1、彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ)彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ) 顏色與顏色空間顏色色彩空間數(shù)字圖像圖像文件格式視頻圖像以及數(shù)字化Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.2顏色與顏色空間顏色與顏色空間光波：光是一種按波長輻射的電磁波。顏色視覺系統(tǒng)對可見光的感知視網(wǎng)膜上錐狀光敏細(xì)胞(RGB)：光強(qiáng)與顏色。視網(wǎng)膜上桿狀光敏細(xì)胞：光強(qiáng)。顏色度量：色調(diào)、飽和度、亮度500500600600紫紫400400700700750750紫紫藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)綠綠 綠綠綠綠黃黃黃黃 橙橙橙橙紅紅紅紅350350可可見見光光0.005n0.005n

2、m m5nm5nm350nm350nm 750nm750nm 0.4mm0.4mm射線射線射線射線紫外線紫外線紅外線紅外線無線電波無線電波0.01n0.01nm m 10km10kmDistributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.4光的物理性質(zhì)：波長（光速，頻率）和幅度 人眼對色彩的感覺：色調(diào)、飽和度和亮度 色調(diào)波長 亮度幅度 飽和度色光的純度Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.5色調(diào)色調(diào)hu

3、e:hue:色調(diào)hue:人眼感覺到物體反射或發(fā)射光波的波長。色調(diào)就是顏色的分類。如七色：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫在色譜中，色調(diào)連續(xù)變化。Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.6飽和度飽和度saturationsaturation飽和度saturation：指顏色的純正程度。與亮度有關(guān)：某一色調(diào)參入白光，色調(diào)不變但飽和度降低與參入其它顏色的光有關(guān)：飽和度與色調(diào)都會改變。Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and Techno

4、logyPage 1.7亮度亮度：人眼感受到的顏色的光的強(qiáng)度人眼感受到的顏色的光的強(qiáng)度同一種色塊，在不同強(qiáng)度的白光照射下， 反射的光波波長一樣（色調(diào)相同），但 人眼感覺到的顏色不同。某一顏色的光，亮度很弱，趨于黑色， 反之，趨于白色。飽和度與亮度.bmpDistributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.8顏色相加與相減相加：發(fā)光物體發(fā)出某些波長的光波， 這些波長的光波疊加在一起。相減：白光照在某種顏色的物體上。部分波長的光波被吸收，剩下波長的光波進(jìn)入人的眼睛。Distributed DBMSUnive

5、rsity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.9顏色空間顏色空間為什么用顏色空間RGB: 顯示器信號HSB：人眼識別YUV：電視信號CMY：彩色印刷Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.101.RGB1.RGB顏色空間顏色空間計(jì)算機(jī)顯示器用紅R、綠G、藍(lán)B光的組合產(chǎn)生顏色， (R,G,B)的值唯一地確定在顯示器上的顯示顏色， 如（180，70，250）產(chǎn)生一個偏綠的藍(lán)色三種顏色構(gòu)成了三維空間坐標(biāo)- RGB顏色空間RGB.bmpDist

6、ributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.11電子槍電子槍控制電路控制電路熒光面熒光面電子束電子束像像素素發(fā)發(fā)光光點(diǎn)點(diǎn) CRTCRT結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 CRT的顏色產(chǎn)生Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.12RGB色彩空間Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.132.HSB(Hue, Sa

7、turation/Chroma,Brightness2.HSB(Hue, Saturation/Chroma,Brightness/Intensity)/Intensity)顏色顏色空間空間HSB能減少彩色圖像處理的復(fù)雜性。合乎人對彩色的認(rèn)識： 色彩：色調(diào)、飽和度 亮度：非彩色屬性，對應(yīng)黑白圖像的灰度。Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.14色調(diào)和飽和度通稱為色度，表示顏色類別與深淺程度。HSB色彩空間和RGB色彩空間轉(zhuǎn)換公式： ),min(1,180;, 0)3tan(9036013I

8、BGRSBGBGFArcHBGRIDistributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.153.CMY3.CMY彩色空間彩色空間非光源物體的顏色原理：任何一種顏色都可以由三種基本顏色按一定比例混合得到（青色、品紅、黃）顏料或油墨。相減色 例如 p.66彩色打印、彩色印刷CMYK: 在上述三色的基礎(chǔ)上，增加黑色Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.164 4. . YUVYUV色彩空間色彩空間為兼容黑白

9、和彩色電視信號，亮度Y和色度U、V分離。在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常把攝得的彩色圖像信號，經(jīng)分色、分別放大校正得到RGB，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個色差信號RY、BY白光的亮度Y和紅、綠、藍(lán)三色光的關(guān)系方程：Y0.3 R + 0.59 G + 0.11BYUV色彩空間與RGB色彩空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系： BGRVUY096.052.061.044.029.015.011.059.03.0Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.175.35.3數(shù)字圖像屬性數(shù)字圖像屬性1.分辨率 由圖像中每個

