1、Chap 9 彩色圖像表示彩色圖像表示圖像表示圖像表示n基本概念（彩色空間及其模式）基本概念（彩色空間及其模式）n灰度圖象灰度圖象：通常每個象素用一個字節(jié)來表示。：通常每個象素用一個字節(jié)來表示。 n灰度級灰度級：表示象素的灰度范圍，如：表示象素的灰度范圍，如1Byte/pixel1Byte/pixel是是256256級灰度。級灰度。 n分辨率分辨率：用來描述數(shù)字圖象所表示的空間細節(jié)的程度（高或：用來描述數(shù)字圖象所表示的空間細節(jié)的程度（高或低），如與設(shè)備無關(guān)的分辨率表示：象素的個數(shù)低），如與設(shè)備無關(guān)的分辨率表示：象素的個數(shù)MxNMxN，以及與設(shè)，以及與設(shè)備有關(guān)的表示，如備有關(guān)的表示，如dpi(d

2、ot per inch)dpi(dot per inch)，pixel/mm line.pixel/mm line. n亮度和對比度亮度和對比度：是人眼感知物體的主觀度量。亮度即明亮程：是人眼感知物體的主觀度量。亮度即明亮程度通常用照度度量，而對比度與物體相對于背景的亮度差別有關(guān)，度通常用照度度量，而對比度與物體相對于背景的亮度差別有關(guān)，一般用差別與背景的亮度的比值來衡量一般用差別與背景的亮度的比值來衡量。顏色視覺顏色視覺1、顏色基礎(chǔ) 2、顏色模型圖像表示圖像表示n彩色圖象彩色圖象：通常真彩色用三字節(jié)的：通常真彩色用三字節(jié)的R R，G G，B B來表示，即來表示，即8:8:8=248:8:8=

3、24位。位。nR R、G G、B B （三基色波長（三基色波長（CIECIE）Blue: 435.8nm, Green: Blue: 435.8nm, Green: 546.1nm,Red: 700nm546.1nm,Red: 700nm）顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)n3個基本特性量：輝度、色調(diào)、飽和度；n輝度：與物體的反射率成正比；n色調(diào)：與混合光譜中主要光波長相關(guān)聯(lián)；n飽和度：與一定色調(diào)的純度有關(guān)，純光的譜色是完全飽和的；n色度：色調(diào)和飽和度合起來稱為色度；n顏色可用輝度和色度共同表示；n色系數(shù)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)1zyxZYXZzZYXYyZYXXxx:紅色色系數(shù)

4、; X:紅色刺激量y:綠色色系數(shù)； Y:綠色刺激量z:藍色色系數(shù)； Z:藍色刺激量顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)n色度圖色度圖:1931年年CIE制定制定R:700nmG:546.1nmB:435.8nmp橙色橙色飽和度：飽和度：66%顏色視覺：顏色模型顏色視覺：顏色模型1、RGB模型（模型（ R：紅，：紅，G：綠，：綠，B：藍，：藍，面向硬件面向硬件設(shè)備設(shè)備）2、HSI模型（模型（ H：色調(diào)，：色調(diào)，S：飽和度，：飽和度，I：密度，：密度，面面向彩色處理向彩色處理）3、RGB轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換到HSI4、HSI 轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換到RGBnRGBRGB模式模式 (相加混色模型，用于發(fā)光物體相加混色模型

5、，用于發(fā)光物體)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)：顏色視覺：顏色基礎(chǔ)：圖像表示圖像表示nHSBHSB模型模型: :n基于人類對顏色的感覺，基于人類對顏色的感覺，HSB模型描述顏色的三個基模型描述顏色的三個基本特征。又稱為本特征。又稱為HSI空間。空間。顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)HSI模型模型特點：特點：1、I分量與圖像的彩色信息無關(guān)分量與圖像的彩色信息無關(guān) 2、H和和S與顏色有關(guān)與顏色有關(guān)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)HSIHSI模型模型量化顏色三屬性量化顏色三屬性H H色調(diào)色調(diào) ：取值：取值0-3600-360S S飽和度：取值飽和度：取值0-10-1或或0-1000-100I I亮度亮度

6、 ：取值：取值0-10-1或或0-1000-100IHS圖像表示圖像表示圖像表示圖像表示n色相（或色度色相（或色度Hue） 是從物體反射或透過物體傳播的顏色。在是從物體反射或透過物體傳播的顏色。在 0 到到 360 度的標(biāo)度的標(biāo)準(zhǔn)色輪上，色相是按位置度量的。在通常的使用中，色相是準(zhǔn)色輪上，色相是按位置度量的。在通常的使用中，色相是由顏色名稱標(biāo)識的，比如紅、橙或綠色。由顏色名稱標(biāo)識的，比如紅、橙或綠色。 n飽和度（飽和度（Saturation） 有時也稱色品，是指顏色的強度或純度。飽和度表示色相中有時也稱色品，是指顏色的強度或純度。飽和度表示色相中灰成分所占的比例，用從灰成分所占的比例，用從 0

7、%（灰色）到（灰色）到 100%（完全飽和）（完全飽和）的百分比來度量。在標(biāo)準(zhǔn)色輪上，從中心向邊緣飽和度是遞的百分比來度量。在標(biāo)準(zhǔn)色輪上，從中心向邊緣飽和度是遞增的。增的。 n亮度（亮度（Brightness） 是顏色的相對明暗程度，通常用從是顏色的相對明暗程度，通常用從 0%（黑）到（黑）到 100%（白）（白）的百分比來度量。的百分比來度量。圖像表示圖像表示圖像表示圖像表示圖像表示圖像表示n在繪畫藝術(shù)上，在繪畫藝術(shù)上，飽和度飽和度的概念可描述如下：的概念可描述如下：n是一種純色加上白色染料后的結(jié)果，此時色彩的飽和度發(fā)生變化是一種純色加上白色染料后的結(jié)果，此時色彩的飽和度發(fā)生變化而色彩的亮度

