AutoCAD Raster Design - Praktické použití 6

6. Úpravy tónování

Tento tutoriál vám ukáže několik způsobů, jak zlepšit snímky úpravou tónu s histogramy a kontrastními křivkami.

Tonální úprava v Raster Design používá ke změně jasu a kontrastu obrazu kontrastní křivku. Na rozdíl od jednodušších ovládacích nástrojů jasu a kontrastu, kontrastní křivku je možné nastavit v rozmezí tónů v obraze nezávisle na ostatních. Například tmavě zastíněné oblasti mohou být vyjasněny, aniž by výrazně ovlivnili světlejší části obrazu. Definice křivky mohou být exportovány a importovány, takže stejnou křivku lze aplikovat i na jiné obrázky nebo na jiné části téhož obrázku.

Ve cvičeních v tomto výukovém programu budou použity letecké snímky. Část snímků se zdá být vybledlá, nejspíše kvůli oblačnosti nebo přízemní mlze vyskytující se při pořízení snímku. Ke zvýraznění snímku lze použít tonální úpravu tak, že se snímek bude mít jednotný vzhled. Výuka zahrnuje následující činnosti:

• Otevření výkresu a vložení předzpracovaného snímku.

• Podíváte se, jak vypadá histogram pro "normální" část obrázku.

• Vyberete si problémovou oblast a k opravě vytvoříte po kousku lineární kontrastní křivku.

• Vyberte část silnice ve snímku, aby se její vzhled ujednotil.

• Přepnete se do přizpůsobené křivky a nastavíte tón. Exportujete křivky.

• Použijete křivku na tuto i na dalších části silnice.

• Podíváte se na celkové výsledky vašich tonálních úprav.

6.1. Použití histogramu

V tomto cvičení budou představeny některé základní ovládací prvky histogramu nápomocnému v tonálních úpravách. Tonální úprava je jednou z několika hlavních částí, kterou umožňuje nástroj Histogram. Histogram je obzvláště užitečný při identifikaci a korekci problémů s tónováním snímků. Náhledové okno ukazuje efekty úprav a může být použito ve spojení s histogramem nebo namísto něj.

Předtím než začnete pracovat na tomto cvičení, ujistěte se, že možnosti Raster Design jsou nastaveny tak, jak je popsáno ve cvičení 1 – Nastavení možností Raster Design.

1. V adresáři \Tutorial8 otevřete soubor TonalAdjustment01.dwg.

2. Ve výkresu se zobrazí vektorová kresba. Červené čáry v projektu představují stopy stávajících budov. Žlutá obrysová čára představuje budovu navrženou pro daný projekt a je důvodem, proč je zaváděno použití leteckých snímků. Světle šedé linie představují hrany dlažby, azurové linie jsou hranice betonových chodníků a zelené linky jsou parkovací plochy.

Výběr snímku ke vložení

1. 3. Otevřete dialogové okno Insert Image z menu Image Insert.

2. Z adresáře \Tutorial8 vyberte soubor SiteAerial01.tif.

Vložení snímku pomocí Quick Insert

5. V oblasti Insert Option zvolte volbu Quick Insert. Zároveň zkontrolujte, že políčka Show Frames Only a Zoom To Image jsou odškrtnutá. Klikněte na Otevřít. Snímek byl předzpracován a v projektu je řádně georeferencován.

Pokud je potřeba, použijte příkaz REGEN, vektorová kresba se dostane do popředí. Všimněte si extrémního rozdílu ve stínování mezi pravou dolní a levou horní částí projektu. Nechat snímek takto by ubralo prezentaci projektu a na získání náhradního snímku mohou být příliš vysoké náklady. Naším cílem je využití nástrojů tonálních úprav Tonal Adjustment tak, aby byl tón celého snímku sjednocen maximálně jak je to jen možné.

Porovnání histogramů pro dvě oblasti

1. 6. Otevřete nástroj Histogram z menu Image Image Processing Histogram. Pro definování podoblasti pro analýzu zadejte příkaz e (Existing), čímž označíte, že budete používat pouze existující kompletní objekt.

2. Vyberte si místo na okraji chodníku (světle šedá linie), který zcela obklopuje budovy v levé horní části snímku. Histogram vyhodnotí tón snímku této oblasti.

