Farberkennung

[Karsten Schulz]

Hallo,

die Farbbestimmung in der Bildverarbeitung ist nicht gänztlich
trivial. Es unterliegt den Sinnen des Betrachters wie Farben
wahrgenommen werden. Die Teilabstände (rgb) zu einer Messfarbe(rgb)
also deren Klassifizierung nach Farbnahmen kann z.B.
mit einr Intesitäts -Abstandsmessung der Anteile Rot,Grün,Blau
durch die summe seiner Quadrate zu einer neutralen Ebene
gemessen werden zb. Null oder 128 bzw. 255. letzter Wert
bezeichnet die maximale Intensität im Computermodell.

Eine Möglichkeit der Farbklassifizierung kann also über
die Zuordnung nach Klassen erfolgen.

Beispiel:

Code Auswählen Erweitern


COLORNAME coldata[] = {
{ { "aliceblue" }, { "eisfarben" }, 0x00f0f8ff, 240, 248, 255 },
{ { "antiquewhite" }, { "Antikweiß" }, 0x00faebd7, 250, 235, 215 },
{ { "aqua" }, { "Wasser" }, 0x0000ffff, 0, 255, 255 },
{ { "aquamarine" }, { "Aquamarinblau" }, 0x007fffd4, 127, 255, 212 },
{ { "azure" }, { "Himmelblau" }, 0x00f0ffff, 240, 255, 255 },
{ { "beige" }, { "Beige" }, 0x00f5f5dc, 245, 245, 220 },
{ { "bisque" }, { "Biskuit" }, 0x00ffe4c4, 255, 228, 196 },
{ { "black" }, { "Schwarz" }, 0x00000000, 0, 0, 0 },
{ { "blanchedalmond" }, { "Mandelweiß" }, 0x00ffebcd, 255, 235, 205 },
{ { "blue" }, { "Blau" }, 0x000000ff, 0, 0, 255 },
{ { "blueviolet" }, { "Blauviolett" }, 0x008a2be2, 138, 43, 226 },
{ { "brown" }, { "Braun" }, 0x00a52a2a, 165, 42, 42 },
{ { "burlywood" }, { "Gelbbraun" }, 0x00deb887, 222, 184, 135 },
{ { "cadetblue" }, { "Kadettenblau" }, 0x005f9ea0, 95, 158, 160 },
{ { "chartreuse" }, { "Hellgrün" }, 0x007fff00, 127, 255, 0 },
{ { "chocolate" }, { "Schokolade" }, 0x00d2691e, 210, 105, 30 },
{ { "coral" }, { "Koralle" }, 0x00ff7f50, 255, 127, 80 },
{ { "cornflowerblue" }, { "Kornblumenblau" }, 0x006495ed, 100, 149, 237 },
{ { "cornsilk" }, { "Mais" }, 0x00fff8dc, 255, 248, 220 },
{ { "crimson" }, { "Karmesinrot" }, 0x00dc143c, 220, 20, 60 },
{ { "cyan" }, { "Türkis" }, 0x0000ffff, 0, 255, 255 },
{ { "darkblue" }, { "Dunkelblau" }, 0x0000008b, 0, 0, 139 },
{ { "darkcyan" }, { "Dunkeltürkis" }, 0x00008b8b, 0, 139, 139 },
{ { "darkgoldenrod" }, { "dunkle Goldrutenfarbe" }, 0x00b8860b, 184, 134, 11 },
{ { "darkgreen" }, { "Dunkelgrün" }, 0x00006400, 0, 100, 0 },
{ { "darkgrey" }, { "Dunkelgrau" }, 0x00a9a9a9, 169, 169, 169 },
{ { "darkkhaki" }, { "Dunkelkhaki" }, 0x00bdb76b, 189, 183, 107 },
{ { "darkmagenta -Dunkelmagenta" }, 0x008b008b, 139, 0, 139 },
{ { "darkolivegreen" }, { "dunkles Olivgrün" }, 0x00556b2f, 85, 107, 47 },
{ { "darkorange" }, { "dunkles Orange" }, 0x00ff8c00, 255, 140, 0 },