10、像素的顏色、亮度等信息按照矩陣的形式緊密排列構(gòu)成。圖像分辨率：每英寸長度像素點(diǎn)的數(shù)量。顯示器分辯率：屏幕在橫向與縱向上顯示的點(diǎn)數(shù)：如1024*768，800*600位圖顯示：圖中一個像素，對應(yīng)顯示器中一個像素。2. 圖像深度：表示每個像素的二進(jìn)制數(shù)字位數(shù) 24位(224 種顏色)，32位(RGB每個8位，剩下的8位稱為alpha channel, alpha屬性可用于 在圖像上疊加文字)Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.18例例 圖像深度圖像深度3 3，則可顯示，則可顯示8 8色色R

11、G B 顏色0 0 00 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 01 0 1 1 1 01 1 1Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.193. 3. 顯示器與顏色顯示器與顏色顯示數(shù)據(jù)容量水平分辨率顯示數(shù)據(jù)容量水平分辨率垂直分辨率垂直分辨率顯示深度顯示深度 顯示模式顯示分辨率顯示深度（bit）顏色數(shù)緩存容量（Byte）MDA640350121 2CGA320200424 16EGA640200424 16VGA640480828 256512KSVGA1024768828 2561MVE

12、SA80060024224 16M2MVESA1280102424224 16M4MDistributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.204. 4. 真彩色、偽彩色真彩色、偽彩色真彩色RGB每個分量都用8位二進(jìn)制表示。（色彩深度？）真彩色圖像適配器偽彩色像素的顏色不是由RGB直接確定，而是根據(jù)像素直接到彩色查找（color look up table：CLUT）。查找到的顏色與像素本身的顏色有一定差異Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science

13、and TechnologyPage 1.215. alpha 5. alpha 通道通道32位表示一個像素時，一個像素 （Alpha, R, G,B）, 各用8位。alpha通道位用于像素的覆蓋、混合等特殊顯示。 如當(dāng)在一幅圖像上疊加文字時，又不想讓文字把圖像全部覆蓋掉，就可以與alpha之進(jìn)行表示。Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.226. 6. 校正（針對光亮和光強(qiáng)度）校正（針對光亮和光強(qiáng)度）CRT顯示設(shè)備、攝影膠片、攝像機(jī)圖像傳感器的轉(zhuǎn)換特性都是非線性的。問題：再生圖像如何保證

14、與“原始場景”中的一樣？答案：采用校正Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.235.4 5.4 圖像格式圖像格式1.位圖由圖中每個像素的數(shù)據(jù)組成。每個像素的數(shù)據(jù)包括：顏色、亮度、屬性2.矢量圖每個矢量是一個圖形實(shí)體，它具有顏色、形狀、輪廓、大小、位置等屬性。如：點(diǎn)、 圓、線，矢量屬性可以調(diào)整。如:顏色、大小、位置AutoCAD、CoreDraw 等繪圖軟件都是基于矢量的系統(tǒng)。Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and Tec

15、hnologyPage 1.24BMP: bitmap,不壓縮，圖像文件大。IE 支持，而Netscape Navigator 不支持。文件結(jié)構(gòu) See next slideBMP圖結(jié)構(gòu)BITMAPFILEHEADER0 bftype 文件類型2Bfsize 圖像數(shù)據(jù)長度6Reserved10 Offset 圖像數(shù)據(jù)的起始位置BITMAPINFORMATION14Bisize 40,本結(jié)構(gòu)的長度18 Biwidith 圖像寬度22 Biheight 圖像高度26 Biplanes 28Bitbitcount 每像素所占位數(shù)52BiclrimportantCOLORTABLE 彩色表彩色表 （c

16、olor look up table)對于24位真彩色，則不需要該表Body 圖像數(shù)據(jù)Distributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.263.GIFGIF:Graphics Interchange Format,1987，compuServe開發(fā) LZW壓縮算法存儲圖像數(shù)據(jù)最多支持256色（8位圖像深度）。See next slide 特點(diǎn)：交錯顯示（下載時，以較粗分辨率顯示，看到全貌）在一個文件中可放多幅圖畫，實(shí)現(xiàn)動畫 QUIT.GIFDistributed DBMSUniversity of Shanghai for Science and TechnologyPage 1.276 Bytes: 版本號7Bytes: 邏輯屏幕描述全局彩色映射（任選）10 Bytes: 圖像描述塊局部彩色表圖像數(shù)據(jù)圖像控制擴(kuò)展塊純文本擴(kuò)展注釋擴(kuò)