MATLABによる画像・映像処理2 - Sophia

MATLAB による画像・映像処理２

目的

カラー画像処理と映像のサンプリン グについて理解する

カラー画像の輝度と色差成分の分離

カラー画像の成分の表現方法として、

様々な方式が提案され、利用されている。

ここでは、画像・映像の符号化において よく用いられている

YCbCr

YCbCr 方式への変換

RGB

      (1)   

ここで、示した係数は JPEG で用いられているものである。 

Y 成分は輝度成分、Cb 成分は青−黄成分の青らしさ、Cr 成分は赤−緑成分の赤らしさを示している。

CbY

Cr = 0.299 0.587 0.114

−0.169 −0.331 0.5 0.5 −0.419 0.081

RG

B + 0 128128

YC ｂ Cr カラーから RGB カラーへの変換

YCbCr

RGB

      (2)   

  RGB から YCｂCr への変換 

関数名    rgb2ycbcｒ(ｒｇｂ画像変数名） 

  YCｂCr から RGB への変換 

    関数名    ycbcｒ2rgb(ycbcr 画像変数名） 

R G

B = 1 0 1.402

1 −0.344 −0.714

1 1.772 0

Cb − Y 128

Cr − 128

YCbCr カラーと RBG カラー画像

次のプログラムは、

RGB

F

み、先の変換により

YCbCr

H

Y

1

RGB

このとき、

Y

H(:,:,1)

Cb

H(:,:,2)

Cr

H(:,:,3)

このプログラム中で、

RGB

色変換のプログラム（例２−１）

F=imread(‘color?.bmp');

H=rgb2ycbcr(F);

figure(1);

subplot(2,2,1); imshow(F);

subplot(2,2,2); imhist(F(:,:,1));

subplot(2,2,3); imhist(F(:,:,2));

subplot(2,2,4); imhist(F(:,:,3));

HL=H;

HL(:,:,1)=lowRes2(H(:,:,1), 4);

FL=ycbcr2rgb(HL);

figure(2);

subplot(2,2,1); imshow(FL);

subplot(2,2,2); imhist(FL(:,:,1));

subplot(2,2,3); imhist(FL(:,:,2));

subplot(2,2,4); imhist(FL(:,:,3));

提出課題５

指定された

RGB カラー画像 F

YCbCr 方式のカ

ラー画像 H

Cb, Cr 成分の解像度を４分の 1 にした画像 HL

HL の RGB 変換画像 FL

このとき、

kadai5_1

FL と、 HL のヒストグラムを

また、オリジナル画像

F

R 成分と B 成分について解像度を４ 分の 1 に変更した画像 FL2

kadai5_2 として、 FL2 と

HL2 （ FL を Yc ｂ Cr 成分に変換したもの）の各成分のヒストグラム表示 したものを提出しなさい。

解像度の変更には、関数

lowRes2

subplot

2

2

kadai*_*

※参考 例２−１

映像の表現

映像は、モノクロ、またはカラー画像を 一定の時間間隔でサンプリングした画像 の集まりとして表現される。

各々の画像はフレームと呼ばれ、映画 では

24

/

TV

30

/

したがって、映像の属性を示すパラメー タは、次のように与えられる。

映像の属性

フレーム数：

F

フレームレート：

1

M

N

色成分： モノクロ画像の

1

RGB

3

記録用

8

uint8

256

0

255

演算用 倍精度浮動小数点数表現（

double

0

1.0

MATLAB における映像表現

ムービー方式においては、映像は、モノクロ 画像、または

RGB

cdata

映像の変数名を

M

M(1), M(2), …, M(F)

M(f)

M(f).cdata

M(f).cdata(i,j)

RGB

M(f).cdata

i,j,k)

(i,j)

k

RGB

映像の入力と表示

映像の読み込み

aviread(

aviinfo(

movie(

フレームの画像への変換

frame2im(

)

im2frame(

)

構造体による映像の表現

構造体の作成 フィールド名 フィールドの値

M=struct(‘cdata’,uint8(zeros(128,128,3)),

‘colormap’, uint8(zeros(0))), ;

フレームの作成 第２フィールド名 第２フィールドの値

M(1).cdata(:,:,1)=255;

M(1:15)=M(1); 1

15

M(16).cdata(:,:,2)=255;

M(16:30)=M(16); 16

30

M(31).cdata(:,:,3)=255;

M(31:45)=M(31); 31

45

映像の表示 表示回数

movie(M,2,15);

配列名 フレームレート

映像のコピーと表示

・映像のコピー

xterm

cp /thome/lct/lct-d189/image/mother.avi mother.avi

・映像の表示

matlab

M=aviread(‘mother.avi’);

movie( M,1,15);

画像変数名 表示回数 フレームレート

映像の属性の表示例

コマンド

Minfo=aviinfo(‘mother.avi’)

Minfo =

Filename: ‘mother.avi' FileSize: 11410944

FileModDate: '06-Apr-2010 12:43:45' NumFrames: 150

FramesPerSecond: 15 Width: 176

Height: 144

ImageType: 'truecolor'

VideoCompression: 'none' Quality: 0

NumColormapEntries: 0

時間サンプリング削減関数 lowFrm

次に示す関数は連続する２フレームごと に後のフレームの画素値を先のフレーム の値に置き換えることにより、実質的に時 間サンプリング・レートを

2

1

ファイル名は

lowFrm.m

時間軸のサンプルレートの変更（例

2-2

function ML=lowFrm(M) ML=M;

s=size(M); fn=s(2); %s(2)

for f=1:2:fn % for

picture=M(f).cdata;

for i=f+1:f+2-1 if i<=fn

ML(i).cdata=picture;

end end

end end

時間サンプリングの変更（例２−３）

次のプログラムは、ファイル名

sampleMovie.avi

lowFrm

2

1

このとき、表示のフレーム・レートは入力画 像と同じにする。

時間軸のサンプルレートの変更（例２−３）

V=aviread(‘mother.avi ');

VL=lowFrm(V);

figure(1);

subplot(1,2,1) movie(V,1,15);

subplot(1,2,2);

movie(VL,1,15);

提出課題６

関数

lowFrm

を実質的に k 分の１にする関数 lowFrm2(M,k)

そして、指定された映像

V

lowFrm2

を用いて時間軸のサンプルレートを実質的に

2 分の 1

4 分の１、

8 分の１にした映像を変数 VL2

VL4

VL8

ubplot

2

2

V

VL2

VL4

VL8

提出物として、作成したプログラム

kadai6 と関数 lowFrm ２の m ファイル ( 拡張子を txt とする）をメールで送りなさい。

※ txt

save as

All

files