{ { "darkorchid" }, { "dubkle Orchidee" }, 0x009932cc, 153, 50, 204 },
{ { "darkred" }, { "Dunkelrot" }, 0x008b0000, 139, 0, 0 },
{ { "darksalmon" }, { "dunkle Lachsfarbe" }, 0x00e9967a, 233, 150, 122 },
{ { "darkseagreen" }, { "dunkles Seegrün" }, 0x008fbc8f, 143, 188, 143 },
{ { "darkslateblue" }, { "dunkles Schieferblau" }, 0x00483d8b, 72, 61, 139 },
{ { "darkslategrey" }, { "dunkles Schiefergrau" }, 0x002f4f4f, 47, 79, 79 },
{ { "darkturquoise" }, { "Dunkeltürkis" }, 0x0000ced1, 0, 206, 209 },
{ { "darkviolet" }, { "Dunkelvilolett" }, 0x009400d3, 148, 0, 211 },
{ { "deeppink" }, { "Tiefrosa" }, 0x00ff1493, 255, 20, 147 },
{ { "deepskyblue" }, { "tiefes Himmelblau" }, 0x0000bfff, 0, 191, 255 },
{ { "dimgrey" }, { "Dunkelgrau" }, 0x00696969, 105, 105, 105 },
{ { "dodgerblue -Persenningblau" }, 0x001e90ff, 30, 144, 255 },
{ { "firebrick" }, { "Backstein" }, 0x00b22222, 178, 34, 34 },
{ { "floralwhite" }, { "Blütenweiß" }, 0x00fffaf0, 255, 250, 240 },
{ { "forestgreen" }, { "Waldgrün" }, 0x00228b22, 34, 139, 34 },
{ { "fuchsia" }, { "Fuchsie" }, 0x00ff00ff, 255, 0, 255 },
{ { "gainsboro" }, { "Gainsboro" }, 0x00dcdcdc, 220, 220, 220 },
{ { "ghostwhite" }, { "Geisterweiß" }, 0x00f8f8ff, 248, 248, 255 },
{ { "gold" }, { "Gold" }, 0x00ffd700, 255, 215, 0 },
{ { "goldenrod" }, { "Goldrute" }, 0x00daa520, 218, 165, 32 },
{ { "gray " }, { "Grau" }, 0x00808080, 128, 128, 128 },
{ { "green" }, { "Grün" }, 0x00008000, 0, 128, 0 },
{ { "greenyellow" }, { "Grüngelb" }, 0x00adff2f, 173, 255, 47 },
{ { "grey" }, { "Grau" }, 0x00808080, 128, 128, 128 },
{ { "honeydew" }, { "Honigmelone" }, 0x00f0fff0, 240, 255, 240 },
{ { "hotpink" }, { "leuchtendes Rosa" }, 0x00ff69b4, 255, 105, 180 },
{ { "indianred" }, { "Indischrot" }, 0x00cd5c5c, 205, 92, 92 },
{ { "indigo" }, { "Indigo" }, 0x004b0082, 75, 0, 130 },
{ { "ivory" }, { "Elfenbein" }, 0x00fffff0, 255, 255, 240 },
{ { "khaki" }, { "staubfarben" }, 0x00f0e68c, 240, 230, 140 },
{ { "lavender" }, { "Lavendel" }, 0x00e6e6fa, 230, 230, 250 },
{ { "lavenderblush" }, { "- Lavendelrosa" }, 0x00fff0f5, 255, 240, 245 },
{ { "lawngreen" }, { "Rasengrün" }, 0x007cfc00, 124, 252, 0 },
{ { "lemonchiffon" }, { "Chiffongelb" }, 0x00fffacd, 255, 250, 205 },
{ { "lightblue" }, { "Hellblau" }, 0x00add8e6, 173, 216, 230 },
{ { "lightcoral" }, { "helles Korallenrot" }, 0x00f08080, 240, 128, 128 },
{ { "lightcyan" }, { "helles Cyan" }, 0x00e0ffff, 224, 255, 255 },
{ { "lightgoldenrodyellow" }, { "helles Goldrutengelb" }, 0x00fafad2, 250, 250, 210 },
