第08章彩色图像处理要点分析.pptVIP

第８章 彩色图像处理 8.1 人类视觉与色度学基础 三基色原理、光度学基本知识 8.2 颜色空间的表示及其转换 RGB模型、Munsell模型、HSV模型、HSI模型、YUV模型 RGB与HSV空间的相互转换 RGB与YUV空间的相互转换 RGB与HSI空间的相互转换 8.3 颜色空间的量化 8.4 抖动技术 8.5假彩色处理 8.6彩色图像增强 真彩色增强 伪彩色增强 8.1 人类视觉与色度学基础 人类色觉的产生是一个复杂的过程。 除了光源对眼睛的刺激，还需要人脑对光刺激的解释。 人感受到的物体颜色主要取决于反射光的特性。 如果物体比较均衡地反射各种光谱，则看起来是白的。 如果物体对某些光谱反射得较多，则看起来物体就呈现相对应的颜色。 色度学（colorimetry） 进行图像的彩色分析，建立的研究彩色计量的学科。 8.1.1 人类的基本视觉特性 视觉系统中存在着杆状和锥状细胞两种感光细胞。 杆状细胞为暗视器官 锥状细胞是明视器官，在照度足够高时起作用，并能分辨颜色。 锥状细胞大致将电磁光谱的可见部分分为三个波段：红、绿、蓝。 这三种颜色被称为三基色 图8.1 人类视觉系统三类锥状细胞的光谱敏感曲线 人类视觉对颜色的主观感觉 颜色的三种主观感觉：色调、色饱和度和亮度。 色调（hue） 从一个物体反射过来的或透过物体的光波长 是由颜色种类来辨别的，如红、橙、绿。 色饱和度（saturation） 即色纯度，指颜色的深浅 例如：深红和浅红。 亮度（brightness） 颜色的明暗程度，从黑到白，主要受光源强弱影响。 8.1.2 三基色原理 由三基色混配各种颜色通常有两种方法： 相加混色法 彩色电视机上的颜色。 相减混色法 彩色电影、幻灯片、绘画原料 相加混色和相减混色的主要区别： （1）相加法是由发光体发出的光相加而产生的各种颜色，而相减法是先有白色光，然后从中减去某些成份（吸收）得到各种颜色。 （2）相加混色的三基色是红、绿、蓝，而相减混色的三基色是黄、青、品红。相加混色的补色就是相减混色的基色。 （3）相加混色和相减混色有不同的规律。 Grassman定律 指出了视觉对颜色的响应取决于红、绿、蓝三输入量的代数和。 （1）所有颜色都可以用相互独立的三基色混合得到； （2）假如三基色的混合比相等，则色调和色饱和度也相等； （3）任意两种颜色相混合产生的新颜色与采用三基色分别合成这两种颜色的各自成份混合起来得到的结果相等； （4）混合色的光亮度是原来各分量光亮度的总和。 颜色向量C的计算 CIE的R、G、B颜色表示系统: 选择标准红色，绿色和蓝色三种单色光作为表色系统的三基色。 颜色向量C: 红（R）、绿（G）、蓝（B）三刺激值所构成的（R，G，B）向量的和构成。 C=RR0+GG0+BB0 R、G、B为C的三刺激值 （R0，G0，B0）称为原刺激值，是单位向量。 图8.2 颜色的向量表示与光谱三刺激值 （a）颜色的向量表示 （b）光谱三刺激值 8.1.3 光度学基本知识 光度学 光学中研究光的辐射、吸收、照射、反射、散射、漫射等度量的学科 同时结合视觉特征来确定光的度量及吸收的单位。 在可见光谱段以外的景物图像也可用类似的方法。 可见光谱段以外所形成的图像，其处理的各个过程也常常要变换成人眼可以观察的图像 例如热成像、X光照片等 光度学中的基本概念 光通量 光源以电磁波的形式辐射出的光功率，单位为流明（lm）。 发光强度 点光源向各方向均匀辐射，发射到单位立体角的光通量增量与该单位角的比值，单位为坎（cd）。 视敏度 人眼对不同波长可见光的敏感程度曲线即视敏度曲线。 光度学中的基本概念 亮度 亮度是发光面的明亮程度的度量，它决定于单位面积的发光强度，单位为cd/m2。 照度 照度指照射在单位面积上的光通量，单位为勒（lx）。 8.2 颜色空间的表示及其转换 实际应用中常用的颜色空间有 RGB、HSV、HSI、YUV、YIQ等。 常用的颜色空间可分为两类 面向硬设备的应用 RGB颜色空间，如：彩色显示器、打印机等 面向以彩色处理为目的的应用 HSI颜色空间以及HSV颜色空间 8.2.1 RGB模型 颜色模型 规定了颜色的建立、描述和观察方式。 颜色模型都是建立在三维空间中的 与颜色空间密不可分。 RGB模型 用三维空间中的一个点来表示一种颜色 每个点有三个分量，分别代表该点颜色的红、绿、蓝亮度值 亮度值限定在[0，1]。 图8.3 RGB模型坐标 图8.4 图像的R、G、B分解 　（a）原图像