1. V dialogovém okně Histogram zvolte záložku Tonal Adjustment. Všimněte si vzhledu histogramu pro tuto oblast.

2. Histogram znázorňuje graficky počet pixelů oblasti pro jednotlivé stupně šedi. V tomto případě byla zjištěna vysoká frekvence hodnot ze středu rozsahu a několik na pravém konci, které jsou velmi blízko k bílé. Ve vybrané oblasti není příliš mnoho bodů, které jsou velmi světlé (přesvícené) nebo velmi tmavé (stíny). Vzhled této oblasti je poměrně dobrý.
3. Zavřete dialogové okno Histogram kliknutím na Cancel. Zapamatujte si přitom základní rys histogramu.

4. Otevřete znovu dialogové okno Histogram, opět zadejte e pro výběr kompletního objektu.

5. Vyberte si místo na okraji chodníku (světle šedá linie), tentokrát v pravé dolní části snímku, abyste vybrali jiné místo pro analýzu.

1. V dialogovém okně Histogram zvolte záložku Tonal Adjustment. Všimněte si vzhledu histogramu pro tuto oblast.

2. Všimněte si, že histogram je zkreslený, což ukazuje na vysokou frekvenci světle šedé a bílé. V příštím cvičení, se bude měnit tonální vyvážení této části obrázku tak, aby se vzhledem co nejvíce přiblížil levé horní části. To znamená, že se musí provést úpravy, které účinně posunou tyto vysokofrekvenční hodnoty směrem doleva do středních hodnot. Všimněte si druhého sekundárního vrcholu vpravo, který je ještě výraznější, než ten, který se nachází v levé horní části histogramu. Tento vrchol představuje světlejší barvy čela budov, kterých je více v dolní pravé části projektu. Měli by být provedeny úpravy, a to tak, aby špička byla zachována, ačkoliv tím může být upraven vzhled.
6. Zavřete dialogové okno Histogram a zavřete výkres bez uložení změn.

6.2. Použití kontrastní křivky pro tonální úpravy

V tomto cvičení bude pomocí kontrolních bodů vytvářena a upravována kontrastní křivka.

Po kouskách lineární kontrastní křivky můžete umístit až 64 kontrolních bodů,přes které se křivka automaticky vykreslí. Přetažením kontrolních bodů změníte tvar křivky, čímž snímek upravíte. Křivka je vymezena tak, že pro každou možnou vstupní hodnotou ve zvoleném prostoru je stanovena pouze jedna nový výstupní hodnota. Tato forma tonální úpravy učiní obrázek mnohem užitečnějším.

Předtím než začnete pracovat na tomto cvičení, ujistěte se, že možnosti Raster Design jsou nastaveny tak, jak je popsáno ve cvičení 1 – Nastavení možností Raster Design.

1. V adresáři \Tutorial8 otevřete soubor TonalAdjustment02.dwg. Jestliže se vektorová liniová kresba nezobrazí nad leteckým snímkem, zadejte příkaz REGEN. Pořadí vrstev se opraví.

Spuštění úpravy tónování

1. 2. Otevřete nástroj Histogram z menu Image Image Processing Histogram. Pro definování podoblasti pro analýzu zadejte příkaz e (Existing), čímž označíte, že budete používat pouze existující uzavřený objekt.

2. Vyberte si místo na okraji chodníku (světle šedá linie) v pravém dolní části snímku.

Poznámka: Pokud v reálném projektu nebudete mít objekt uzavřeného polygonu pro určení oblasti, kde je třeba tón upravit, stačí vytvořit nový přímo ve výkresu, který bude sloužit pouze pro tento účel.

1. V dialogovém okně Histogram zvolte záložku Tonal Adjustment.

2. Z rolovací nabídky Select Curve Type vyberte možnost Piecewise Linear.

Přímka v kontrastním okně naznačuje počáteční lineární vztah mezi vstupními tonálními hodnotami z obrazu na horizontální ose (vlevo černá, vpravo bílá) a jim odpovídajícími zobrazovanými hodnotami na vertikální ose (ve spodní části černé, bílé nahoře). Vzhledem k tomuto vztahu vede pohyb s linií nahoru nebo dolů ke stejnoměrné změně jasu všech hodnot. Podobně vede měnící se sklon linie ke změně kontrastu všech hodnot.