{ { "lightgray" }, { "Hellgrau" }, 0x00d3d3d3, 211, 211, 211 },
{ { "lightgreen" }, { "Hellgrün" }, 0x0090ee90, 144, 238, 144 },
{ { "lightgrey -Hellgrau" }, 0x00d3d3d3, 211, 211, 211 },
{ { "lightpink" }, { "Hellrosa" }, 0x00ffb6c1, 255, 182, 193 },
{ { "lightsalmon" }, { "helle Lachsfarbe" }, 0x00ffa07a, 255, 160, 122 },
{ { "lightseagreen" }, { "helles Seegrün" }, 0x0020b2aa, 32, 178, 170 },
{ { "lightskyblue" }, { "helles Himmelblau" }, 0x0087cefa, 135, 206, 250 },
{ { "lightslategrey" }, { "helles Schiefergrau" }, 0x00778899, 119, 136, 153 },
{ { "lightsteelblue" }, { "helles Stahlblau" }, 0x00b0c4de, 176, 196, 222 },
{ { "lightyellow" }, { "Hellgelb" }, 0x00ffffe0, 255, 255, 224 },
{ { "lime" }, { "Limone" }, 0x0000ff00, 0, 255, 0 },
{ { "limegreen" }, { "Limonengrün" }, 0x0032cd32, 50, 205, 50 },
{ { "linen" }, { "Leinen" }, 0x00faf0e6, 250, 240, 230 },
{ { "magenta" }, { "Magenta" }, 0x00ff00ff, 255, 0, 255 },
{ { "black" }, { "Schwarz" }, 0x00000000, 0, 0, 0 },
{ { "red maroon" }, { "rot Kastanie" }, 0x00800000, 128, 0, 0 },
{ { "maroon" }, { "Kastanie" }, 0x00500000, 80, 0, 0 },
{ { "dark maroon" }, { "dunkel Kastanie" }, 0x001E0000, 30, 0, 0 },
{ { "mediumaquamarine" }, { "mittleres Aquamarin" }, 0x0066cdaa, 102, 205, 170 },
{ { "mediumblue" }, { "mittleres Blau" }, 0x000000cd, 0, 0, 205 },
{ { "mediumorchid" }, { "mittlere Orchedee" }, 0x00ba55d3, 186, 85, 211 },
{ { "mediumpurple" }, { "mittleres Violett" }, 0x009370db, 147, 112, 219 },
{ { "mediumseagreen" }, { "mittleres Seegrün" }, 0x003cb371, 60, 179, 113 },
{ { "mediumslateblue" }, { "mittleres Schieferblau" }, 0x007b68ee, 123, 104, 238 },
{ { "mediumspringgreen" }, { "mittleres Frühlingsgrün" }, 0x0000fa9a, 0, 250, 154 },
{ { "mediumturquoise" }, { "mittlere Türkis" }, 0x0048d1cc, 72, 209, 204 },
{ { "mediumvioletred" }, { "mittleres Violettrot" }, 0x00c71585, 199, 21, 133 },
{ { "midnightblue" }, { "Mitternachtsblau" }, 0x00191970, 25, 25, 112 },
{ { "mintcream" }, { "cremige Minze" }, 0x00f5fffa, 245, 255, 250 },
{ { "mistyrose" }, { "Altrosa" }, 0x00ffe4e1, 255, 228, 225 },
{ { "moccasin" }, { "Mokassin" }, 0x00ffe4b5, 255, 228, 181 },
{ { "navajowhite" }, { "Navajoweiß" }, 0x00ffdead, 255, 222, 173 },
{ { "navy" }, { "Marinenblau" }, 0x00000080, 0, 0, 128 },
{ { "oldlace" }, { "alte Spitze" }, 0x00fdf5e6, 253, 245, 230 },
{ { "olive" }, { "Olivgrün" }, 0x00808000, 128, 128, 0 },
{ { "olivedrab " }, { "Olivgraubraun" }, 0x006b8e23, 107, 142, 35 },
{ { "orange" }, { "Orange" }, 0x00ffa500, 255, 165, 0 },
{ { "orangered" }, { "Orangerot" }, 0x00ff4500, 255, 69, 0 },
