遥感地质学课件第三章 遥感光学基础.ppt

§3·1 颜色性质和颜色立体 一、光和颜色 电磁波谱中0.38μm至0.76μm的波段称作可见光谱。这是因为这一区间的电磁辐射能够引起人的视觉。如0.7μm为红色，0.58μm为黄色，0.51μm为绿色，0.47μm为蓝色等，这一部分加上紫外和红外部分来自于原子与分子的发光辐射，称为光学辐射，但一般情况下，紫外线产生疼痛感，红外线产生灼热感，都不会使人的视觉产生如颜色、形状等的视觉印象。严格地说，只有能够被眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐射才是可见辐射或可见光，简称光。 人对光的反应是靠眼睛进行的，当眼睛注视外界物体时，视网膜的感光细胞在光亮条件下分辨颜色和细节，所以在光亮条件下，人眼能分辨各种颜色，当光谱亮度降低到一定程度，人眼的感觉便是无彩色的，光谱变成不同明暗的灰带。人眼对不同波长的光感觉不相同。在光亮条件下，人眼对0.555μm波长的光感觉最灵敏， 波长变大或变小，灵敏度都会降低。不同人对亮度或颜色的评价都会有差异。 观察图片或屏幕时，常对观察对像的亮暗程度有一评价。这一评价实际是相对于背景而言的，就是亮度对比。 亮度对比是视场中对像与背景的亮度差和背景亮度之比，选择适宜的对像和背景亮度，可以提高对比，从而提高视觉效果。同样的观察图像，当背景较亮时，感觉不太亮。当背景很暗时，会感觉亮度提高了，就是亮度对比的效果。在遥感图像中，亮度对比主要用于单色黑白影像，但是很难说明哪个是背景，哪个是对像。这时亮度对比就变成两个或多个对像之间的对比，即亮度对比 C＝ΔL对像/ L对像。 这种现象的例子，如一张灰色纸片，在白色背景上看起来发暗（对比小）在黑色背景上看起来发亮（对比大）。 在可见光谱段中颜色从紫端往红端过渡变化。一般来说，只要波长改变了0.001－ 0.002μm人眼就能观察出差别，不同波长人眼的区别能力也不同。就整个光谱而言，正常人眼应分辨出一百多种不同颜色。可见，人对颜色的分辨力比黑白灰度的分辨力强很多，正因为如此，彩色图像能表现出更为丰富的信息量 二、颜色的性质 当观察物体时人眼的感觉不同，对光源而言，比如：白炙灯，日光灯等，白光光源若亮度很高看到的是白色，若亮度很低看到的发暗发灰，若无亮度则看到黑色。而对不发光的物体而言，比如：画布，彩纸等，人眼所看到的物体颜色是物体反射的光线所致。当物体对可见光波段所有波长无选择地反射, 反射率都在80－90％以上时，物体为白色且显得明亮，当反射率对所有波长均在4％以下时，物体为黑色，很暗，反射率居中则表现为灰色， 介于白和黑之间。如果物体对可见光有选择地反射，如对0.6μm以上的波长反射率很高，则物体看起来是红色，如果物体反射0.48-0.56μm波段的辐射，而吸收其他波长的辐射，这一物体看起来是绿色。所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其它波长吸收的结果。 2、三原色；三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，称为三原色。实验证明，红、绿、蓝三种颜色是最优的三原色，可以最方便地产生其它颜色。 混合后的颜色属于颜色环内部颜色，它们是一种视觉效果上的颜色，失去了颜色的光谱组成意义。 为了加深对互补色和三原色的理解。可以做一个实验。如图3.3。用三个可调亮度的光源，分别经过红绿蓝三个滤光片，再经过透镜形成平行光束。在暗室中照射到白屏幕上。构成红、绿、蓝三原色。调节三原色灯光的强度比例可以在白屏幕三束光重叠的部位看到白光。在只有红光和绿光重叠的部位产生黄光，在只有绿光和蓝光重叠的部位产生青色光，在只有蓝光和红光重叠的部分产生品红色光。不断地调节各灯的强度，白屏幕上还会出现各种中间颜色。仔细观察，会发现自然界各种颜色都可以由红绿蓝这三原色产生。 这个实验可以简单地画成加色法示意图如图3·4。大园的颜色代表色光的三原色。两园相交的部分是两种色光等量相加的混合色， 显然，它一定是第三种颜色的补色。三个园相交的部分是三种颜色等量相加的结果，一定是白色。该示意图可以帮助理解和记忆。 （二）、减法三原色 图3·8中减法中的三原色采用了加法三原色的补色，即黄色、品红色和青色。采用理想模型即白光由红、绿、蓝三色组成来理解，可以认为当使用黄色滤光片时，将黄色波长附近的红、绿段透过（透过率高）而将远端的蓝色吸收（透过率低），便形成减蓝色即黄色。这种滤光片控制了蓝色透过。同样地，减绿滤色片吸收绿色生成品红色，减红滤色片吸收红色生成青色（图3·8）。实际生活中用减色法的实例也很多，如作彩色涂料将三色叠加时，由于光线依次通过减红、减绿、减蓝层而成黑色。只有当涂料浓度不够，减得不彻底时才会出现灰白色，但这仍旧是减色法而不是加色法。 ? * * 第三章