多媒体彩色数字图像基础

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1、第四章多媒体彩色数字图像基础4.1视觉系统对颜色的感觉色彩感觉可见光是波长在380-780nm之间的电磁波。光的波长决定颜色的色调。物体受光照射后，产生光的分解现象，一部分光被吸收，其余的被反射或透射出来。人眼的视网膜上有两种光感受器：视杆细胞和视锥细胞。在较暗的环境亮度下主要是杆细胞的活动，称暗视觉；在明亮的环境中则主要是视锥细胞的活动，称明视觉：在中等亮度范围，两种感光细胞均参与视觉称间视觉。这就是视觉的二元说。人眼的视网膜上有两种光感受器：视杆细胞和视锥细胞。在较暗的环境亮度下主要是杆细胞的活动，称暗视觉；在明亮的环境

2、中则主要是视锥细胞的活动，称明视觉：在中等亮度范围，两种感光细胞均参与视觉称间视觉。这就是视觉的二元说。4.1视觉系统对颜色的感觉4.2视觉系统对颜色的感觉视觉系统的感知特性眼睛本质上是一个照相机。视觉系统对颜色和亮度的响应特性如下图所示：4.2视觉系统对颜色的感觉4.2视觉系统对颜色的感觉自然界中的任何一种颜色都可以用RGB这三种颜射值之和来确定。他们构成一个三维的RGB矢量空间。4.2视觉系统对颜色的感觉色彩的基本概念色彩的色调、亮度和饱和度色调：当人眼看到一种或多种波长的光时所产生的彩色感觉；亮度：色彩的明亮程度；饱和

3、度：颜色的深浅程度4.2视觉系统对颜色的感觉色彩的混合与互补光的三基色：红(R)、绿（G）、蓝（B）；色光的混合：自然界中的任何一种颜色都可以由RGB这3种颜色值之和来确定；互补色：凡两种色光相混合而成白光，这两种色光互为补色；4.2图像的颜色模型一个能发出光波的物体称为有源物体，它的颜色由发出的光波决定，使用RGB相加混色模型；一个不发光的物体称为无源物体，它的颜色由该物体吸收或者反射哪些光波决定，用CMY相见混色模型：4.2视觉系统对颜色的感觉4.2图像的颜色模型某一种颜色和三基色之间的关系可如下描述：颜色=R（红色的百

4、分比）+G（绿色的百分比）+B（蓝色的百分比）当三基色等量相加时，得到白色；等量的红绿相加而蓝为0值时得到黄色；等量的红蓝相加而绿为0时得到品红色；等量的绿蓝相加而红为0时得到青色。这些三基色相加的结果如图所示：4.2图像的颜色模型4.2.1显示彩色图像用RGB相加混色模型1.RGB色彩空间CRT是一个有源物体，所以相加混色是计算机中应用定义颜色的基本方法。CRT使用3个电子枪分别产生红、绿和蓝三种波长的光，并以各种不同的相对强度综合起来产生颜色，如图所示。4.2图像的颜色模型图像由像素点组成，其像素值表示特定颜色的强度。一

5、个像素值往往用R、G、B三个分量表示。例如：每个像素的每个颜色分量用二进制的1位来表示，那末每个颜色的分量只有“1”和“0”这两个值。这也就是说，每种颜色的强度是100%，或者是0%。在这种情况下，每个像素所显示的颜色是8种可能出现的颜色之一，如下表所示：4.2图像的颜色模型4.2图像的颜色模型对于标准VGA适配卡的16种标准颜色，其对应的R、G、B值如下表所示。在Microsoft公司的Windows中，用代码0-15表示。在表中，代码1-8表示的颜色比较暗，它们是用最大光强值得一半产生的颜色；9-15是用最大光强值产生的

6、。4.2图像的颜色模型4.2图像的颜色模型RGB色彩空间优点：物理意义很清楚，适合彩色显象管工作；缺点：不适应人的视觉特点。4.2图像的颜色模型4.2.1显示彩色图像用RGB相加混色模型2.HSL色彩空间定义：HSL色彩空间从人的视觉系统出发，用色调、色饱和度和亮度来描述色彩；优点：比RGB空间更适合人的视觉特性，在图像处理和计算机视觉中的大量算法都可在HSL色彩空间中方便地使用，可大大简化分析和处理的工作量。4.2图像的颜色模型4.2.2打印彩色图像用CMY相减混色模型用彩色墨水或颜料进行混合，这样得到的颜色成为相减色（减

7、少了为视觉系统识别颜色所需要的反射光）。因为CNY空间正好与RGB空间互补，也即用白色减去RGB空间中的某一色彩值就等于同样色彩在CMY空间中的值。在理论上说，任何一种颜色都可以用三种基本颜料按一定比例混合得到。这三种颜色是青色（Cyan）、品红（Magenta）和黄色（Yellow）。通常写出CMY，称为CMY模型或CMY色彩空间。4.2图像的颜色模型4.2.2打印彩色图像用CMY相减混色模型在相减混色中，当三基色等量相减时得到黑色；等量黄色（Y）和品红（M）相减而青色（C）为0时，得到红色（R）；等量青色（C）和品红（M

8、）相减而黄色（Y）为0时，得到蓝色（B）；等量黄色（Y）和青色（C）相减而品红（M）为0时，得到绿色（G）。4.2图像的颜色模型4.2.2打印彩色图像用CMY相减混色模型由于彩色墨水和颜料的化学特性，用等量的三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷术中常加一种真正的黑色（Blackink