第3章 彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ)ppt課件.ppt

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1、第三章彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ)主要內(nèi)容顏色理論與人的色覺顏色空間數(shù)字圖像的基本知識(shí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)圖像與圖形的文件格式動(dòng)畫與數(shù)字視頻問(wèn)題1：什么是圖像？圖像是自然界中的客觀景物通過(guò)某種系統(tǒng)的映射，使人們產(chǎn)生的視覺感受。人們?cè)谟^察景物時(shí)，視覺的第一印象乃是色彩的感覺。色彩在視覺藝術(shù)中具有十分重要的美學(xué)價(jià)值。§3.1視覺系統(tǒng)對(duì)顏色的感知9/7/20213問(wèn)題2：什么是顏色？顏色是視覺系統(tǒng)對(duì)可見光的感知結(jié)果。1666年，英國(guó)科學(xué)家牛頓第一個(gè)揭示了光的色學(xué)性質(zhì)和顏色的秘密。他用光的色散實(shí)驗(yàn)說(shuō)明太陽(yáng)光是各種顏色的混合光，并發(fā)現(xiàn)光的顏色決定于光的波長(zhǎng)。9/7/202141.光的色學(xué)性質(zhì)光波是一種具有一定頻率范

2、圍的電磁波，其波長(zhǎng)覆蓋范圍很廣。電磁波中只有一小部分能夠引起眼睛的興奮而被感覺，其波長(zhǎng)大約在380nm~780nm（lnm=10-9m）之間，我們稱為可見光。9/7/20215圖光的波長(zhǎng)與顏色的關(guān)系500600紫400700750紫藍(lán)藍(lán)藍(lán)綠綠綠黃黃橙橙紅紅350眼睛感知的顏色和波長(zhǎng)之間的關(guān)系如圖。9/7/20216顏色的實(shí)質(zhì)是光波。其存在必須的3個(gè)實(shí)體是：光線、被觀察對(duì)象和觀察者。觀察對(duì)象的顏色是指該對(duì)象在光線的照射下，所反射的各光譜成分作用于人眼的綜合效果；對(duì)于透射對(duì)象則是透過(guò)該物體的光譜綜合作用的結(jié)果。9/7/202172.物體的顏色物體的顏色決定于它對(duì)光線的吸收和反射，實(shí)質(zhì)上決定于物質(zhì)的

3、結(jié)構(gòu)，不同的物質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)不同波長(zhǎng)的光吸收能力不同。光是由光子組成的。不同波長(zhǎng)的光由不同能量的光子組成。波長(zhǎng)λ和能量E間的關(guān)系為E=hc/λ式中h為普朗克常數(shù)，c為光速。9/7/20218當(dāng)光子射到物體上時(shí)，某波長(zhǎng)的光子能量與物質(zhì)內(nèi)原子的振動(dòng)能，或電子發(fā)生躍遷時(shí)所需能量相同時(shí)，就易被物質(zhì)吸收，其它波長(zhǎng)的光就不易被吸收。物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收，就造成了各自的顏色。同一種物質(zhì)，當(dāng)改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，顏色也會(huì)改變。如碘化汞在正方晶系時(shí)呈紅色，而加溫到127℃使晶形轉(zhuǎn)變?yōu)樾狈骄禃r(shí)卻成藍(lán)色。這主要因物質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，對(duì)光的選擇吸收也發(fā)生了改變。9/7/202193.人的色覺特點(diǎn)不同波長(zhǎng)的光照射到人眼視網(wǎng)膜上，將給

4、大腦不同的感覺，這種感覺稱為色覺。人們就是憑自己的色覺來(lái)辨別物體的顏色，一般人的眼睛可分辨120多種顏色，如果在不同顏色的相互補(bǔ)充、相互襯托之下，有經(jīng)驗(yàn)的人可分辨13000多種顏色。9/7/202110人的視網(wǎng)膜（hamanretina）通過(guò)神經(jīng)元來(lái)感知外部世界的顏色，每個(gè)神經(jīng)元或者是一個(gè)對(duì)紅、綠、藍(lán)顏色敏感程度不同的某種錐體細(xì)胞（cone），或者是一個(gè)對(duì)顏色不敏感的在光功率極端低的條件下才能起作用的桿狀體（rod）。當(dāng)眼睛接受了混合光之后，三種色覺細(xì)胞都按自己的規(guī)律興奮起來(lái)；產(chǎn)生三種視覺信號(hào)經(jīng)視神經(jīng)傳到大腦，大腦把它們總合在一起，形成一個(gè)綜合的色覺。9/7/202111人的視網(wǎng)膜（haman

5、retina）通過(guò)神經(jīng)元來(lái)感知外部世界的顏色。錐狀光敏細(xì)胞（cone）：光強(qiáng)與顏色，對(duì)紅、綠、藍(lán)顏色敏感程度不同。桿狀光敏細(xì)胞（rod）：光強(qiáng)，對(duì)顏色不敏感，在光功率極端低的條件下才能起作用。三種色覺細(xì)胞產(chǎn)生三種視覺信號(hào)經(jīng)視神經(jīng)傳到大腦，大腦把它們總合在一起，形成一個(gè)綜合的色覺。9/7/202112400600700500?/nm0.00.20.40.60.81.0感知度藍(lán)綠紅亮度圖1視覺系統(tǒng)對(duì)顏色和亮度的響應(yīng)特性9/7/2021134.顏色描述與度量純顏色通常使用光的波長(zhǎng)定義，稱為光譜色（spectralcolor）。使用不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行組合時(shí)可以產(chǎn)生相同的顏色感覺。國(guó)際照明委員會(huì)（Comm

6、issionInternationaldel‘EclairageCIE）使用人對(duì)顏色的感覺對(duì)描述顏色做了定義。9/7/202114顏色的三個(gè)特性以人類對(duì)顏色的感覺為基礎(chǔ)，顏色的3種基本特性是：色調(diào)/色相、飽和度、亮度。色相是從物體反射或透過(guò)物體傳播的顏色。在0到360度的標(biāo)準(zhǔn)色輪上，按位置度量色相。在通常的使用中，色相由顏色名稱標(biāo)識(shí)，如紅色、橙色或綠色。9/7/202115圖色環(huán)9/7/202116亮度（Y）：光的強(qiáng)和弱。是顏色的相對(duì)明暗程度，通常用從0%（黑色）至100%（白色）的百分比來(lái)度量。9/7/202117飽和度（S）：是指顏色的強(qiáng)度或純度。飽和度表示色相中灰色分量所占的比例，它使用

7、從0%（灰色）至100%（完全飽和）的百分比來(lái)度量。在標(biāo)準(zhǔn)色輪上，飽和度從中心到邊緣遞增。9/7/2021185.三基色原理人眼的顏色感覺取決于色光譜分布，但并不能從看到的顏色來(lái)判斷它們的光譜分布。即一定的光譜分布對(duì)應(yīng)著一種惟一確定的顏色；但同一顏色可以由不同光譜分布所組成，這種現(xiàn)象稱為“同色異譜”現(xiàn)象。重現(xiàn)顏色并非要求重現(xiàn)原景物輻射光的光譜成分，重要的是獲得與原景物相同的彩色感覺。9/7/202