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1、第８章彩色圖像處理內(nèi)容提要:8.1人類視覺與色度學(xué)基礎(chǔ)三基色原理、光度學(xué)基本知識(shí)8.2顏色空間的表示及其轉(zhuǎn)換RGB模型、Munsell模型、HSV模型、HSI模型、YUV模型RGB與HSV空間的相互轉(zhuǎn)換RGB與YUV空間的相互轉(zhuǎn)換RGB與HSI空間的相互轉(zhuǎn)換8.2顏色空間的量化抖動(dòng)技術(shù)、假彩色處理彩色圖像增強(qiáng)、真彩色增強(qiáng)、8.6.2偽彩色增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)：彩色空間的表示和轉(zhuǎn)換本章小結(jié)教學(xué)建議本章的先修知識(shí)主要有：光學(xué)、線性代數(shù)、圖像的量化等。要求了解彩色圖像處理的基本概念和一些常用的彩色圖像處理技術(shù)。用MATLAB工具對彩色圖像進(jìn)行處理如進(jìn)行顏色空間的變換等。8
2、.1人類視覺與色度學(xué)基礎(chǔ)人類色覺的產(chǎn)生是一個(gè)復(fù)雜的過程。除了光源對眼睛的刺激，還需要人腦對光刺激的解釋。人感受到的物體顏色主要取決于反射光的特性。如果物體比較均衡地反射各種光譜，則看起來是白的。如果物體對某些光譜反射得較多，則看起來物體就呈現(xiàn)相對應(yīng)的顏色。色度學(xué)（colorimetry）進(jìn)行圖像的彩色分析，建立的研究彩色計(jì)量的學(xué)科。8.1.1人類的基本視覺特性視覺系統(tǒng)中存在著桿狀和錐狀細(xì)胞兩種感光細(xì)胞。桿狀細(xì)胞為暗視器官錐狀細(xì)胞是明視器官，在照度足夠高時(shí)起作用，并能分辨顏色。錐狀細(xì)胞大致將電磁光譜的可見部分分為三個(gè)波段：紅、綠、藍(lán)。這三種顏色被稱為三基色
3、圖8.1人類視覺系統(tǒng)三類錐狀細(xì)胞的光譜敏感曲線人類視覺對顏色的主觀感覺顏色的三種主觀感覺：色調(diào)、色飽和度和亮度。色調(diào)（hue）從一個(gè)物體反射過來的或透過物體的光波長是由顏色種類來辨別的，如紅、橙、綠。色飽和度（saturation）即色純度，指顏色的深淺例如：深紅和淺紅。亮度（brightness）顏色的明暗程度，從黑到白，主要受光源強(qiáng)弱影響。8.1.2三基色原理由三基色混配各種顏色通常有兩種方法：相加混色法。彩色電視機(jī)上的顏色。相減混色法。彩色電影、幻燈片、繪畫原料相加混色和相減混色的主要區(qū)別：（1）相加法是由發(fā)光體發(fā)出的光相加而產(chǎn)生的各種顏色，而相減
4、法是先有白色光，然后從中減去某些成份（吸收）得到各種顏色。（2）相加混色的三基色是紅、綠、藍(lán)，而相減混色的三基色是黃、青、品紅。相加混色的補(bǔ)色就是相減混色的基色。（3）相加混色和相減混色有不同的規(guī)律。Grassman定律指出了視覺對顏色的響應(yīng)取決于紅、綠、藍(lán)三輸入量的代數(shù)和。（1）所有顏色都可以用相互獨(dú)立的三基色混合得到；（2）假如三基色的混合比相等，則色調(diào)和色飽和度也相等；（3）任意兩種顏色相混合產(chǎn)生的新顏色與采用三基色分別合成這兩種顏色的各自成份混合起來得到的結(jié)果相等；（4）混合色的光亮度是原來各分量光亮度的總和。顏色向量C的計(jì)算CIE的R、G、B顏
5、色表示系統(tǒng)。選擇標(biāo)準(zhǔn)紅色，綠色和藍(lán)色三種單色光作為表色系統(tǒng)的三基色。顏色向量C紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三刺激值所構(gòu)成的（R，G，B）向量的和構(gòu)成。C=RR0+GG0+BB0（8.1）R、G、B為C的三刺激值（tristimulusvalues）（R0，G0，B0）稱為原刺激值，是單位向量。圖8.2顏色的向量表示與光譜三刺激值（a）顏色的向量表示（b）光譜三刺激值8.1.3光度學(xué)基本知識(shí)光度學(xué)光學(xué)中研究光的輻射、吸收、照射、反射、散射、漫射等度量的學(xué)科同時(shí)結(jié)合視覺特征來確定光的度量及吸收的單位。在可見光譜段以外的景物圖像也可用類似的方法?？梢姽庾V段以外
6、所形成的圖像，其處理的各個(gè)過程也常常要變換成人眼可以觀察的圖像例如熱成像、X光照片等光度學(xué)中的基本概念1.光通量2.發(fā)光強(qiáng)度3.視敏度4.亮度亮度是發(fā)光面的明亮程度的度量，它決定于單位面積的發(fā)光強(qiáng)度，單位為cd/m2。5.照度照度指照射在單位面積上的光通量，單位為勒（lx）。8.2顏色空間的表示及其轉(zhuǎn)換實(shí)際應(yīng)用中常用的顏色空間有RGB、HSV、HSI、YUV、YIQ等。常用的顏色空間可分為兩類面向硬設(shè)備的應(yīng)用RGB顏色空間，如：彩色顯示器、打印機(jī)等面向以彩色處理為目的的應(yīng)用HSI顏色空間以及HSV顏色空間8.2.1RGB模型顏色模型規(guī)定了顏色的建立、描述
7、和觀察方式。顏色模型都是建立在三維空間中的與顏色空間密不可分。RGB模型用三維空間中的一個(gè)點(diǎn)來表示一種顏色，如圖8.3每個(gè)點(diǎn)有三個(gè)分量，分別代表該點(diǎn)顏色的紅、綠、藍(lán)亮度值亮度值限定在[0，1]。圖8.3RGB模型坐標(biāo)圖8.4圖像的R、G、B分解（a）原圖像（b）R分量（c）G分量（d）B分量圖8.2.2Munsell模型某個(gè)顏色可以唯一地用一個(gè)色調(diào)（H）、色純度（C）及亮暗值（V）的顏色片來表示，如圖8.5所示。色調(diào)沿圓周分成10個(gè)區(qū)域，其中5個(gè)是主色調(diào)，5個(gè)是中間色調(diào)。分別是紅、紅黃、黃、黃綠、綠、藍(lán)綠、藍(lán)、藍(lán)紫、紫、紫紅。色純度表示了色的濃淡，從中心
8、向外逐漸增強(qiáng)。顏色的亮暗分成11個(gè)等級(jí)，記為0到10級(jí)，其中0級(jí)對應(yīng)黑而10級(jí)對
