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第三章：彩色数字图像基础 主要内容 视觉系统对颜色的感知 图像的颜色模型 颜色空间的转换 视觉特性 图像的基本属性 图像的分类 伽马(?)校正 常用图像文件格式 色是什么？ 能够知觉物体存在的基本视觉因素是色。 光进入我们的眼睛，在眼球内侧的网膜那里产生刺激，这个刺激通过视神经传达到支配视觉的大脑视觉中枢，从而产生色的感觉。 这样，经过光、眼、知觉的过程才是所看到的色。色是光刺激眼睛所产生的视感觉。 光和色 从光源发出来的光，由于其中所包含各波长的光在比例上有不同，从而表现成各种各样的色彩。 我们看到不同的色，取决于物体对照明光的反射。物体常常被认为有各种各样的颜色，这是由于物体反射或透过每个波长光的比例有不同。 §3.1视觉系统对颜色的感知 可见光的波长范围为380nm～780nm，大多数自然光都是由不同波长的光组合而成。 眼睛本质上是一个照相机。人的视网膜(human retina)通过神经元来感知外部世界的颜色，每个神经元或者是一个对颜色敏感的锥体(cone)，或者是一个对颜色不敏感的杆状体(rod)。 人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥体细胞，另外还有一种在光功率极端低的条件下才起作用的杆状体细胞，因此颜色只存在于眼睛和大脑中。颜色是视觉系统对可见光的感知结果。 红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同，对不同亮度的感知程度也不同，因此不同组成成分的可见光就呈现出不同的颜色 视觉系统对颜色的感知 视觉系统对颜色和亮度的响应特性曲线（各个波长的光的强度相等） 视觉系统对颜色的感知 上面的颜色响应曲线表明，人类眼睛对蓝光的灵敏度远远低于对红光和绿光的灵敏度。 亮度响应曲线表明人眼对波长为550nm左右的黄绿色最为敏感。 视觉系统对颜色的感知 许多具有不同光谱分布的光产生的视觉效果（颜色）是一样的。即光谱与颜色的对应是多对一的。 光谱：复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，按波长（或频率）的大小依次排列的图案。例如，太阳光经过三棱镜后形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫次序连续分布的彩色光谱 光谱分布不同而看上去相同的两种颜色称为条件等色（匹配等色）。 绝大部分可见光谱对眼睛的刺激效果都可以用红（700nm）、绿（546.1）、蓝（435.8nm）三色光按不同比例和强度的混合来等效表示。（三刺激理论） 视觉系统对颜色的感知 匹配任意可见光所需的三原色光比例曲线 § 3.2 色调、亮度和饱和度 ??? 从人的视觉系统看，色彩可用色调、饱和度和亮度来描述。人眼看到的任一彩色光都是这三个特性的综合效果，这三个特性可以说是色彩的三要素，其中色调与光波的波长有直接关系，亮度和饱和度与光波的幅度有关。 一、色调与色相: ??? 绘画中要求有固定的色彩感觉，有统一的色调，否则难以表现画面的情调和主题。例如我们说一幅画具红色调，是指它在色彩上总体偏红。计算机在图像处理上采用数字化，可以非常精确地表现色彩的变化，色调是相对连续变化的。用一个园环来表现色谱的变化，就构成了一个色彩连续变换的色环。 色相 色相，即色彩的相貌，如大红、普蓝、柠檬黄等。色相是色彩首要特征，是区别各种不同色彩的最明显的标准。 从光学意义上讲，色相差别是由光波的长短产生的。 明度 明度，也称色阶，是指色彩的明暗程度。 明度的第一层内容： 是指颜色本身的明度。在约翰内斯·伊顿所设计的十二色相环中，我们会发现，黄颜色的明度最高，而紫颜色明度最低，其它各色基本上是处于灰与深灰之间，属中间明度。 明度的第二层内容: 同一色相的颜色也具有不同的明度，如红颜色中深红、大红等有不同的明度值。 明度的第三层内容： 颜色由于光照的强弱变化而产生的不同明暗变化。 明度也可以说是指各种纯正的色彩相互比较所产生的明暗差别。在纯正光谱中，黄色的明度最高，显得最亮；其次是橙、绿；再其次是红、蓝；紫色明度最低，显得最暗。 三、饱和度与纯度??? 相对于明度的一个区域的色彩,是指颜色的纯洁性,它可以用来区别颜色明暗的程度. ??? 淡色的饱和度比浓色要低一些。??? 饱和度还和亮度有关，同一色调越亮或越暗越不纯。??? 饱和度越高，色彩越艳丽、越鲜明突出，越能发挥其色彩的固有特性。但饱和度高的色彩容易让人感到单调刺眼。饱和度低，色感比较柔和协调，可混色太杂则容易让人感觉浑浊，色调显得灰暗。 § 3.3、颜色模型 颜色模型（color model）是用来精确标定和生成各种颜色的一套规则和定义。某种颜色模型所标定的所有颜色就构成了一个颜色空间。 颜色空间通常用三维模型表示，空间中的颜色通常使用代表三个参数的三维坐标来指定 对于人来说，可以通过色调、饱和度和亮度来定义颜色（HSL颜色模型）；对于显