數(shù)字圖像處理

DigitalImageProcessing第六章彩色圖像處理主要內(nèi)容6.1彩色基礎(chǔ)6.2彩色模型6.3偽彩色處理6.4全彩色處理基礎(chǔ)6.1彩色基礎(chǔ)p250

彩色光大約覆蓋電磁波譜400～700nm的范圍，三個(gè)基本量用來(lái)描述彩色光源的質(zhì)量：輻射量、光強(qiáng)和亮度。輻射量是從光源流出能量的總量，用瓦特度量。光強(qiáng)用流明度量，它給出了觀察者從光源接收的能量總和的度量。亮度是一個(gè)主觀描繪子，它是不可度量的。它包含無(wú)色的強(qiáng)度的概念，是描述彩色感覺(jué)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。6.1彩色基礎(chǔ)p252顏色的特性亮度：具體表達(dá)了無(wú)色的強(qiáng)度概念。色調(diào)：光波混合中與主波長(zhǎng)有關(guān)的屬性。表示觀察者感知的主要顏色。飽和度：一種顏色混合白光的數(shù)量。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。將紅、綠、藍(lán)的量稱為三色值，表示為X,Y,Z，則一種顏色由三色值系數(shù)定義為：6.1彩色基礎(chǔ)p252CIE色度圖純色在色度圖邊界上，任何不在邊界上而在色度圖內(nèi)的點(diǎn)都表示譜色的混合色；越靠近等能量點(diǎn)飽和度越低，等能量點(diǎn)的飽和度為0；6.1彩色基礎(chǔ)三角形內(nèi)區(qū)域表示由RGB監(jiān)視器產(chǎn)生的顏色范圍。三個(gè)單一的、確定的原色不能得到所有的顏色。在三角形內(nèi)不規(guī)則區(qū)域表示高質(zhì)量的彩色打印設(shè)備的彩色域。典型彩色域6.2彩色模型彩色模型的設(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(青/深紅/黃)/CMYK模型：用于彩色打印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(kāi)，便于應(yīng)用灰度圖像處理技術(shù)來(lái)處理彩色圖像。YCbCr模型：廣泛用于數(shù)字視頻中。6.2.1RGB模型在RGB模型中，圖像由三個(gè)圖像分量組成，每一個(gè)分量圖像都是其原色圖像。三幅圖像合成彩色圖像。像素深度：用以表示每一個(gè)像素的比特?cái)?shù)。24比特深度的圖像通常稱為全彩色或真彩色圖像6.1彩色基礎(chǔ)三原色混色原理:紅+藍(lán)=品紅綠+藍(lán)=青紅+綠=黃RGB立方體中，不同顏色位于立方體的表面或內(nèi)部，原點(diǎn)處表黑色，白色位于離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的角上。在RGB模型中，圖像由三個(gè)圖像分量組成，每一個(gè)分量圖像都是其原色圖像。三幅圖像合成彩色圖像。深紅青黃灰度級(jí)6.2.1RGB彩色模型6.2.1RGB彩色模型穩(wěn)定RGB 色集合（穩(wěn)定Web色）216種

RGB安全彩色立方體只有表面有效，內(nèi)部空心，每面36種顏色，共計(jì)216種6.2.2CMY和CMYK模型C(Cyan

青)M(Magenta

品紅)Y(Yellow

黃)是顏料的三原色。 青色顏料C：吸收紅光 品紅顏料M：吸收綠光 黃色顏料Y：吸收藍(lán)光 例如：當(dāng)白光照到青色顏料上，紅光被吸收，返回綠光和藍(lán)光，所以呈現(xiàn)青色。

CMY/CMYK模型主要用于打印設(shè)備6.2.2CMY和CMYK模型CMY模型和RGB模型間的關(guān)系：等量的青色、品紅和黃色應(yīng)該產(chǎn)生黑色。但實(shí)際產(chǎn)生的黑色不夠純正，另外加上價(jià)格因素，引入黑色(打印的主色)，構(gòu)成CMYK模型。RGB三個(gè)值已歸一化為[0,1]6.2.2CMY和CMYK模型深紅、青、黃稱為合成色，是顏料的三原色。6.2.3HSI彩色模型p257HSI模型與人眼對(duì)顏色的描述很相似，如淡紫、深紅等等。

H：Hue色調(diào)

