多媒體彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ)

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1、第四章多媒體彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ)4.1視覺系統(tǒng)對顏色的感覺色彩感覺可見光是波長在380-780nm之間的電磁波。光的波長決定顏色的色調(diào)。物體受光照射后，產(chǎn)生光的分解現(xiàn)象，一部分光被吸收，其余的被反射或透射出來。人眼的視網(wǎng)膜上有兩種光感受器：視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞。在較暗的環(huán)境亮度下主要是桿細(xì)胞的活動，稱暗視覺；在明亮的環(huán)境中則主要是視錐細(xì)胞的活動，稱明視覺：在中等亮度范圍，兩種感光細(xì)胞均參與視覺稱間視覺。這就是視覺的二元說。人眼的視網(wǎng)膜上有兩種光感受器：視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞。在較暗的環(huán)境亮度下主要是桿細(xì)胞的活動，稱暗視覺；在明亮的環(huán)境

2、中則主要是視錐細(xì)胞的活動，稱明視覺：在中等亮度范圍，兩種感光細(xì)胞均參與視覺稱間視覺。這就是視覺的二元說。4.1視覺系統(tǒng)對顏色的感覺4.2視覺系統(tǒng)對顏色的感覺視覺系統(tǒng)的感知特性眼睛本質(zhì)上是一個照相機。視覺系統(tǒng)對顏色和亮度的響應(yīng)特性如下圖所示：4.2視覺系統(tǒng)對顏色的感覺4.2視覺系統(tǒng)對顏色的感覺自然界中的任何一種顏色都可以用RGB這三種顏射值之和來確定。他們構(gòu)成一個三維的RGB矢量空間。4.2視覺系統(tǒng)對顏色的感覺色彩的基本概念色彩的色調(diào)、亮度和飽和度色調(diào)：當(dāng)人眼看到一種或多種波長的光時所產(chǎn)生的彩色感覺；亮度：色彩的明亮程度；飽和

3、度：顏色的深淺程度4.2視覺系統(tǒng)對顏色的感覺色彩的混合與互補光的三基色：紅(R)、綠（G）、藍(lán)（B）；色光的混合：自然界中的任何一種顏色都可以由RGB這3種顏色值之和來確定；互補色：凡兩種色光相混合而成白光，這兩種色光互為補色；4.2圖像的顏色模型一個能發(fā)出光波的物體稱為有源物體，它的顏色由發(fā)出的光波決定，使用RGB相加混色模型；一個不發(fā)光的物體稱為無源物體，它的顏色由該物體吸收或者反射哪些光波決定，用CMY相見混色模型：4.2視覺系統(tǒng)對顏色的感覺4.2圖像的顏色模型某一種顏色和三基色之間的關(guān)系可如下描述：顏色=R（紅色的百

4、分比）+G（綠色的百分比）+B（藍(lán)色的百分比）當(dāng)三基色等量相加時，得到白色；等量的紅綠相加而藍(lán)為0值時得到黃色；等量的紅藍(lán)相加而綠為0時得到品紅色；等量的綠藍(lán)相加而紅為0時得到青色。這些三基色相加的結(jié)果如圖所示：4.2圖像的顏色模型4.2.1顯示彩色圖像用RGB相加混色模型1.RGB色彩空間CRT是一個有源物體，所以相加混色是計算機中應(yīng)用定義顏色的基本方法。CRT使用3個電子槍分別產(chǎn)生紅、綠和藍(lán)三種波長的光，并以各種不同的相對強度綜合起來產(chǎn)生顏色，如圖所示。4.2圖像的顏色模型圖像由像素點組成，其像素值表示特定顏色的強度。一

5、個像素值往往用R、G、B三個分量表示。例如：每個像素的每個顏色分量用二進(jìn)制的1位來表示，那末每個顏色的分量只有“1”和“0”這兩個值。這也就是說，每種顏色的強度是100%，或者是0%。在這種情況下，每個像素所顯示的顏色是8種可能出現(xiàn)的顏色之一，如下表所示：4.2圖像的顏色模型4.2圖像的顏色模型對于標(biāo)準(zhǔn)VGA適配卡的16種標(biāo)準(zhǔn)顏色，其對應(yīng)的R、G、B值如下表所示。在Microsoft公司的Windows中，用代碼0-15表示。在表中，代碼1-8表示的顏色比較暗，它們是用最大光強值得一半產(chǎn)生的顏色；9-15是用最大光強值產(chǎn)生的

6、。4.2圖像的顏色模型4.2圖像的顏色模型RGB色彩空間優(yōu)點：物理意義很清楚，適合彩色顯象管工作；缺點：不適應(yīng)人的視覺特點。4.2圖像的顏色模型4.2.1顯示彩色圖像用RGB相加混色模型2.HSL色彩空間定義：HSL色彩空間從人的視覺系統(tǒng)出發(fā)，用色調(diào)、色飽和度和亮度來描述色彩；優(yōu)點：比RGB空間更適合人的視覺特性，在圖像處理和計算機視覺中的大量算法都可在HSL色彩空間中方便地使用，可大大簡化分析和處理的工作量。4.2圖像的顏色模型4.2.2打印彩色圖像用CMY相減混色模型用彩色墨水或顏料進(jìn)行混合，這樣得到的顏色成為相減色（減

7、少了為視覺系統(tǒng)識別顏色所需要的反射光）。因為CNY空間正好與RGB空間互補，也即用白色減去RGB空間中的某一色彩值就等于同樣色彩在CMY空間中的值。在理論上說，任何一種顏色都可以用三種基本顏料按一定比例混合得到。這三種顏色是青色（Cyan）、品紅（Magenta）和黃色（Yellow）。通常寫出CMY，稱為CMY模型或CMY色彩空間。4.2圖像的顏色模型4.2.2打印彩色圖像用CMY相減混色模型在相減混色中，當(dāng)三基色等量相減時得到黑色；等量黃色（Y）和品紅（M）相減而青色（C）為0時，得到紅色（R）；等量青色（C）和品紅（M

8、）相減而黃色（Y）為0時，得到藍(lán)色（B）；等量黃色（Y）和青色（C）相減而品紅（M）為0時，得到綠色（G）。4.2圖像的顏色模型4.2.2打印彩色圖像用CMY相減混色模型由于彩色墨水和顏料的化學(xué)特性，用等量的三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷術(shù)中常加一種真正的黑色（Blackink