图像信息处理技术教学

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1、第四章图像信息处理技术图像色彩与色彩空间人们对颜色感觉的形成有四个要素,即光源、物体、眼睛和大脑。这四个要素不仅使人产生颜色的感觉，而且也是人能正确判断色彩的条件。反射光发射光发光物体呈现的颜色是由物体本身发出不同波长的光所造成；不发光物体呈现的颜色是光照射物体时被物体反射出的光所具有的。度量色彩的三要素色调：由可见光谱中各分量成分的波长来确定，是彩色光的基本特性。饱和度：是指颜色的纯度，即掺入白光的深浅感觉。明度：指彩色光对人眼引起的光刺激程度，显然它与光的能量有关。三基色原理红、绿、蓝三色光可以混合成自然界的全部色彩，而

2、这三色光本身相互独立，所以人们常常将红、绿、蓝称为色光三原色。从生理学上讲：人们眼睛的视网膜上存在着三种不同类型的锥体细胞，它们分别对红、绿、蓝有很高的灵敏度（对不同波长有不同的灵敏度），物体反射光进入人眼睛以后，在三种锥体细胞的作用下，产生不同颜色的光感。这就是三刺激理论，又称三色学说理论。加色法颜色和减色法颜色加色法颜色是把不同的颜色相加得到的颜色。该系统中，没有任何颜色呈黑色，全部颜色出现时呈白色。加色法系统属于发射光，计算机监视器采用这个系统。加色法采用红、绿、蓝（RGB）三种颜色作为基色。减色法所得到的颜色是减后的

3、颜色。没有任何颜色时呈白色，全部颜色都出现则呈黑色。减色法利用的是反射光原理。打印机采用此系统。反射光采用青色（Cyan）、粉红（Magenta）及黄（Yellow）三种颜色作为基色。由于打印墨的问题，往往需加一些黑墨，所以真正打印机处理的是四色。简称CMYK。颜色空间RGB颜色空间采用红、绿、蓝3种基色来匹配所有颜色的模型称为RGB颜色空间.任意一种颜色可以由下式匹配:C=rR+gG+bBRGB色彩模型的混色属于加法混色。每种原色的数值越高，色彩越明亮。R、G、B都为0时是黑色，都为255时是白色。CMYK颜色空间用彩色墨

4、水或颜料进行混合，得到的颜色被称为减法色。从理论上说，任何一种颜色都可以用三种基本颜料按一定比例混合而成。这三种颜色是红、绿、蓝色的补色，即青(Cyan)、品红(Magenta)和黄色(Yellow)，通常写成CMY。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的黑色,因此印刷术中加入真的黑色,用K表示,称为CMYK颜色空间.XYZ颜色空间在RGB颜色空间中,有时r取负值,为了避免这一现象,用3个理想的原色代替实际的三原色.这样得到的颜色空间称为XYZ颜色空间.这个空间是为了计算和理解和计算方便而人为设定的,

5、并不真实存在.Lab颜色空间这种色彩空间,在不同位置、不同方向上相等的几何距离在视觉上有对应相等的色差,把易测的空间距离作为色差感觉差别量的度量.L、a、b三个分量各自代表Luminance通道（亮度）通道、a（红到绿）通道和b（黄到蓝）通道。它由颜色轴所构成的平面上的环形线来表示颜色的变化，其中径向表示色饱和度的变化，自内向外，饱和度逐渐增高；圆周方向表示色调的变化，每个圆周形成一个色环；而不同的发光率表示不同的亮度并对应不同环形颜色变化线。如下图所示：HSB颜色空间这种空间基于色相H、饱和度S和明度B的颜色空间,它是在L

6、ab模式的基础上考虑了人对颜色的心理感受这一因素而转换成的.由于HSB模型能直接体现色彩之间的关系,所以非常适合于色彩设计,绝大部分的设计软件都提供了这种色彩模型,包括Windows的系统调色板也是采用这种色彩模型,如下图所示:YUV颜色空间这是一种电视系统使用的色彩表示形式。其中Y表示亮度，U、V表示色差。所谓色差是指三原色信号分量与亮度信号之差。其特点：可使黑白电视和彩色电视兼容可以利用人眼对彩色的敏感度低于对亮度的敏感度的视觉特性，将U、V信息用较少的二进制位数表示，较窄的频带传送静态图像的信息密度随空间分布，且相对时

7、间为常量。视频动态图像是由多幅连续的单帧图像序列构成的，当每一帧图像为实时获取的自然景物或活动对象时，称之为动态影像视频，简称动态视频或视频（Video)。电视技术基础我国的电视广播始于20世纪50年代末,最初采用的是黑白电视,直播方式.后来出现了录播方式,使得电视广播节目的内容不受时间、空间的限制.电视信号以前采用的是无线开路方式,后来出现了卫星广播方式和有线电视网广播方式.电视信号主要由图像信号和伴音信号两大部分组成,两种信号频带宽度相差较大,为避免相互干扰,在发射台采用不同的调制方式将它们调制到射频载波上.图像信号采用

8、的是调幅方式,伴音信号采用的是调频方式.由于人眼的惰性，在亮度信号消失后约1/20秒内仍然保留着图像。活动图像正是根据这一特性产生的。多幅连续的图像以每秒25帧的速度均匀地播放，我们就会感到这是一幅真实的活动图像。电影和电视都是根据这一原理来设计的，计算机的活动图像也是如此。每幅图像分先后