S：Saturation飽和度

I：Intensity強(qiáng)度/灰度6.2.3HSI彩色模型p260從RGB到HSI的彩色轉(zhuǎn)換

假設(shè)RGB值已歸一化到[0,1]范圍內(nèi)，則色調(diào)飽和度強(qiáng)度注意：matlab的acos求出的是弧度當(dāng)R=B=G=06.2.3HSI彩色模型p260-p261從HSI到RGB的彩色轉(zhuǎn)換(1)RG扇區(qū)(0°≤H<120°)：

(2)GB扇區(qū)(120°≤H<240°)：(3)BR扇區(qū)(240°≤H≤360°)：注意matlab的cos參數(shù)是弧度6.2.3HSI彩色模型(a)RGB圖像(b)色調(diào)(c)飽和度(d)強(qiáng)度/灰度RGB圖像和對(duì)應(yīng)的HSI分量圖像Matlab函數(shù)補(bǔ)充rgb2hsv(I)：將rgb模型轉(zhuǎn)成hsv模型hsv2rgb(I)：將hsv模型轉(zhuǎn)成rgb模型注意HSV模型的H、S與HIS模型的類似；

V=max(紅色、藍(lán)色、綠色)；補(bǔ)充YUV彩色空間YUV是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法(屬于PAL) 。Y為顏色的亮度U

為色差信號(hào)，為紅色的濃度偏移量成份V

為色差信號(hào)，為藍(lán)色的濃度偏移量成份YUV格式有：4∶4∶4；4∶2∶2；

4∶1∶1；4∶2∶0

YUV與RGB間的轉(zhuǎn)換6.3偽彩色圖像處理偽彩色(又稱假彩色)圖像處理是根據(jù)特定的準(zhǔn)則對(duì)灰度值賦以彩色的處理，即將灰度圖轉(zhuǎn)換為彩色圖。處理方法：灰度分層灰度到彩色的變換6.3偽彩色圖像處理灰度分層：將圖像劃分為不同的“層”，為每一層賦以一種彩色。6.3.1灰度分層p2636.3偽彩色圖像處理6.3.1灰度分層p2636.3偽彩色圖像處理(a)含有裂紋和孔隙的焊接物X光照片。(b)彩色編碼圖像；閾值為2506.3.1灰度分層p263 對(duì)任何輸入像素的灰度級(jí)執(zhí)行三個(gè)獨(dú)立的變換，結(jié)果分別送入彩色監(jiān)視器的紅綠藍(lán)通道，產(chǎn)生一幅合成圖像。6.3.2灰度級(jí)到彩色的轉(zhuǎn)換6.3偽彩色圖像處理6.3偽彩色圖像處理其中：多幅單色圖像合成一幅彩色圖像 不同的傳感器在不同的譜段產(chǎn)生獨(dú)立的單色圖像，然后合成為一幅彩色圖像進(jìn)行顯示。6.3偽彩色圖像處理多光譜圖像彩色編碼華盛頓的光譜衛(wèi)星圖像，包括波托馬克河部分a)-c)可見(jiàn)光的紅綠藍(lán)圖像d)近紅外圖像e)前三幅合成的彩色圖像f)近紅外代替紅分量后圖p2676.4全彩色圖像處理基礎(chǔ)p267全彩色圖像處理方法分為兩類：獨(dú)立地處理彩色圖像的RGB分量圖像，然后組合成為一幅彩色圖像。將每個(gè)像素的RGB值看成一個(gè)整體，即一個(gè)3維向量，直接處理彩色像素。6.4全彩色圖像處理基礎(chǔ)圖6.29灰度圖像和RGB彩色圖像的空間模板6.5彩色變換f(x,y)是彩色輸入圖像，其值是一個(gè)向量。g(x,y)是彩色輸出圖像。在HSI彩色空間，H、S、I分量獨(dú)自做變換。如：I=k*I0<k<1H和S沒(méi)有變換6.5.1公式6.5.2補(bǔ)色p271彩色反轉(zhuǎn)(求補(bǔ)色)(底片效果)補(bǔ)色：彩色環(huán)中相對(duì)的顏色為補(bǔ)色。 一種顏色和它的補(bǔ)色相加等于白色。6.5.2補(bǔ)色p2716.5.3彩色分層p272作用：突出圖像中特殊的彩色區(qū)域、從其周圍分離出目標(biāo)物。該例取顏色中心(0.683,0.1608,0.1922)；半徑0.17656.5.4色調(diào)和彩色校正冪律變換6.5.4色調(diào)和彩色校正冪律變換6.5.5直方圖處理將彩色圖像看成3幅灰度圖進(jìn)行