Jestliže ale pracujeme s nelineárním grafem a měníme kontrolních bodů několik, můžeme změnit výstupní nastavení jasu a kontrastu pro různé rozsahy vstupních tónů ve snímku.

6. Umístěte kurzor nad kontrolní bod uprostřed přímky. Všimněte si, že se kurzor změnil na pohybový kurzor. Jakmile kliknete na bod a přetáhnete ho, nápověda vám sdělí aktuální pozici. Pokud potáhnete za bod šikmo mezi levým horním a pravým dolním rohem, uvidíte vliv manipulace výsledné nelineární křivky na histogram.

Přesunutím kontrolního bodu doleva nahoru se šedé tóny více zesvětlí (viz obr. 6.8 vlevo); přesunutím do pravého dolního rohu se ztmaví (viz obr. 6.8 vpravo).

1. Přesuňte kontrolní bod na pozici 225,150, histogram se roztáhne na levou stranu a oddělí se vrcholy. Levá část křivky výrazněji snížuje jasu a zvýšuje kontrast pro tóny střech a terénu, pravá část způsobí výraznější snížení kontrastu pro světlejší tóny. V histogramu to lze vidět na levém vrcholu (střešní a krajinné tóny), kde přesun doleva způsobil snížení jasu a některá zúžení vrcholu způsobily snížení kontrastu. U pravého vrcholu (zastupující fasády budov a chodníky) lze pozorovat roztáhnutí způsobující zvýšení kontrastu a posun doleva způsobující pokles jasu.

2. Chcete-li získat zpětpůvodní kontrast pro střechy a terén, nastavte sklon této části zpět na 45 stupňů úpravou levým (černým) trojúhelníkovým posuvníkem ve spodní části

kontrastního okna. Přesuňte černý posuvník na hodnotu 84 (zobrazuje se v políčku Black). Protože se ve zvolené oblasti obrazu vyskytuje jen málo pixelů s hodnotou v rozmezí 0 – 80, jsou pro nás nepodstatné. Všem tedy přiřadíme výstupní hodnotu 0.

Křivka je nyní naprosto nelineární, uplatňující odlišné korekční faktory pro odlišné tonální hodnoty v dané oblasti. Původní myšlenkou bylo, aby se křivka histogramu podobala co nejvíce křivce oblasti v levé horní části projektu. Srovnejte současný výsledek pro levou horní plochu s pravou spodní částí snímku.

Hlavní vrchol histogramu z pravé dolní oblasti má sice jiný tvar než vrchol levé horní plochy, zaujímá však stejný rozsah výstupních hodnot.Vyšší výskyt prvků napravo od hlavního vrcholu pravé spodní části snímku je způsoben větším množstvím stěn budov a betonových ploch (projevují se poměrně světle).

1. Uložte křivky pro budoucí použití exportem do externího souboru. V dialogovém okně Histogram klikněte na tlačítko Export, zobrazí se dialogové okno Export. Nastavte adresář \Tutorial8. Zadejte Tutorial02 pro název souboru a ponechte Gamma Point List (*. gpl) jako typ souboru. Klikněte na tlačítko Export.

2. V dialogovém okně Histogram v oblasti Apply Changes To zvolte Sub-region.

3. Klikněte na tlačítko Apply pro aktualizaci dolní pravé části snímku. Klikněte na tlačítko Close a zavřete dialogové okno. Konečným výsledkem je snímek, kde oběčásti (levá horní a pravá spodní) jsou si tonálně podobné.

4. Jedinou oblastí, která stále potřebuje opravu, jsou některé části vozovky. O tom je pojednáno v dalším cvičení.

5. Zavřete výkres bez uložení změn.

6.3. Použití vyhlazené kontrastní křivky

V tomto cvičení se naučíte jak vytvořit vyhlazenou kontrastní křivku a aplikovat ji do různých částí obrazu.

