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1、數(shù)字圖像處理DigitalImageProcessing第六章彩色圖像處理16.1概述在圖像處理中，顏色的運(yùn)用受兩個(gè)主要因素推動(dòng)：顏色是一個(gè)強(qiáng)有力的描繪子，它常?？珊?jiǎn)化目標(biāo)物的識(shí)別和提取。人可以辨別幾千種不同的顏色，但只能區(qū)分出幾十種灰度級(jí)，這使得顏色在人工圖像分析中顯得特別重要。26.1概述彩色圖像處理分為兩大類：全彩色（真彩色）處理圖像為彩色圖偽彩色處理圖像為灰度圖，為每個(gè)灰度區(qū)間賦予不同的顏色而成為彩色圖36.1概述前面章節(jié)中所介紹的圖像處理方法，某些可以直接應(yīng)用于彩色圖像處理，而其他的需要做適當(dāng)修改后才可應(yīng)用于處理彩
2、色圖像。本章內(nèi)容可分為四大塊：顏色基礎(chǔ)知識(shí)和顏色模型全彩色處理偽彩色處理彩色變換4人眼構(gòu)造簡(jiǎn)介水晶體虹膜角膜瞳孔視神經(jīng)盲點(diǎn)視網(wǎng)膜黃斑區(qū)睫狀小帶5人眼的機(jī)理簡(jiǎn)介人眼的機(jī)理與照相機(jī)類似：1.瞳孔：透明的角膜后是不透明的虹膜，虹膜中間的圓孔稱為瞳孔，其直徑可調(diào)節(jié)，從而控制進(jìn)入人眼內(nèi)之光通量?照相機(jī)光圈作用2.晶狀體：瞳孔后是一扁球形彈性透明體，其曲率可調(diào)節(jié)，以改變焦距，使不同距離的圖在視網(wǎng)膜上成像?照相機(jī)透鏡作用6人眼的機(jī)理簡(jiǎn)介人眼的機(jī)理與照相機(jī)類似：3.視細(xì)胞：視網(wǎng)膜上集中了大量視細(xì)胞，分為兩類：1）錐狀細(xì)胞：明視細(xì)胞，在強(qiáng)光下
3、檢測(cè)亮度和顏色（白晝視覺細(xì)胞）2）桿(柱)狀細(xì)胞：暗視細(xì)胞，在弱光下檢測(cè)亮度，無色彩感覺（夜視覺細(xì)胞）其中，每個(gè)錐狀視細(xì)胞連接著一個(gè)視神經(jīng)末梢，故分辨率高，分辨細(xì)節(jié)、顏色；多個(gè)桿狀視細(xì)胞連接著一個(gè)視神經(jīng)末梢，故分辨率低，僅分辨圖的輪廓。7錐狀細(xì)胞將電磁光譜的可見光部分分為三個(gè)波段：紅、綠、藍(lán)。由于這個(gè)原因，這三種顏色被稱為三基色（PrimaryColor）紅(red)綠(green)藍(lán)(blue)所有顏色都可看作是三種基本顏色按照不同的比例組合而成。人眼成像過程視細(xì)胞受到光刺激產(chǎn)生電脈沖-----?視神經(jīng)中樞-----?大腦
4、成像.傳遞人眼的成像機(jī)理86.2彩色基礎(chǔ)白光通過棱鏡時(shí)看到的色譜6種顏色？No!電磁波譜中的可見光部分彩色光譜可分為6個(gè)寬的區(qū)域：紫色、藍(lán)色、綠色、黃色、橘紅色和紅色。96.2彩色基礎(chǔ)電磁波譜中的可見光部分400nm700nm紫外光紅外光可見光區(qū)546.1nm435.8nm780nm可視光區(qū)的波長在400nm~700nm，當(dāng)光譜采樣限制到三個(gè)人類視覺系統(tǒng)敏感的紅、綠、藍(lán)光波段時(shí)，對(duì)這三個(gè)光譜帶的光能量進(jìn)行采樣，就可以得到一幅彩色圖像。106.2彩色基礎(chǔ)人眼所感知到的物體的顏色由物體反射光的特性所決定。人眼內(nèi)的錐狀體分為三類，
5、分別對(duì)紅、綠、藍(lán)光敏感。對(duì)紅光敏感的錐狀體占65%對(duì)綠光敏感的錐狀體占33%對(duì)藍(lán)光敏感的錐狀體占2%(敏感度最高)116.2彩色基礎(chǔ)眼內(nèi)三種錐狀體的光吸收情況CIE(國際照明委員會(huì))規(guī)定的三原色對(duì)應(yīng)的光的波長為：藍(lán)：435.8nm綠：546.1nm紅：700nm注意：自然界中的可見顏色均能由這三種顏色按一定比例混合得到；反之，任意一種顏色都可以分解為三種原色。126.2彩色基礎(chǔ)三原色混色原理:紅+藍(lán)=品紅綠+藍(lán)=青紅+綠=黃品紅、青、黃稱為合成色它們是顏料的三原色136.2彩色基礎(chǔ)顏色的特性：亮度：與灰度圖像的灰度值類似色調(diào)
6、：任何一種顏色的光都是由若干波長不同的光混合而成，其中比重最大的那種光的顏色即為色調(diào)。飽和度：由色調(diào)所對(duì)應(yīng)光在混合光中的比重決定。也可理解該純色光被白光沖淡的多少，白光越多飽和度越低。色調(diào)和飽和度統(tǒng)稱為色度。146.3顏色模型顏色模型(也稱彩色空間或彩色系統(tǒng))是為了按照某種標(biāo)準(zhǔn)來指定顏色。從本質(zhì)上說，顏色模型是一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)下的一個(gè)子空間中，每種顏色都對(duì)應(yīng)其中一個(gè)點(diǎn)。156.3顏色模型顏色模型的設(shè)計(jì)通常是為了便于硬件實(shí)現(xiàn)或便于對(duì)顏色的控制。RGB模型：在彩色顯示器、彩色攝像機(jī)中廣泛使用CMY/CMYK模型：用于彩色打
7、印HSI模型：與人描述和解釋顏色的方式最接近，便于人為指定顏色；同時(shí)該模型將顏色和灰度信息分開，便于應(yīng)用灰度圖像處理技術(shù)來處理彩色圖像。166.3.1RGB模型RGB彩色立方體示意圖17RGB模型：建立在笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)里，其中三個(gè)軸分別為R，G，B，模型的空間是個(gè)正方體，原點(diǎn)對(duì)應(yīng)黑色，離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)白色從黑到白的灰度值分布在從原點(diǎn)到離原點(diǎn)最遠(yuǎn)頂點(diǎn)間的連線上，而立方體內(nèi)其余各點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的顏色，可用從原點(diǎn)到該點(diǎn)的矢量表示186.3.1RGB彩色模型用RGB彩色模型表示的圖像包含有3個(gè)圖像分量，分別與紅、綠、藍(lán)三原色相對(duì)應(yīng)。
8、當(dāng)送入RGB監(jiān)視器時(shí)，這三幅圖像在熒光屏上混合產(chǎn)生一幅合成的彩色圖像。在RGB空間中，用于表示每一像素的比特?cái)?shù)稱為像素深度。如24比特深度的圖像通常稱為全彩色或真彩色圖像196.3.1RGB彩色模型MATLAB實(shí)現(xiàn)一幅MxN的RGB彩色圖像可以用一個(gè)MxNx3的矩陣來描述，圖像中每一個(gè)像素
