彩色圖像處理.ppt

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1、第9章彩色圖像處理9.1色度學(xué)基礎(chǔ)與顏色模型9.2顏色變換9.3平滑與銳化9.4彩色圖像處理的應(yīng)用9.1色度學(xué)基礎(chǔ)與顏色模型9.1.1色度學(xué)基礎(chǔ)灰度圖像的像素值是光強，即二維空間變量的函數(shù)f(x，y)。如果把灰度值看成是二維空間變量和光譜變量的函數(shù)f(x，y，λ)，則為多光譜圖像，也就是通常所說的彩色圖像。計算機顯示一幅彩色圖像時，每一個像素的顏色是通過三種基本顏色(紅、綠、藍)合成的，即利用了最常見的RGB顏色模型。要理解顏色模型，首先應(yīng)了解人的視覺系統(tǒng)。1．三色原理　　在人的視覺系統(tǒng)中存在著桿狀細胞和錐狀細胞兩種感光細胞。桿狀細胞為暗視器官，主要功能是辨別亮度信息；錐狀細

2、胞是明視器官，在照度足夠高時起作用，其功能是分辨顏色。錐狀細胞將電磁光譜的可見部分分為三個波段：紅、綠、藍。由于這個原因，這三種顏色被稱為三基色，圖9-1表示了人類視覺系統(tǒng)三類錐狀細胞的光譜敏感曲線。圖9-1人類感光細胞的敏感曲線根據(jù)人眼的結(jié)構(gòu)，所有顏色都可看做是三種基本顏色——紅(Red，R)、綠(Green，G)和藍(Blue，B)按照不同的比例組合而成的。國際照明委員會(CIE)早在1931年就規(guī)定三種基本色的波長分別為R:700nm，G:546.1nm，B:435.8nm。　　一幅彩色圖像的像素值可看做是光強和波長的函數(shù)值f(x，y，λ)，但實際使用時，將其看做是一幅

3、普通二維圖像，且每個像素有紅、綠、藍三個灰度值會更直觀些。2．顏色的三個屬性　　顏色是外界光刺激作用于人的視覺器官而產(chǎn)生的主觀感覺。顏色分兩大類：非彩色和彩色。非彩色是指黑色、白色和介于這兩者之間深淺不同的灰色，也稱為無色系列。彩色是指除了非彩色以外的各種顏色。顏色有三個基本屬性，分別是色調(diào)、飽和度、亮度?；谶@三個基本屬性，提出了一種重要的顏色模型HSI(Hue，Saturation，Intensity)。在HSI顏色模型部分，將詳細介紹這三個基本屬性。9.1.2顏色模型為了科學(xué)地定量描述和使用顏色，人們提出了各種顏色模型。目前常用的顏色模型按用途可分為三類：計算顏色模型、

4、視覺顏色模型和工業(yè)顏色模型。　　計算顏色模型用于進行有關(guān)顏色的理論研究。常見的RGB模型、CIEXYZ模型、Lab模型等均屬于此類型。視覺顏色模型是指與人眼對顏色感知的視覺模型相似的模型，它主要用于色彩的理解，常見的有HSI模型、HSV模型和HSL模型。　　工業(yè)顏色模型側(cè)重于實際應(yīng)用，包括彩色顯示系統(tǒng)、彩色傳輸系統(tǒng)及電視傳輸系統(tǒng)等。如印刷中用的CMYK模型、電視系統(tǒng)用的YUV模型、用于彩色圖像壓縮的YCbCr模型等。1.RGB模型RGB模型采用CIE規(guī)定的三基色構(gòu)成表色系統(tǒng)。自然界的任一顏色都可通過這三種基色按不同比例混合而成。由于RGB模型將三基色同時加入以產(chǎn)生新的顏色，

5、所以，它是一個加色系統(tǒng)。　　設(shè)顏色傳感器把數(shù)字圖像上的一個像素編碼成(R，G，B)，每個分量量化范圍為［0，255］共256級。因此，RGB模型可以表示28×28×28=224=256×256×256=16777216≈1670萬種顏色。這足以表示自然界的任一顏色，故又稱其為24位真彩色。一幅圖像中的每一個像素點均被賦予不同的RGB值，便可以形成真彩色圖像，如紅色(255，0，0)、綠色(0，255，0)、藍色(0，0，255)、青色(0，255，255)、品紅(255，0，255)、黃色(255，255，0)、白色(255，255，255)、黑色(0，0，0)等，等比例混合

6、三基色產(chǎn)生的是灰色。RGB顏色模型可用一個三維空間中的單位立方體來表示，如圖9-2所示。圖9-2RGB顏色模型單位立方體在RGB立方體中，所有數(shù)據(jù)都進行了標準化，其取值范圍為［0，1］。原點所對應(yīng)的顏色為黑色，它的三個分量值都為零。距離原點最遠的頂點對應(yīng)的顏色為白色，它的三個分量值都為1。從黑到白的灰色分布在這兩個點的連線上，該線稱為灰色線。立方體內(nèi)其余各點對應(yīng)不同的顏色。彩色立方體中有三個角對應(yīng)于三基色紅、綠、藍，剩下的三個角對應(yīng)于三基色的補色，即青色(藍綠色)、品紅(紫色)、黃色。RGB模型與顯示器等設(shè)備有著很好的對應(yīng)關(guān)系，RGB顯示器中，有三種熒光粉能夠分別發(fā)射出紅、綠、

7、藍三種顏色，三個相鄰的熒光點構(gòu)成了一個像素，這些熒光點受到三束強度分別為c1、c2、c3的電子束的轟擊，會發(fā)出不同的亮度，通過物理上的疊加或混合，便可顯示出相應(yīng)的顏色。2．CIEXYZ模型　　采用RGB模型表示各種不同顏色時，存在有負值表示顏色。為此，CIE1931年制定了XYZ模型，其中，X、Y、Z分別表示三種標準原色。對于可見光中的任一種顏色F，可以找到一組權(quán)值使：(9-1)式中：x、y、z稱為標準計色系統(tǒng)下的色度坐標，可表示為(9-2)顯然，x＋y＋z≡1。x、y、z中，只有兩個是相