{ { "orchid" }, { "Orchidee" }, 0x00da70d6, 218, 112, 214 },
{ { "palegoldenrod" }, { "blasse Goldrutenfarbe" }, 0x00eee8aa, 238, 232, 170 },
{ { "palegreen" }, { "Blassgrün" }, 0x0098fb98, 152, 251, 152 },
{ { "paleturquoise" }, { "Blasstürkis" }, 0x00afeeee, 175, 238, 238 },
{ { "palevioletred" }, { "blasses Violettrot" }, 0x00db7093, 219, 112, 147 },
{ { "papayawhip" }, { "Papayacreme" }, 0x00ffefd5, 255, 239, 213 },
{ { "peachpuff" }, { "Pfirsich" }, 0x00ffdab9, 255, 218, 185 },
{ { "peru -Peru" }, 0x00cd853f, 205, 133, 63 },
{ { "pink" }, { "Rosa" }, 0x00ffc0cb, 255, 192, 203 },
{ { "plum" }, { "Pflaume" }, 0x00dda0dd, 221, 160, 221 },
{ { "powderblue" }, { "Taubenblau" }, 0x00b0e0e6, 176, 224, 230 },
{ { "purple" }, { "Violett" }, 0x00800080, 128, 0, 128 },
{ { "red" }, { "Rot" }, 0x00ff0000, 255, 0, 0 },
{ { "rosybrown" }, { "rosiges Braun" }, 0x00bc8f8f, 188, 143, 143 },
{ { "royalblue" }, { "Königsbalu" }, 0x004169e1, 65, 105, 225 },
{ { "saddlebrown" }, { "Sattelbraun" }, 0x008b4513, 139, 69, 19 },
{ { "lightbrown" }, { "leichtes braun" }, 0x00556b2f, 100, 90, 33 },
{ { "salmon" }, { "lachsfarben" }, 0x00fa8072, 250, 128, 114 },
{ { "sandybrown" }, { "Sandbraun" }, 0x00f4a460, 244, 164, 96 },
{ { "seagreen" }, { "Seegrün" }, 0x002e8b57, 46, 139, 87 },
{ { "seashell" }, { "Muschel" }, 0x00fff5ee, 255, 245, 238 },
{ { "sienna" }, { "Siennaerde" }, 0x00a0522d, 160, 82, 45 },
{ { "silver" }, { "SIlber" }, 0x00c0c0c0, 192, 192, 192 },
{ { "skyblue" }, { "Himmelblau" }, 0x0087ceeb, 135, 206, 235 },
{ { "slateblue" }, { "Schieferblau" }, 0x006a5acd, 106, 90, 205 },
{ { "slategrey" }, { "Schiefergrau" }, 0x00708090, 112, 128, 144 },
{ { "snow" }, { "Schneeweiß" }, 0x00fffafa, 255, 250, 250 },
{ { "springgreen" }, { "Frühlingsgrün" }, 0x0000ff7f, 0, 255, 127 },
{ { "steelblue" }, { "Stahlblau" }, 0x004682b4, 70, 130, 180 },
{ { "tan" }, { "hautfarben" }, 0x00d2b48c, 210, 180, 140 },
{ { "teal" }, { "Krickentengrün" }, 0x00008080, 0, 128, 128 },
{ { "thistle" }, { "Distel" }, 0x00d8bfd8, 216, 191, 216 },
{ { "tomato" }, { "Tomate" }, 0x00ff6347, 255, 99, 71 },
{ { "turquoise" }, { "Türkis" }, 0x0040e0d0, 64, 224, 208 },
{ { "violet" }, { "Veilchen" }, 0x00ee82ee, 238, 130, 238 },
{ { "wheat" }, { "Weizen" }, 0x00f5deb3, 245, 222, 179 },
{ { "white" }, { "Weiß" }, 0x00ffffff, 255, 255, 255 },
{ { "whitesmoke" }, { "rauchfarben" }, 0x00f5f5f5, 245, 245, 245 },
{ { "yellow" }, { "Gelb" }, 0x00ffff00, 255, 255, 0 },
{ { "yellowgreen" }, { "Gelbgrün" }, 0x009acd32, 154, 205, 50 },
{ { "unknow" }, { "unbekannt" }, 0x00, 0, 0, 0 }
};