Vyhlazená kontrastní křivka poskytuje detailní kontrolu nad tonální úpravou. Lze umístit až 16 kontrolních bodů, prostřednictvím kterých je automaticky vykreslena hladká křivka. Snímek lze nastavovat přesouváním, přidáním nebo odstranění kontrolních bodů. Tato křivka je vázána tak, že pro každou možnou vstupní hodnotu ve zvoleném prostoru je stanovena pouze jedna nová výstupní hodnota.

Předtím než začnete pracovat na tomto cvičení, ujistěte se, že možnosti Raster Design jsou nastaveny tak, jak je popsáno ve cvičení 1 – Nastavení možností Raster Design.

1. V adresáři \Tutorial8 otevřete soubor TonalAdjustment02.dwg. Jestliže se vektorová liniová kresba nezobrazí nad leteckým snímkem, zadejte příkaz REGEN. Pořadí vrstev se opraví.

Spuštění tonálních úprav

1. 2. Z menu Image Image Processing Histogram otevřete dialogové okno Histogram a potvrďte e pro výběr existujícího uzavřeného polygonu.

2. Silnice jsou v projektu ohraničeny zelenou barvou. Vyberte tedy zelenou hranici ulice Highland Way. V dialogovém okně Histogram zvolte záložku Tonal Adjustment.

4. V rolovací liště Select Curve Type vyberte Fitted.

Přímka v kontrastním okně naznačuje počáteční lineární vztah mezi vstupními tonálními hodnotami ze snímku na horizontální ose (vlevo černá barva, vpravo bílá) a jim odpovídajícími zobrazovanými hodnotami na vertikální ose (ve spodní části černá barva, nahoře bílá). Tento vztah způsobuje, že pohybem řádku nahoru a dolů se mění jas všech hodnot ve snímku rovnoměrně. Podobně tomu má měnící se sklon linie tendenci měnit kontrast pro všechny hodnoty. Jestliže ale bude graf nelineární a bude manipulováno sněkolika kontrolními body, může se změnit výstupní nastavení jasu a kontrastu pro různé rozsahy vstupních tónů v obrazu.

Naším cílem je tedy vyhladit tóny obsažené ve vozovce. Během úprav se lze řídit zobrazeným náhledem. Chceme vytvořit křivku nad zájmovými hodnotami plošší, aby se snížil rozdíl mezi světlejšími a tmavšími hodnotami. To je nejlepší provést přidáním dalšího kontrolního bodu napravo od středového.

1. Klikněte v okně křivky nad stávající kontrolní bod uprostřed, mezi křivkou a pravou stranou okna.

2. Vozovka je po její délce stále příliš kontrastní. Pro vyšší bělejší hodnoty potřebujeme udělat křivku plošší.
1. Přesuňte pravý kontrolní bod na místo o hodnotách 245,210. Dvojité ohýbání křivky není rozhodujícím faktorem pro tento typ zvýraznění.

Export křivky pro použití na jiných silnicích

1. V dialogovém okně Histogram klikněte na tlačítko Export, zobrazí se dialogové okno Export. Nastavte adresář \Tutorial8. Zadejte Tutorial03 pro název souboru a ponechte Gamma Point List (*. gpl) jako typ souboru. Klikněte na tlačítko Export.

2. Klikněte na Apply pro obnovení obrazu ulice Highland Way. Klikněte na Close a vpřípadě potřeby zadejte REGEN.

Použití křivky na jinou silnici

1. Spusťte dialogové okno Histogram a jako oblast zájmu tentokrát vyberte ulici Wildwood Line, kterou tonálně upravíte.

2. V dialogovém okně zvolte záložku Tonal Adjustment a zkontrolujte, že je zvolen typ křivky Fitted.

3. Klikněte na tlačítko Import. Z adresáře \Tutorial8 vyberte vámi vytvořený soubor Tutorial03.gpl.Měli byste vidět stejnou křivku, kterou jste použili pro ulici Highland Way. Klikněte na tlačítko Apply a pak Close. Ve výsledném snímku by se měl na obou dvou ulicích (Highland Way a Wildwood Lane) objevit velmi podobný tón obrazu.

