画像」の基礎知識.doc

螀膇膇蚀蚆螄艿蒃薂螃莁虿袁螂肁蒁螇袀袀芀薆薅袀莆薁罿薁芃螅膆薅螈螇袀袀芀薆薅袀莆薁罿薁芃螅膆薅螈螇袀袀芀薆薅袀莆薁罿薁芃螅膆薅螈螇袀袀芀 「画像」の基礎知識 　コンピュータを使って画像に何らかの処理を加えたり，画像から何らかの情報を抽出して判断したり認識したりすることを画像処理といいます。画像処理技術を使って，様々な問題を解決するためには，「画像とは何か」，「画像に様々な色が表示できるための仕組み」，「画像の構造」など，画像についての基礎知識を習得することが必要です。この資料には，これらの基礎知識が述べられています。また，画像の構造を解明するためのサンプル用ソフトウェアの使い方などについても述べられています。 Ⅰ.基礎編 １．カラー表示のしくみ 　画像を表示するディスプレイが様々な色を表示することができるのは，ディスプレイの表面の小さな点から出る赤，緑，青の光が合成されるからです。ここでは，そのしくみについて学習します。 (1)ペンライトによる光の合成実験 ３本のペンライトに，それぞれ赤，緑，青のセロハンをはって，周りを暗くして，それらの光を1箇所に集める実験をします。 各ペンライトは，光っているか，消えているかの２つの明るさしかありません。たとえば，赤と緑のペンライトが光っていて，青のペンライトが消えている場合に，これらの光を一箇所に集めると，その部分は黄色に見えます。 また，赤と青のペンライトが光っていて，緑のペンライトが消えている場合に，これらの光を一箇所に集めると，その部分は赤紫に見えます。 そこで，赤，青，緑色の光がそれぞれ重なった部分の色を調べると，図のようになります。 たとえば，赤と緑の光が重なった部分は黄色，赤と青の光が重なった部分は赤紫色（マゼンタ），緑と青の光が重なった部分は青緑色（シアン）になります。また，赤，青，緑のすべての光が重なった部分は白色になります。 赤?青?緑のそれぞれのペンライトから出る光を合成するときの組み合わせを調べると，図のようになります。 各ペンライトは，光っているか，消えているかの２種類の明るさしかないため，その組み合わせの数は２×２×２，すなわち８通りになり，全部で８色の色をあらわすことができます。 (2)発光ダイオードによる光の合成実験 各ペンライトは，そこから出る光の明るさが調整できないため，消えているか，光っているかの２つの明るさしかありません。 もし，その光の明るさをいろいろ調整できたら，３つの光の合成色は８色よりももっと多くの色をあらわすことができるはずです。 そこで，赤，緑，青の光の明るさを連続的に変えることができる装置を使って，さまざまな色を表示する実験をしてみましょう。 この装置には，３つの発光ダイオードが入っていて，それぞれ，赤，緑，青色の光を出します。そこに流れる電流を調整すれば，それらから出る光の明るさを連続的に変えることができます。この3つの光を合成すると，８色よりもはるかに多くの色をあらわすことができます。それでは，実験してみましょう。 発光ダイオードを剥きだしにしたままでは，赤，緑，青の光が混じり合わないのでカバーを取り付けます。ここに，赤，緑，青の３つのつまみがあります。つまみを回すと，その色に対応した発光ダイオードから出る光の明るさを変えることができます。 まず，すべてのダイオードが消えている状態から，赤のつまみだけを回して，赤の発光ダイオードに流す電流の強さを増やしていくと，赤色がだんだん明るくなっていきます。 元に戻してから，緑のつまみだけを回して，緑の発光ダイオードに流す電流の強さを増やしていくと，緑色がだんだん明るくなっていきます。 元に戻してから，青のつまみだけを回して，青の発光ダイオードに流す電流の強さを増やしていくと，青色がだんだん明るくなっていきます。 次に，元に戻してから，赤を最大の明るさにして，そこに緑の明るさを増やしていきます。するとだんだんと黄色みを帯びてきましたね。ついには，黄色になります。 元に戻してから，赤を最大の明るさにして，そこに青の明るさを増していくと，赤紫の色，つまりマゼンタに近づいてきます。 元に戻してから，緑を最大の明るさにして，そこに青の明るさを増していくと，青緑の色，つまりシアンに近づいてきます。 最後に，元に戻してから，緑と青を最大の明るさにしたときの青緑に，赤の明るさを増していくと，白っぽくなっていき，赤，緑，青のすべてを最大の明るさにすると，真っ白になってしまいます。 ペンライトでは，赤，緑，青の光の明るさを調整できないため，８色しか出すことができませんでしたが，この実験のように赤，緑，青の光の明るさを調整することができれば，８色よりもはるかに多くの色を出すことができます。 コンピュータのディスプ