭
∑
+ Theo 4 đạo hàm:
,1
4 ,2
1 , ,3
( , ) 1 if ( , ) ( , , )
( , ) 0
m m
m x y m
d x y i d x y j
H i j k z
d x y k
=
⎧ = ⎫
⎪ = ⎪
⎪ ⎪
⇐ = ⎨⎪ = ⎬⎪
⎪ ⎪
⎩ ⎭
∑ ∑
Biểu đồ dữ liệu và biểu đồ tỉ lệ dữ liệu được thiết lập đối với tập các phần tử đã biết. Nó được sử dụng để nhận biết một trường hợp của những ảnh mới này. Biểu đồ dữ liệu của ảnh mới được tính toán và sau đó được phân chia theo từng dạng của biểu đồ của cơ sở dữ liệu. Việc phân chia biểu đồ được thực hiện phụ thuộc vào bước 1.
Các bước 1 và 2 chỉ được dùng để mô tả các quá trình tính toán độc lập.
logarith trong bước 1 có thể lấy trong bảng dữ liệu từ phần cứng, các toán tử đạo hàm của bước 2 có thể được bổ xung như một phép lặp. Một giả thiết ẩn trong phương pháp biểu đồ màu là các màu phải được xuất hiện với cùng khả năng như nhau. Sự phân bố không thay đổi về màu sắc đã được sử dụng, tuy nhiên, một sự phân bổ có thay đổi đối với biểu đồ tỉ lệ cần phải
được điều chỉnh. Ví dụ, cho các màu trong một lớp đơn cảm biến, là các số nguyên trong khoảng [1,3]. Nếu các màu là gần giống nhau thì các tỉ lệ sau đây sẽ xuất hiện với khả năng bằng nhau:
1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Rõ ràng, các tỉ lệ gần với 1 nhiều hơn là các tỉ lệ gần với 3.
Giả sử rằng các màu phân phối đều nhau