8、不發(fā)生變化。而色彩的亮度不發(fā)生變化。n同樣在繪畫藝術(shù)上，同樣在繪畫藝術(shù)上，亮度亮度的概念可描述如下：的概念可描述如下：n是一種純色加上黑色染料后的結(jié)果，此時色彩的亮度發(fā)生變化而是一種純色加上黑色染料后的結(jié)果，此時色彩的亮度發(fā)生變化而色彩的飽和度不發(fā)生變化。色彩的飽和度不發(fā)生變化。nHSB空間的坐標(biāo)體系空間的坐標(biāo)體系顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)（3）RGB轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換到HSI2/12)()(2/)()(arccos),(min()(31)(31BGBRGRBRGRHBGRBGRSBGRI顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)（4） HSI 轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換到RGB當(dāng)當(dāng)H在（在（00，1200）之間

9、）之間)(3)60cos(cos1)1 (0RBIGHHSIRSIB顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)（4） HSI 轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換到RGB當(dāng)當(dāng)H在（在（1200，2400）之間）之間)(3)180cos()120cos(1)1 (00GRIBHHSIGSIR顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)（4） HSI 轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換到RGB當(dāng)當(dāng)H在（在（2400，3600）之間）之間)(3)300cos()240cos(1)1 (00GBIRHHSIBSIG顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)RGB與與HIS的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換顏色視覺：顏色基礎(chǔ)顏色視覺：顏色基礎(chǔ)RGB與與HIS的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換圖像表示圖像表示n另外，

10、彩色有多種不同的表示方式，例如，另外，彩色有多種不同的表示方式，例如，YUVYUV（PALPAL制式）制式）,YIQ,YIQ（NTSCNTSC制式）制式）,HSI,HSI表示。表示。偽彩色與假彩色處理n偽彩色處理。n假彩色處理。要點： 偽彩色與假彩色處理 把黑白圖象處理成偽彩色圖象。 把真實的自然彩色圖象或遙感多光譜圖象處理成假彩色圖象。l 偽彩色增強偽彩色增強的定義的定義人對人對圖象灰度圖象灰度的的分辨能力比較低分辨能力比較低，而對，而對色彩色彩的的辨別能力卻非常強辨別能力卻非常強。為了更有效地提取圖。為了更有效地提取圖形信息，圖象增強中形信息，圖象增強中偽彩色處理偽彩色處理就是把就是把單色

11、單色（黑白）圖象（黑白）圖象的不同的不同灰度級灰度級按照線性或非線按照線性或非線性性映射函數(shù)映射函數(shù)變換成不同的變換成不同的彩色彩色。 偽彩色處理 人眼只能區(qū)分40多種不同等級的灰度，卻能區(qū)分幾千種不同色度、不同亮度的色彩。 偽彩色處理就是把黑白圖象的灰度值映射成相應(yīng)的彩色。kilyxflCyxfiii, 2 , 1 ,),( ,),(1l偽彩色增強偽彩色增強的技術(shù)分類的技術(shù)分類函數(shù)映射函數(shù)映射方法方法頻域濾波頻域濾波方法方法l函數(shù)映射函數(shù)映射方法的定義方法的定義 偽彩色增強技術(shù)也是一種點處理操作，偽彩色增強技術(shù)也是一種點處理操作，只是需要三個相互獨立的映射函數(shù)，將一個只是需要三個相互獨立的映

12、射函數(shù)，將一個灰度圖象變換成紅、綠、藍三基色比例不同灰度圖象變換成紅、綠、藍三基色比例不同的彩色圖象。的彩色圖象。),(),(),(),(),(),(yxfTyxByxfTyxGyxfTyxRBGRl 定義三個映射函數(shù)為定義三個映射函數(shù)為 、 、 ，輸入灰度圖象為輸入灰度圖象為 ，則三基色分量為：，則三基色分量為： RT GTBTyxf,LLL/43L/4L/20GBR灰度分層法kilyxflCyxfiii, 2 , 1 ,),( ,),(1特特例例灰度分層法n該方法比較簡單、直觀。缺點是變換出的彩色數(shù)目有限映射函數(shù)映射函數(shù)l頻域增強頻域增強方法的定義方法的定義 圖象圖象傅立葉變換傅立葉變換所得所得頻譜頻譜經(jīng)經(jīng)三個不同頻三個不同頻率特性率特性的的濾波器濾波器（常用（常用帶通帶通或或帶阻帶阻濾波器）濾波器）濾波，再經(jīng)濾波，再經(jīng)傅立葉逆變換傅立葉逆變換得到的得到的灰度值灰度值分別分別代表圖象的代表圖象的不同頻率分量不同頻率分量，設(shè)計適當(dāng)?shù)?，設(shè)計適當(dāng)?shù)膫尾蕚尾噬成浜瘮?shù)色映射函數(shù)，就可以用色彩表現(xiàn)出圖象的不，就可以用色彩表現(xiàn)出圖象的不同頻率成分。同頻率成分。 本節(jié)中，我們本節(jié)中，我們給出一個實例對給出一個實例對基于彩色信息的基于彩色信息的圖像識別加以討圖像識別加以討論。論。84 100 1的NNF4 6 1 的NNF兩種算法的效果比較兩種算法的效果比較 假彩色處理 把真實的自然彩色