Bài viết nhằm tìm hiệu về màu RGB của hình ảnh kỹ thuật số, phương pháp chuyển đổi hình ảnh kỹ thuật số RGB thành hình ảnh xám và chạy thức nghiệm phương pháp chuyển đổi hình ảnh RGB thành hình ảnh xám.

1. Giới thiệu

Hình ảnh kỹ thuật số là một hình ảnh bao gồm các phần tử hình ảnh, còn được gọi là pixel, mỗi phần tử có số lượng biểu diễn số hữu hạn, rời rạc cho cường độ hoặc mức xám của nó, là đầu ra từ các chức năng hai chiều của nó được cung cấp làm đầu vào bởi các tọa độ không gian của nó được biểu thị bằng x, y tương ứng trên trục x và trục y. Tùy thuộc vào độ phân giải hình ảnh được cố định, nó có thể thuộc loại vector hoặc raster [1].

Xử lý ảnh kỹ thuật số là việc sử dụng máy tính kỹ thuật số để xử lý ảnh kỹ thuật số thông qua một thuật toán. Là một tiểu thể loại hoặc lĩnh vực xử lý tín hiệu số, xử lý hình ảnh kỹ thuật số có nhiều ưu điểm hơn so với xử lý hình ảnh tương tự. Nó cho phép áp dụng nhiều thuật toán hơn cho dữ liệu đầu vào và có thể tránh được các vấn đề như tích tụ nhiễu và biến dạng trong quá trình xử lý. Vì hình ảnh được xác định trên hai chiều (có lẽ nhiều hơn) nên quá trình xử lý hình ảnh kỹ thuật số có thể được mô hình hóa dưới dạng các hệ thống đa chiều. Sự ra đời và phát triển của xử lý ảnh số chủ yếu chịu tác động của ba yếu tố: thứ nhất, sự phát triển của máy tính; thứ hai, sự phát triển của toán học (đặc biệt là sự ra đời và hoàn thiện lý thuyết toán học rời rạc); thứ ba, nhu cầu về một loạt các ứng dụng trong môi trường, nông nghiệp, quân sự, công nghiệp và khoa học y tế đã tăng lên [2].

2. Mô hình màu

Mô hình màu là một mô hình toán học trừu tượng mô tả cách các màu có thể được biểu diễn dưới dạng một bộ số. Các mô hình màu thường có thể được mô tả bằng hệ tọa độ và mỗi màu trong hệ được biểu thị bằng một điểm duy nhất trong không gian tọa độ.

Đối với một mô hình màu nhất định, để diễn giải một bộ hoặc bộ tứ dưới dạng màu, chúng ta có thể xác định một bộ quy tắc và định nghĩa được sử dụng để hiệu chỉnh và tạo màu chính xác, tức là hàm ánh xạ. Một không gian màu xác định sự kết hợp cụ thể của các mô hình màu và chức năng ánh xạ. Việc xác định không gian màu sẽ tự động xác định mô hình màu liên quan [3].

RGB: Mô hình màu RGB lưu trữ các giá trị riêng lẻ cho màu đỏ, lục và lam. Với không gian màu dựa trên mô hình màu RGB, ba màu gốc được cộng lại với nhau để tạo ra các màu từ trắng hoàn toàn đến đen hoàn toàn [3].

Hình 1. không gian màu RGB.

Không gian màu RGB được liên kết với thiết bị. Do đó, các máy quét khác nhau nhận được dữ liệu hình ảnh có màu sắc khác nhau khi quét cùng một hình ảnh; các màn hình khác nhau có kết quả hiển thị màu khác nhau khi hiển thị cùng một hình ảnh [3].

3. Chuyển đổi màu RGB to grayscale

Có một số phương pháp thường được sử dụng để chuyển đổi hình ảnh RGB thành hình ảnh thang độ xám, chẳng hạn như phương pháp trung bình và phương pháp trọng số [4].

3.1. Phương pháp trung bình

Từ [5] ta có, phương thức Trung bình lấy giá trị trung bình của R, G và B làm giá trị thang độ xám.

3.2. Phương pháp trọng số

Từ [5] ta có, phương pháp trọng số, còn được gọi là phương pháp độ sáng, cân màu đỏ, lục và lam theo bước sóng của chúng.

4. Kết quả thức nghiệm

4.1. Phương pháp trung bình

4.2. Phương pháp trọng số

4. So sánh phương pháp trung bình và phương pháp trọng số

Kết quả nhận được tử hai phương pháp là xuật hiện hình ảnh xám. Mà kết quả của hai phương pháp xuật ra bằng hai dữ liệu đầu vào giống thì có một kết quả giống nhau và một kết quả khác nhau.

Phương pháp trung bình hình ảnh của kết quả 2 là khá đen hơn kết quả 4 của phương pháp trọng số. Vì phương pháp trung bình lấy giá trị trung bình của ba màu, ba màu khác nhau có ba bước sóng khác nhau và có đóng góp riêng của chúng trong việc hình thành hình ảnh. Phương pháp trung bình lấy 33% đỏ, 33% xanh lục, 33% xanh dương; ta đang chiếm 33% của mỗi phần, điều đó có nghĩa là mỗi phần đều có đóng góp như nhau trong hình ảnh [5].

Bằng phương pháp trọng số hình ảnh là sáng hơn. Vì màu đỏ có nhiều bước sóng hơn trong cả ba màu và xanh lá cây là màu không chỉ có bước sóng nhỏ hơn màu đỏ mà xanh lá cây là màu mang lại hiệu ứng dịu mắt hơn. Điều đó có nghĩa là chúng ta phải giảm sự đóng góp của màu đỏ và tăng sự đóng góp của màu xanh lá cây, và đặt sự đóng góp của màu xanh dương vào giữa hai màu này. Phương pháp trọng số màu đỏ đã đóng góp 30%, Màu xanh lá cây đã đóng góp 59%, lớn hơn trong cả ba màu và màu xanh dương đã đóng góp 11%, cả ba màu có đóng góp khác nhau [5].

5. Kết luận

Trong quá trình tìm hiệu về màu RGB của hình ảnh kỹ thuật số tác giả đã được hoàn thành, và nhận được những kiến thức cơ bản của màu RGB của hình ảnh kỹ thuật số, nhận được 2 phương pháp cơ bản chuyển đổi hình ảnh RGB thành hình ảnh thang độ xám. Đã thức nghiệm thành công 2 phương pháp chuyển đổi hình ảnh RGB thành hình ảnh thang độ xám.

Tài liệu tham khảo

[1]. https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_image

[2]. https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_image_processing#History

[3]. https://en.wikipedia.org/wiki/Color_model#Tristimulus_color_space

[4]. https://en.wikipedia.org/wiki/Color_space

[5]. https://www.tutorialspoint.com/dip/grayscale_to_rgb_conversion.htm