12. Stejným způsobem pokračujte i pro poslední ulici ve snímku.

13. Zavřete výkres bez uložení změn.

6.4. Modifikace skenované mapy

V této kapitole je ukázáno, jak používat Palette Manager pro změnu vizuálního vzhledu obrázků. Je možné:

• Měnit barvy v obrázku na nové barvy pro lepší efekt nebo pro skrytí nežádoucích prvků.

• Kombinovat prvky v mapě pro izolování sledovaných prvků.

• Konvertovat obrázky ve stupních šedé na barevné a přidávat speciální efekty pro prezentační účely.

• Nastavit průhlednost barev v obrázku.

• Kombinovat barvy v obrázku a zlepšit tak jejich vzhled.

• Komprimovat paletu obrázku pro eliminaci nepoužitých položek palety.

Palette Manager pracuje se stupni šedi a barevnou paletou kódovanou 8-bity (256 barev). Paleta je zobrazována graficky v dialogovém okně amůže být řazena různým způsobem pro jednodušší práci (podle počtu pixlů – frekvence, podle indexu barvy atd.). Je možné kombinovat a měnit jednotlivé barvy. Změny palety mění pouze aktuální obrázek. Komprese eliminuje nepoužívané barvy a čistí paletu. Komprese palety mění jak paletu tak obrazová data.

V následujícím cvičení provedeme přípravu mapy pro automatickou vektorizaci vrstevnic.

1. V adresáři \Tutorial7 otevřete výkres Palette ManagerTopo.dwg. Topografická mapa USGS je vložena s výkresem. Ve výkresu je vložen obrázek TopoLes.tiff.

2. Zvolte z menu Image � Image Processing � Change Color Depth.Vpříkazovém řádku odpovězte I. Barvy jsou změněny na indexové.

Odstranění prvků vegetace lesa z mapy

1. Zvolte z menu Image � Image Processing � Palette Manager pro zobrazení (příkaz IPAL).

2. Stiskněte zelené tlačítko v tabulce barev (Index 6). Barva a index jsou zvýrazněny v seznamu.

3. Po výběru barvy je dostupné tlačítko Change. Stiskněte toto tlačítko a zobrazí se okno Target Color. V okně je nastavena poslední vybraná barva a to byla zelená.

4. Stiskněte bílé tlačítko v tabulce barev (Index 7). Bílá je barva pozadí a změnou zelené barvy na bílou je zelená barva odstraněna. Všimněte si, že detaily právě prováděného výběru jsou ve stavovém řádku pod tlačítky barev.

5. Stiskněte OK pro návrat do dialogu Palette Manager. Zelené tlačítko se změní na bílé podle provedené předchozí změny.

6. Posuňte dialogové okno mimo mapu a stiskněte Apply. Prvky zelené vegetace se změní na bílou.

7. Dále odstraníme dvě barvy fialovou a červenou zároveň kombinací těchto barev. Tuto barvu má měřítko v rohu. Vyberte první červenou barvu stiskem tlačítka barvy a podržte klávesu CTRL a stiskněte druhé tlačítko fialové barvy. Nyní je dostupné vpravo tlačítko Combine. V seznamu barev jsou zvýrazněny dvě barvy.

8. Nastavíme pro tyto dvě barvy společnou cílovou barvu opět na bílou.

Isolace vrstevnic

Pro vektorizaci vrstevnic je vhodné nejprve nastavit všechny barvy na barvu pozadí a ponechat ve výkresu pouze hnědé vrstevnice. Následně se převede výkres na černobílý. Poslední operací je použití nástroje VContour pro vektorizaci vrstevnic na vektor.

1. Zvolte z menu Image � Image Processing � Palette Manager pro zobrazení (příkaz IPAL).

2. Vyberte hnědou barvu vrstevnic ve výkresu.

3. Po stisku pravého tlačítka myši na hnědé barvě vyberte volbu Invert Selection. Jsou vybrány všechny ostatní barvy, kromě hnědých barev.

4. Stiskněte tlačítko Combine a všechny barvy nastavte na cílovou barvu pozadí a to bílou.

5. Ve výkresu jsou nyní zobrazeny pouze vrstevnice.

6. Na závěrmůžeme provést kompresi palety stiskem tlačítka Compress.

7. Nyní výkres můžeme uložit do černobílé barvy a provést vektorizaci.