Görüntü İşleme – Resim Parlaklığını Artırma ve Azaltma

Parlaklık Arttırma

        I(x, y) gibi bir fonksiyonla temsil edilen analog bir görüntü ,  'I' bir şiddet birimi , x ve y ise görüntünün yatay ve dikey eksendeki koordinatlarına karşı düşen değişkenlerdir. Sayısal görüntü ise, bu analog görüntünün M sütun ve N satırdan oluşacak şekilde örneklenmesi sonucu elde edilir. Satır ve sütunun kesiştiği her bölgeye piksel adı verilir. Sonuç olarak, sayısal görüntüye çevrilen resimde N x M adet piksel bulunur.

       Parlaklık arttırma veya azaltma görüntünün her pikselindeki (yani N x M tane) renk değerinin parlaklığını arttırmak veya azaltmaktır.

 Bir görüntünün parlaklığını nasıl artırırız? İlk önce bu sorumuza cevap arayalım

Rengin üzerine bir katsayı eklersek parlaklığı arttırmış oluruz. Yani görüntü matrisimizdeki her bir piksele parlaklık arttırma katsayısı gibi bir değer eklersek ya da çıkarırsak parlaklık artar ya da azalır. Siyah renk değeri 0, beyaz renk değeri 255’tir.Parlaklık arttırmak demek o pikseldeki renk değerini 255’e yaklaştırmak demektir. Azaltmak ise o pikseldeki renk değerini 0’ya yaklaştırmak demektir. Yaklaştırmak için kullanılan katsayıya genel olarak g deriz.

       Parlaklık arttırma işlemlerimizi bir fonksiyon üzerinde anlatacak olursak; bu fonksiyona transfer fonksiyonu adını veririz. Bu fonksiyon bizim orijinal görüntüden parlaklığı arttırılmış görüntüye transferimizin nasıl olacağını gösterir.

Daha iyi anlamak için transfer fonksiyonumuza göz atalım.

 Buna göre transfer fonksiyonumuzun grafiği:

Grafiği yorumlayacak olursak;

• Eğer sisteme 0 giriş rengini verirsek sistem çıkışı olarak bize g’yi(parlaklık arttırma katsayısı) verir.
• Eğer 10 giriş değerini verirsek bize 10+g verir.
• Yani ne giriş değerini verirsek verelim çıkış değerini bize g kadar fazlasını verecek.
• Bizim görüntümüz de bir matris olduğu için matrisimizin satır ve sütundaki her bir elemana g katsayısını eklemiş olacağız.

Fakat bu noktada sıkıntı vardır. Bu nokta 255-g noktasıdır. Yani 255-g değerinden büyük bir giriş renk değeri verirsek sonuç olarak bize 255 çıkış rengini yani beyaz rengini verecektir. Diyelim ki g=50 olsun. 255-50=205 olacağından kritik noktamızdaki giriş değeri 205.205’in üzerindeki tüm renk değerlerine 50 ekleyeceğimiz için çıkış değerleri 255’in üzerine çıkacak ve bembeyaz olacak. Mesela mavi gökyüzünün renk değerleri 210, 215, 220 gibi değerler olsun. Parlaklığını arttırmak için tüm renk değerlerine g ekleyeceğimiz için bu değerler 255’in üzerine çıkacak ve mavi gökyüzü bembeyaz olacaktır.

Parlaklık Azaltma

Rengin üzerine bir katsayı eklersek parlaklığı arttırmış oluruz demiştik. Beyaz rengimi<in renk değeri 255 idi. Matrisimizdeki her bir piksele +g ekliyorduk ki renk değerlerimiz 255 değeri olan beyaza yaklaşsın ve parlaklık artsın. Şimdi parlaklık azaltmak istiyoruz. O zaman görüntümüzdeki her bir pikselden istediğimiz parlaklık katsayısı olan g’yi çıkaracağız demektir.

  Aynı fonksiyon kullanılır bu sefer g(parlaklık azaltma katsayısı)’yi satır ve sütundan çıkarırız.

Transfer fonksiyonumuz:

Buna göre transfer fonksiyonumuzun grafiği:

bu şekilde olur.

  Bilgisayar ekranında gördüğümüz tüm renkler üç ana rengin belli oranlarda karışımından oluşur. Bunlar kırmızı, mavi yeşildir.(RGB) Renkli bir görüntü 3 boyutludur. M yataydaki piksel sayısı N düşeydeki piksel sayısı 3 de renk değerini vermek üzere renkli bir görüntünün boyutu MxNx3 şeklinde ifade edilir. Gri bir görüntüyle kıyaslarken gri görüntü 2 boyutludur. Boyutları sadece yatayda ve düşeydedir. Gri görüntünün parlaklığını arttırmak istiyorsak yataydaki ve düşeydeki piksellerin direk parlaklığını arttırırız. Ama renkli görüntü 3 boyutlu olduğu için bu renkli görüntüde ilk önce R,G,B matrislerini oluşturmamız gerekir. Şimdi kodumuza bakalım:

clc; 
close all; 
imtool close all; 
clear; 
I = double(imread('peppers.png'));%görüntümüzü programa tanıttık
R=I(:,:,1);%1.boyuttaki kırmızı renk matrisini oluşturduk
G=I(:,:,2);%2.boyuttaki yeşil renk matrisini oluşturduk
B=I(:,:,3);%3.boyuttaki mavi renk matrisini oluşturduk
 
a=input('parlaklık arttırmak istiyorsanız 1 i , azaltmak istiyorsanız 2yi tuşlayın');
g=input('parlaklık katsayısını giriniz:');
if a==1
	for i=1:384%kırmızı renk matrisimize transfer fonksiyonuna uygun 
		for j=1:512 %olarak işlemler yapıyoruz
			if R(i,j)+g<256     
				R(i,j)=R(i,j)+g;
			elseif R(i,j)+g>255
				R(i,j)=255;
			end
			%%%
			if G(i,j)+g<256 %mavi renk matrisimize transfer fonksiyonumuza 
				G(i,j)=G(i,j)+g;%uygun olarak işlemler yapıyoruz
			elseif G(i,j)+g>255
				G(i,j)=255;
			end
			%%
			if B(i,j)+g<256 %yeşil renk matrisimize transfer fonksiyonuna uygun 
				B(i,j)=B(i,j)+g;olarak işlemler yapıyoruz.
			elseif B(i,j)+g>255
				B(i,j)=255;
			end
		end
	end

Buraya kadar kırmızı, mavi ve yeşil matrisimizin içini gerekli renk değerleriyle doldurduk. Bu değerleri tek bir 3 boyutlu çıkış(sonuç) matrisimizde birleştirmemiz lazım.

Sonuc(:,:,1) = R; %sonuç matrisimizin 1.boyutuna kırmızı matris renk değerlerini at
Sonuc(:,:,2) = G; %sonuç matrisimizin 2.boyutuna yeşil matris renk değerlerini at
Sonuc(:,:,3) = B; %sonuç matrisimizin 3.boyutuna mavi matris renk değerlerini at

subplot(2,2,1),imshow(uint8(I)),title('orjinal görüntümüz');

subplot(2,2,2),imshow(uint8(Sonuc)),title('parlaklığı arttırılmış görüntümüz');

%parlaklık azaltmak için...
%aynı işlemleri parlaklık azaltmak için de yaparız…
elseif a==2
    for i=1:384
		for j=1:512
			%R
			if R(i,j)-g<0
				R(i,j)=0;
			elseif R(i,j)-g>0
				R(i,j)=R(i,j)-g;
			end
			%G
			if G(i,j)-g<0
				G(i,j)=0;
			elseif G(i,j)-g>0
				G(i,j)=G(i,j)-g;
			end
			%B
			if B(i,j)-g<0
				B(i,j)=0;
			elseif B(i,j)-g>0
				B(i,j)=B(i,j)-g;
			end
        end
    end

    Sonuc(:,:,1) = R;
    Sonuc(:,:,2) = G;
    Sonuc(:,:,3) = B;

    subplot(2,2,1),imshow(uint8(I)),title('orjinal görüntümüz');
    subplot(2,2,2),imshow(uint8(Sonuc)),title('parlaklığı azaltılmış görüntümüz');
else
    disp('Yanlış bir sayı girdiniz.Tekrar deneyiniz');%kullanıcı 1 ve 2 değeri dışında bir değer girerse
end

Ekran çıktısına göz atalım. İlk olarak kodumuzu çalıştırdığımızda böyle bir ekran karşımıza gelecektir.

    İlk aşamada görüntümüzün (cameraman.tif) parlaklık değerini arttırmak istediğimiz için 1 tuşuna basalım ve arkasından parlaklık arttırma katsayısı olan g’yi girelim. Sonuçta karşımıza gelecek ekran:

 Şimdi orijinal görüntümüz ile parlaklığı arttırılmış görüntümüzü kıyaslayalım. Parlaklığı arttırma da amacımız orijinal görüntümüzün R,G,B matrislerindeki her bir piksele parlaklık arttırma katsayısı eklemektir. Ekleyince pikseldeki renk değerlerini 255’e yani beyaza yaklaştırırız. Resimde de görüldüğü gibi parlaklığı arttırılmış görüntümüz orijinal görüntüye göre beyazlaştırılmıştır.

  Kodumuzu tekrar çalıştıralım. Böyle bir ekran karşımıza gelecektir. Şimdi de parlaklık azaltalım ve bunun için de 2 tuşuna basalım. Arkasından da parlaklık azaltma katsayısı girelim:

Ekran çıktımıza bakalım:

 Şimdi de orijinal görüntümüz ile parlaklığı azaltılmış görüntümüzü kıyaslayalım. Parlaklık azaltma da amacımız orijinle görüntümüzün R,G,B matrislerindeki her bir pikselden parlaklık azaltma katsayısı olan g’yi çıkartmaktır. Çıkartınca pikseldeki renk değerleri 0’a yani siyah renge yaklaşır.