Der Abstand einer gemessenen Farbe zu Null kann durch die Verwurzelung der
Bestandteile mäßig gut aufgelößt werden.

Dazu muß also eine Klassentabelle wie oben, durchlaufen werden um jeden
Eintrag mit dem Messwert zu realisieren.

Beispiel der Klassenfindung in einem Pseudocode:

Code Auswählen Erweitern


int ColorText::GetIndex(COLORREF rgb)
{
int b(GetBValue(rgb)), g(GetGValue(rgb)), r(GetRValue(rgb));

short bestidx  = 0;
double bestlen = 255;

for (register short n = 0; n < sizeof(coldata) / sizeof(coldata[0]); n++)
{
int rr(max(coldata[n].r,10)), gg(max(coldata[n].g,10)), bb(max(coldata[n].b,10));
double len = sqrt((double)

(r - rr) * (r - rr) +
(g - gg) * (g - gg) +
(b - bb) * (b - bb)

);

if (len < bestlen)
{
bestlen = len;
bestidx = n;
}
}

return bestidx;
}


Es wird also klar, desto mehr Klassen das Wissen hat, desto feiner wird die Farbbestimmung.

Leider kommt man als bald in Nöten. Selbst wenn man alle Früchte -farben und Pastelltöne
aufzählen würde, hat man nicht den Wortschatz um jede von Ihnen ausdrücken zu können:

http://www.srf.ch/wissen/fuenfmalklug/wie-viele-farben-sieht-der-mensch

Es wirkt also nicht nur die Frequenz und die Intensität sondern auch die Mischverhältnisse.
Schnell kommt man auf 20 Millionen thoretisch vom menschen wahrnehmbaren nuancen.

Eine verbesserter Methode zur abstands -Klassifizierung liefern Farbräume, die auch gern
3 Dimensional verrechnen lassen, es bietet sich offensichtlich an,
die Farben R,G.B in X Y Z zu präsentieren.

Eine Vereinfachung dieses Verfahrens kann jedoch eine sog. Farbscheibe wiedergeben.
Diese verält sich wie ein flacher Farbraum in der die Dimension Z zu einer Gemetrie
gewandelt wird, dem Kreis.

Geht man nun davon aus das der Kreis mit einem Farbverlauf gefüllt ist,kann man mit trigometrischen
Funktionen einen hypotetischen Farb-Radius erlangen. Die Farbscheibe liefert eine akzeptable Alternative
zum 3D Farbraum und der Massenklassifizierung.


Um einen trigometrischen Indikator zu erlangen kann folgene Winkeloperation ausgeführt werden.

Pseudocode:

Code Auswählen Erweitern


double ColorText::Angle(COLORREF rgb)
{
double fB(GetBValue(rgb)), fG(GetGValue(rgb)), fR(GetRValue(rgb));
double Angle = -1;
double da, db, dw;

if (fR > fB && fG >= fB)//Farbe liegt im Bereich zwischen Rot und Grün
{
da = fR - fB; db = fG - fB;
dw = atan(db / da);
Angle = (dw / PI * 180.0) * 120.0 / 90.0;
}

if (fG > fR && fB >= fR)//Farbe liegt im Bereich zwischen Grün und Blau
{
da = fG - fR; db = fB - fR;
dw = atan(db / da);
Angle = (dw / PI * 180.0) * 120.0 / 90.0;
Angle += 120.0;
}

if (fB > fG && fR >= fG)//Farbe liegt im Bereich zwischen Blau und Rot
{
da = fB - fG; db = fR - fG;
dw = atan(db / da);
Angle = (dw / PI * 180.0) * 120.0 / 90.0;
Angle += 240.0;
}

return Angle;
}



Grüßchen
Karsten Schulz

[Carsten Wieczorrek]

Hallo,
damit bist Du quasi im CIE L*Ch System.
Wer mit RGB (oder CMYK, ist das gleiche Problem) arbeiten muss, sollte immer "sein" RGB System angeben, da die XYZ Farbvalenzen für die Farben R und G und B nicht genormt sind (oder C oder M oder G).
Grüße
Carsten

[Lupus]

Hallo,
für welches Mikroskopie-Problem ist das jetzt die Lösung?

