1图像数码基础

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1、图像数码基础一、光和颜色1光和颜色可见光是波长在380nm～780nm之间的电磁波，我们看到的大多数光不是一种波长的光，而是由许多不同波长的光组合成的。如果光源由单波长组成，就称为单色光源。该光源具有能量，也称强度。实际中，只有极少数光源是单色的，大多数光源是由不同波长组成，每个波长的光具有自身的强度。这称为光源的光谱分析。颜色是视觉系统对可见光的感知结果。研究表明，人的视网膜有对红（R）、绿（G）、蓝（B）颜色敏感程度不同的三种锥体细胞。红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同，对不同亮度的感知程度也不

2、同。自然界中的任何一种颜色都可以由r，g，b这3种颜色值之和来确定，以这三种颜色为基色构成一个rgb颜色空间，基色的波长分别为700nm(红色)、546.1nm(绿色)和435.8nm(蓝色)。颜色＝r(红色的百分比)＋g(绿色的百分比)＋b(蓝色的百分比)可以选择不同的三基色构造不同的颜色空间，只要其中一种不是由其它两种颜色生成。例如y（yellow,黄色），c（cyan，青色），m（magenta，品红）。2颜色的度量图像的数字化首选要考虑到如何用数字来描述颜色。国际照明委员会cie（international

3、commissiononillumination）对颜色的描述作了一个通用的定义，用颜色的三个特性来区分颜色。这些特性是色调，饱和度和明度，它们是颜色所固有的并且是截然不同的特性。色调(hue)又称为色相，指颜色的外观，用于区别颜色的名称或颜色的种类。色调用红、橙、黄、绿、青、蓝、靛、紫等术语来刻画。用于描述感知色调的一个术语是色彩(colorfulness)。饱和度(saturation)是相对于明度的一个区域的色彩，是指颜色的纯洁性，它可用来区别颜色明暗的程度。完全饱和的颜色是指没有渗入白光所呈现的颜色，例如仅

4、由单一波长组成的光谱色就是完全饱和的颜色。明度(brightness)是视觉系统对可见物体辐射或者发光多少的感知属性。它和人的感知有关。由于明度很难度量，因此国际照明委员会定义了一个比较容易度量的物理量，称为亮度(luminance)来度量明度，亮度(luminance)即辐射的能量。明度的一个极端是黑色(没有光)，另一个极端是白色，在这两个极端之间是灰色。光亮度(lightness)是人的视觉系统对亮度(luminance)的感知响应值，光亮度可用作颜色空间的一个维，而明度(brightness)则仅限用于发光体

5、,该术语用来描述反射表面或者透射表面。3颜色空间颜色空间是表示颜色的一种数学方法，人们用它来指定和产生颜色，使颜色形象化。颜色空间中的颜色通常使用代表三个参数的三维坐标来指定，这些参数描述的是颜色在颜色空间中的位置，但并没有告诉我们是什么颜色，其颜色要取决于我们使用的坐标。使用色调、饱和度和明度构造的一种颜色空间，叫做hsb(hue,saturationandbrightness)颜色空间。rgb(red，greenandblue)和cmy(cyan（青色）,magenta（品红）andyellow（黄色）)是最流

6、行的颜色空间，它们都是与设备相关的颜色空间，前者用在显者用在示器上，后打印设备上。rgb(red，greenandblue)和cmy(cyan,magentaandyellow)是最流行的颜色空间，前者用在显示器上，后者用在打印设备上。从技术上角度区分，颜色空间可考虑分成如下三类：?rgb型颜色空间/计算机图形颜色空间：这类模型主要用于电视机和计算机的颜色显示系统。例如，rgb，hsi,hsl和hsv等颜色空间。?xyz型颜色空间/cie颜色空间：这类颜色空间是由国际照明委员会定义的颜色空间，通常作为国际性的颜色空

7、间标准，用作颜色的基本度量方法。例如，cie1931xyz，l*a*b，l*u*v和lch等颜色空间就可作为过渡性的转换空间。?yuv型颜色空间/电视系统颜色空间：由广播电视需求的推动而开发的颜色空间，主要目的是通过压缩色度信息以有效地播送彩色电视图像。例如，yuv，yiq，itu-rbt.601y"cbcr,itu-rbt.709y"cbcr和smpte-240my"pbpr等颜色空间。4颜色空间的转换不同颜色可以通过一定的数学关系相互转换：?有些颜色空间之间可以直接变换。例如，rgb和hsl，rgb和hsb，r

8、gb和r"g"b",r"g"b"和y"crcb，ciexyz和ciel*a*b*等。?有些颜色空间之间不能直接变换。例如，rgb和ciela*b*,ciexyz和hsl，hsl和y"cbcr等，它们之间的变换需要借助其他颜色空间进行过渡。r"g"b"和y"cbcr两个彩色空间之间的转换关系用下式表示：y=0.299r+0.587g+0.114bcr=(0.5