[영상 처리] 컬러 모델 ( RGB, CMY, HSI )간의 관계와 변환

컬러 모델 색을 표현하고자 하는 방식이라 할 수 있습니다.

대표적으로 RGB, CMY, HSI가 있습니다.

RGB 컬러 모델

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RGB 컬러 모델은 빨강, 초록, 파랑이라는 3가지 색상 값을 이용해서 색을 표현합니다.

색을 혼합할수록 색이 밝아지는 가산체계(Additive System)을 사용합니다.

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1) RGB를 같은 비율로 혼합 → 가장 밝은 흰색

Red(1, 0, 0) + Green(0, 1, 0) + Blue(0, 0, 1) = White(1, 1, 1)

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2) 빨강색 + 초록색 → 노란색

Red(1, 0, 0) + Green(0, 1, 0) = Yellow(1, 1, 0)

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3) 초록색 + 파란색 → 청록색

Green(0, 1, 0) + Blue(0, 0, 1) = Cyan(0, 1, 1)

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4) 파란색 + 빨강색 → 자홍색

Red(1, 0, 0) + Blue(0, 0, 1) = Magenta(1, 0, 1)

CMY 컬러 모델

CMY 컬러 모델은 청록(Cyan), 자홍(Magenta), 노랑(Yellow) 이 3가지 색상 값을 이용해서 색을 표현합니다.

RGB 컬러 모델에서 대각선으로 마주보는 색으로 표현하는 것입니다.

RGB와 다른 점은 3가지 색을 모두 혼합하면 가장 어두운 검정색이 나오는 감산체계(Subtractive System)를 사용합니다.

RGB와 CMY와의 관계

RGB 컬러 모델과는 반대에 공간에 위치하는 CMY 컬러 모델은 보색(Complement) 관계를 형성합니다.

청록색 - 빨강색, 자홍색 - 노랑색, 노랑색 - 파랑색은 모두 보색 관계입니다.

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보색 관계이기 때문에 두 컬러 모델간의 변환이 가능합니다.

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1) RGB → CMY ( CMY = 1 - RGB )

2) CMY → RGB ( RGB = 1 - CMY )

HSI 컬러 모델

이렇게 RGB와 CMY간의 관계를 보았습니다.

하지만, 이 두 컬러 모델은 다른 영상 처리 응용에 한계가 있습니다.

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1) RGB 컬러 요소들의 상호 관계가 너무 커서 특정 색상만 분리가 어렵다

2) RGB와 CMY 컬러 모델은 디스플레이 장치와 인쇄장치용으로 사용하기 위해 만들었다

3) HSI 모델은 사용자가 더 쉽게 색을 지정할 수 있게 한다

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HSI 컬러 모델은 색상, 채도, 명도로 구분하는 컬러 공간입니다.

인간 시각 시스템과 유사하다는 장점으로 영상 처리에 유용하게 사용됩니다.

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1) 색상(Hue)

- '빨주노초파남보' 등과 같은 다른 색과 구별 될 수 있는 색의 명칭이나 색의 특성, 색의 구분, 순수색(Pure Color)

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아래는 색상을 변환한 결과입니다.

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2) 채도 (Saturation)

- 색을 표현할 때 '연하다', '진하다', '탁하다' 등과 같은 정도를 나타냄

- 흰색과 순수색의 혼합 비율(0 ~ 100%)을 의미

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아래는 채도를 변환한 결과입니다.

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3) 명도 (Intensity)

- 색의 밝고 어두움의 정도인 명암(明暗)을 표현

RGB와 HSI의 관계

마찬가지로, RGB 컬러 모델에서 HSI 컬러 모델로 변환이 가능합니다.

아래는 변환 공식이자, HSI 컬러 모델을 구하는 공식입니다.

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채도를 구하는 공식을 유심히 보면, RGB 값이 모두 같으면 채도는 0이됩니다.

채도가 0이면 무채색이라고 표현합니다. 즉, 색상 값을 정할 수가 없게 됩니다.

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하지만, 색상과 채도 값에 관계없이 독립적인 영상의 명도를 분리할 수 있습니다.

흑백 영상 처리의 경우, 히스토그램 연산, 명도 변환, 회선 등에 주로 사용됩니다.

컬러 영상 처리의 경우, 인간 시각시스템 특성과 유사합니다.