Hubert

[Karsten Schulz]

Hihi,

ein Mikroskopiker macht erst die Lösung, und dann kommen die Probleme.

(Im Ernst geht es um automatische Bewertung von Proben. Ohne "jedes" Bewusstsein)

Lg.
K.

[Carsten Wieczorrek]

Hallo,
ich habe ja mein Bestes gegeben, aber ich glaube, wir verstehen es immer noch nicht ...

Carsten

[Karsten Schulz]

Das macht nichts, es ist das Unverständnis das Besserung verspricht.

Und das nicht offenbare birgt  dennoch Begehrlichkeit.

Grüße und Erfolg
K.

[Lupus]

Altes Testament, Hiob - Kap. 20: Die zweite Rede des Zophar   
Oder?
Wenn es eine Lösung von Alkohol in Wasser war und spät am Abend dann versteh ich das Problem 

Hubert

[Karsten Schulz]

Ach die Redewendung ist in mir hochgefahren .
Es gab eigentlich auch gar kein Problem, ganz im Gegenteil mit der programmatischen
Klassifizierung von Farben, steht ein Grund weniger im Raum eine Beobachtung
auch ohne Fleisch zu ermöglichen.

Beispiel:

http://www.youtube.com/watch?v=aBGRmZ1Gsc0

[KlausB]

Hallo Karsten,

ja zu deiner "Lösung" gibt es auch ein Problem. Bei uns Pilzlern ist es fast immer
ein Problem eine objektive Aussage zu der Sporenfarbe eines Sporenabdrucks zu
machen. Hier gibt es massig braun, weiss und gelb Töne, die in allen Schattierungen
auch beschrieben sind. Es gibt hier auch Farbtafeln, nach denen man sich grob richten
kann. Allerdings ist das alles wieder sehr subjektiv, was vergleiche ich denn:

Eine reale Farbe eines Sporenabdruckes mit einer Farbtafel auf Papier bzw. Bildschirm.
Hier geht es dann weiter, bei welcher Beleuchtung, wie gut ist die Farbdarstellung
auf Papier oder auf dem Bildschirm. Wie wird die Farbe durch eine Fotografie verfälscht?

Du siehst also Karsten hier gibt es noch viel Interpretationsspielraum und vielleicht auch
Programmierbedarf.

Und dann noch schieriger ist es Gerüche zu beschreiben und zu vergleichen, was bei der
Pilzbestimmung ebenfalls eine Rolle spielt.

Viele Grüße
Klaus

[Karsten Schulz]

Ja die Farbnuancen können nur durch eine sehr feine Klassifizierungstabelle wie oben gelistet
unterschieden werden. Eine Kamera muss dann den Weißabgleich durchlaufen, indem man
ein eine gleichmäßig weiße Oberfläche fotografiert, die Kamera muss in der Lage sein diese
Einstellung zu Speichern. Arbeitsabstand und Beleuchtung müssen dann immer gleich sein.

Das Ergebnis lässt sich noch feiner auflösen wenn das Bild mehrmals fotografiert wird mit
unterschiedlichen Lichttemperaturen(Frequenzen) dann kann man die Eigenschaft der
reflektierenden Oberfläche immer feiner bestimmen. Allerdings sollte diese dann planar
vorliegen, aus einem Pilzkörpchen heraus dürfte das also sehr unterschiedliche Ergebnisse
erbringen.

Hast den Du Beispielbilder deren Brauntöne unterschieden werden sollen ?

Grüße
Karsten

[Karsten Schulz]

https://www.youtube.com/watch?v=4-wIa7SbnXE
https://www.youtube.com/watch?v=eI9Zk_4msKY

[Eckhard F. H.]

Wie wird die Farbe durch eine Fotografie verfälscht?

Hallo Klaus,
nicht nur die fotografische Wiedergabe der Sporenfarbe ist problematisch. Auch Reifegrad, Lagedichte auf dem Papier und Feuchtigkeit liefern unterschiedliche Nuancen.
Gruß - EFH