彩色數(shù)字圖像、視頻基礎

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1、彩色數(shù)字圖像基礎彩色數(shù)字電視基礎多媒體技術基礎,2006年中山大學信息科學與技術學院主要內(nèi)容視覺系統(tǒng)對顏色的感知圖像的顏色模型圖像的三個基本屬性圖像的種類伽馬(?)校正JPEG壓縮編碼常用圖像文件格式主要內(nèi)容視覺的時間域響應特性YUV、YIQ與YCrCb顏色空間彩色電視制式彩色電視信號的類型電視圖像數(shù)字化圖像子采樣數(shù)字電視簡介Part1彩色數(shù)字圖像基礎可見光波長范圍為380nm～780nm大多數(shù)可見光由不同波長的光組合而成眼睛本質(zhì)上是一個照相機人的視網(wǎng)膜(humanretina)通過神經(jīng)元來感知外部世界的顏色神經(jīng)元或者是一個對顏色敏感的

2、錐體(cone)，或者是一個對顏色不敏感的桿狀體(rod)人的視網(wǎng)膜有對紅、綠、藍顏色敏感程度不同的三種錐體細胞另外還有一種在光功率極端低的條件下才起作用的桿狀體細胞顏色只存在于眼睛和大腦中，是視覺系統(tǒng)對可見光的感知結(jié)果紅、綠和藍三種錐體細胞對不同頻率的光的感知程度不同，對不同亮度的感知程度也不同，因此不同組成成分的可見光就呈現(xiàn)出不同的顏色視覺系統(tǒng)對顏色的感知視覺系統(tǒng)對顏色的感知視覺系統(tǒng)對顏色和亮度的響應特性曲線（各個波長的光的強度相等）視覺系統(tǒng)對顏色的感知顏色響應曲線表明人眼對藍光的靈敏度遠遠低于對紅光和綠光的靈敏度亮度響應曲線表明人

3、眼對波長為550nm左右的黃綠色最為敏感視覺系統(tǒng)對顏色的感知光譜與顏色許多具有不同光譜分布的光產(chǎn)生的視覺效果（顏色）是一樣的，對應是多對一的匹配等色光譜分布不同而看上去相同的兩種顏色，也稱為條件等色三刺激理論絕大部分可見光譜對眼睛的刺激效果都可以用紅（700nm）、綠（546.1）、藍（435.8nm）三色光按不同比例和強度的混合來等效表示視覺系統(tǒng)對顏色的感知匹配任意可見光所需的三原色光比例曲線視覺系統(tǒng)對顏色的感知從人的主觀感覺角度，顏色包含三個要素色調(diào)（hue）色調(diào)反映顏色的類別，如紅色、綠色、藍色等色調(diào)大致對應光譜分布中的主波長視覺

4、系統(tǒng)對顏色的感知視覺系統(tǒng)對顏色的感知飽和度（Saturation）飽和度是指彩色光所呈現(xiàn)顏色的深淺或純潔程度對于同一色調(diào)的彩色光，其飽和度越高，顏色就越深，或越純；而飽和度越小，顏色就越淺，或純度越低高飽和度的彩色光可因摻入白光而降低純度或變淺，變成低飽和度的色光100%飽和度的色光就代表完全沒有混入白光的純色光視覺系統(tǒng)對顏色的感知明亮度（luminance）明亮度是光作用于人眼時引起的明亮程度的感覺一般來說，彩色光能量大則顯得亮，反之則暗試驗表明人的眼睛能分辨128種不同的色調(diào)10－30種不同的飽和度而對亮度非常敏感人眼大約可以分辨3

5、5萬種顏色顏色模型顏色模型（colormodel）用來精確標定和生成各種顏色的一套規(guī)則和定義。某種顏色模型所標定的所有顏色就構(gòu)成了一個顏色空間顏色空間通常用三維模型表示空間中的顏色通常使用代表三個參數(shù)的三維坐標來指定HSL顏色模型對于人來說，可以通過色調(diào)、飽和度和亮度來定義顏色RGB顏色模型對于顯示設備來說，可以用紅、綠、藍磷光體的發(fā)光量來描述顏色CMYK顏色模型對于打印設備來說，可以使用青色、品紅、黃色和黑色顏料的用量來指定顏色HSL顏色模型在HSL模型中，H定義色調(diào)；S定義顏色的深淺程度或飽和度；L定義亮度。RGB模型和CMYK模型

6、主要是面向設備的，而HSL模型更容易被人理解和控制。理論上絕大部分可見光譜都可用紅、綠、藍(RGB)三色光按不同比例和強度的混合來表示顏色C＝R(紅色的百分比)＋G(綠色的百分比)＋B(藍色的百分比)RGB模型稱為相加混色模型，用于光照、視頻和顯示器。例如，顯示器通過紅、綠和藍熒光粉發(fā)射光線產(chǎn)生彩色RGB顏色模型CMYK顏色模型在理論上，絕大多數(shù)顏色都可以用三種基本顏料（青色cyan、品紅magenta、和黃色yellow）按一定比例混合得到理論上，青色、品紅和黃色三種基本色素等量混合能得到黑色實際上，打印油墨包含一些雜質(zhì)，這三種油墨混

7、合實際上產(chǎn)生一種土灰色，必須與黑色(K)油墨混合才能產(chǎn)生真正的黑色，所以再加入黑色作為基本色形成CMYK顏色模型CMYK模型稱為相減混色模型相加色與相減色的關系RGB模型到CMYK模型的轉(zhuǎn)換分色算法（F代表白色）顏色模型的空間表示RGB彩色空間和CMY彩色空間的表示法圖像的分類矢量圖與點位圖矢量圖是用一系列計算機指令來表示一幅圖，如畫點、畫線、畫曲線、畫圓、畫矩形等。用數(shù)學方法來描述一幅圖矢量圖的優(yōu)點縮放、旋轉(zhuǎn)、移動時圖像不會失真存儲和傳輸時數(shù)據(jù)量較小矢量圖的缺點圖像顯示時花費時間比較長真實世界的彩色圖像難以轉(zhuǎn)化為矢量圖圖像的分類矢量圖

8、與點位圖點位圖是將一副圖像在空間上離散化，即將圖像分成許許多多的像素，每個象素用若干個二進制位來指定該像素的顏色或灰度值點位圖的優(yōu)點顯示速度快真實世界的圖像可以通過掃描儀、數(shù)碼相機、攝像機等設備方便的轉(zhuǎn)化為