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1、數(shù)字圖像處理DigitalImageProcessing昆明理工大學(xué)理學(xué)院桂進(jìn)斌彩色圖像處理?彩色基礎(chǔ)知識(shí)?彩色空間?偽彩色處理?全彩色圖像處理?彩色變換?彩色圖像平滑和尖銳化彩色圖像基礎(chǔ)?為什么要研究彩色圖像處理？符合人類視覺特點(diǎn)人類可以辨別幾千種顏色色調(diào)和亮度只能辨別幾十種灰度層次有用的描繪子簡化目標(biāo)物的區(qū)分目標(biāo)識(shí)別：根據(jù)目標(biāo)的顏色特征彩色圖像基礎(chǔ)???彩色圖像處理可分為：全彩色處理數(shù)碼相機(jī)?數(shù)碼攝像機(jī)?彩色掃描儀?偽彩色處理對(duì)不同的灰度或灰度范圍賦予不同的顏色彩色圖像基礎(chǔ)在17世紀(jì)，牛頓通過三棱鏡研究對(duì)白光的折射就已發(fā)現(xiàn)：白光可被分解成一系列從紫到紅的連續(xù)光譜，
2、從而證明白光是由不同顏色（而且這些顏色并不能再進(jìn)一步被分解）的光線相混合而組成的。彩色圖像基礎(chǔ)可見光是由電磁波譜中相對(duì)較窄的波段組成，如果一個(gè)物體比較均衡地反射各種光譜，則人看到的物體是白的；而如果一個(gè)物體對(duì)某些可見光譜反射的較多，則人看到的物體就呈現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的顏色。例如，綠色物體反射具有500~570nm（納米）范圍的光，吸收其他波長光的多數(shù)能量。彩色圖像基礎(chǔ)可見光無線電波線γ射X射線紫外線紅外線微波超短中長短波波波0.01nm1nm0.1μ10μ0.1cm10cm10m1km100km電磁波譜分布紫藍(lán)青綠黃橙紅0.380.430.470.50.560.590.620
3、.76(?m)可見范圍電磁波譜的波長組成人眼的吸收特性：人眼的錐狀細(xì)胞是負(fù)責(zé)彩色視覺的傳感器，人眼的錐狀細(xì)胞可分為三個(gè)主要的感覺類別。大約65%的錐狀細(xì)胞對(duì)紅光敏感，33%對(duì)綠光敏感，只有2%對(duì)藍(lán)光敏感。由于人眼的這些吸收特性，被看到的彩色是所謂的原色紅（R，red）、綠(G，green)和藍(lán)（B，blue）的各種組合。彩色圖像基礎(chǔ)?光特性是顏色科學(xué)的核心?描述彩色光的3個(gè)基本量：?輻射率：從光源流出能量的總量，用瓦特(W)度量?光強(qiáng)：觀察者從光源接收的能量總和?亮度：主觀描繪子三原色原理其基本內(nèi)容是：任何顏色都可以用3種不同的基本顏色按照不同比例混合得到，即C=aC
4、1+bC2+cC3式中a，b，c>=0為三種原色的權(quán)值或者比例，C1、C2、C3為三原色（又稱為三基色）。三原色原理?自然界中的可見顏色都可以用三種原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。?作為原色的三種顏色應(yīng)該相互獨(dú)立，即其中任何一種都不能用其他兩種混合得到。三原色原理為了標(biāo)準(zhǔn)化起見，國際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定用波長為700nm、546.1nm、435.8nm的單色光分別作為紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三原色。紅綠藍(lán)三原色按照比例混合可以得到各種顏色，其配色方程為：C=aR+bG+cB三原色原理?原色相加可產(chǎn)生二次色。?紅色+藍(lán)色=深紅色(
5、M，magenta)，?綠色+藍(lán)色=青色(C，cyan)，?紅色+綠色=黃色(Y，yellow)。?以一定的比例混合光的三種原色或者以一種二次色與其相反的原色相混合可以產(chǎn)生白色(W，white)，?即：紅色+綠色+藍(lán)色=白色。彩色到灰度的轉(zhuǎn)換?相同亮度的三原色，人眼看去的感覺是，綠色光的亮度最亮，而紅色光其次，藍(lán)色光最弱。?如果用Y來表示白色光，即光的亮度(灰度)，則有如下關(guān)系：Y=0.299R+0.587G+0.114B區(qū)分顏色常用三種基本特性量?亮度：如果無彩色就只有亮度一個(gè)維量的變化。?色調(diào)：是光波混合中與主波長有關(guān)的屬性，色調(diào)表示觀察者接收的主要顏色。這樣，當(dāng)
6、我們說一個(gè)物體是紅色、橘黃色、黃色時(shí)，是指它的色調(diào)。?飽和度：與一定色調(diào)的純度有關(guān)，純光譜色是完全飽和的，隨著白光的加入飽和度逐漸減少。彩色空間（也稱彩色模型或彩色系統(tǒng)）?彩色模型（也稱彩色空間或彩色系統(tǒng)）的用途是在某些標(biāo)準(zhǔn)下用通常可接受的方式簡化彩色規(guī)范。?本質(zhì)上，彩色模型是坐標(biāo)系統(tǒng)和子空間的規(guī)范。位于系統(tǒng)中的每種顏色都由單個(gè)點(diǎn)來表示。?本節(jié)主要討論幾種圖像處理應(yīng)用的主要模型。目前的彩色模型?RGB?CMY和CMYK?HSI?YIQ?YUV?YCbCrRGB?CCD技術(shù)直接感知R,G,B三個(gè)分量?是圖像成像、顯示、打印等設(shè)備的基礎(chǔ)RGB模型圖6.2RGB混色效果圖R
7、GB模型??圖6.3中，R，G，B位于三個(gè)角上；二次色深紅(Magenta)、青(Cyan)、黃(Yellow)位于另外3個(gè)角上，黑色在原點(diǎn)處，白色位于離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的角上（點(diǎn)（1，1，1））。在本模型中，不同的顏色處在立方體上或其內(nèi)部，并可用從原點(diǎn)分布的向量來定義。為方便起見，假定所有的顏色值都?xì)w一化，即所有R，G，B的值都在[0，1]范圍內(nèi)取值。RGB模型?考慮RGB圖像，其中每一幅紅、綠、藍(lán)圖像都是一幅8bit圖像，在這種條件下，每一個(gè)RGB彩色像素有24bit深度（3個(gè)圖像平面乘以每平面比特?cái)?shù)，即3×8）。24bit的彩色圖像也稱全彩色圖像。在2
