《彩色数字图像基础》PPT课件

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1、第三章彩色数字图像基础主要内容颜色理论与人的色觉颜色空间数字图像的基本知识计算机图形学基础知识图像与图形的文件格式动画与数字视频问题1：什么是图像？图像是自然界中的客观景物通过某种系统的映射，使人们产生的视觉感受。人们在观察景物时，视觉的第一印象乃是色彩的感觉。色彩在视觉艺术中具有十分重要的美学价值。§3.1视觉系统对颜色的感知7/20/20213问题2：什么是颜色？颜色是视觉系统对可见光的感知结果。1666年，英国科学家牛顿第一个揭示了光的色学性质和颜色的秘密。他用光的色散实验说明太阳光是各种颜色的混合光

2、，并发现光的颜色决定于光的波长。7/20/202141.光的色学性质光波是一种具有一定频率范围的电磁波，其波长覆盖范围很广。电磁波中只有一小部分能够引起眼睛的兴奋而被感觉，其波长大约在380nm~780nm（lnm=10-9m）之间，我们称为可见光。7/20/20215图光的波长与颜色的关系500600紫400700750紫蓝蓝蓝绿绿绿黄黄橙橙红红350眼睛感知的颜色和波长之间的关系如图。7/20/20216颜色的实质是光波。其存在必须的3个实体是：光线、被观察对象和观察者。观察对象的颜色是指该对象在光线的

3、照射下，所反射的各光谱成分作用于人眼的综合效果；对于透射对象则是透过该物体的光谱综合作用的结果。7/20/202172.物体的颜色物体的颜色决定于它对光线的吸收和反射，实质上决定于物质的结构，不同的物质结构对不同波长的光吸收能力不同。光是由光子组成的。不同波长的光由不同能量的光子组成。波长λ和能量E间的关系为E=hc/λ式中h为普朗克常数，c为光速。7/20/20218当光子射到物体上时，某波长的光子能量与物质内原子的振动能，或电子发生跃迁时所需能量相同时，就易被物质吸收，其它波长的光就不易被吸收。物质对光

4、的选择吸收，就造成了各自的颜色。同一种物质，当改变其内部结构时，颜色也会改变。如碘化汞在正方晶系时呈红色，而加温到127℃使晶形转变为斜方晶系时却成蓝色。这主要因物质结构的改变，对光的选择吸收也发生了改变。7/20/202193.人的色觉特点不同波长的光照射到人眼视网膜上，将给大脑不同的感觉，这种感觉称为色觉。人们就是凭自己的色觉来辨别物体的颜色，一般人的眼睛可分辨120多种颜色，如果在不同颜色的相互补充、相互衬托之下，有经验的人可分辨13000多种颜色。7/20/202110人的视网膜（hamanreti

5、na）通过神经元来感知外部世界的颜色，每个神经元或者是一个对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的某种锥体细胞（cone），或者是一个对颜色不敏感的在光功率极端低的条件下才能起作用的杆状体（rod）。当眼睛接受了混合光之后，三种色觉细胞都按自己的规律兴奋起来；产生三种视觉信号经视神经传到大脑，大脑把它们总合在一起，形成一个综合的色觉。7/20/202111人的视网膜（hamanretina）通过神经元来感知外部世界的颜色。锥状光敏细胞（cone）：光强与颜色，对红、绿、蓝颜色敏感程度不同。杆状光敏细胞（rod）：光强

6、，对颜色不敏感，在光功率极端低的条件下才能起作用。三种色觉细胞产生三种视觉信号经视神经传到大脑，大脑把它们总合在一起，形成一个综合的色觉。7/20/202112400600700500/nm0.00.20.40.60.81.0感知度蓝绿红亮度图1视觉系统对颜色和亮度的响应特性7/20/2021134.颜色描述与度量纯颜色通常使用光的波长定义，称为光谱色（spectralcolor）。使用不同波长的光进行组合时可以产生相同的颜色感觉。国际照明委员会（CommissionInternationaldel‘Ec

7、lairageCIE）使用人对颜色的感觉对描述颜色做了定义。7/20/202114颜色的三个特性以人类对颜色的感觉为基础，颜色的3种基本特性是：色调/色相、饱和度、亮度。色相是从物体反射或透过物体传播的颜色。在0到360度的标准色轮上，按位置度量色相。在通常的使用中，色相由颜色名称标识，如红色、橙色或绿色。7/20/202115图色环7/20/202116亮度（Y）：光的强和弱。是颜色的相对明暗程度，通常用从0%（黑色）至100%（白色）的百分比来度量。7/20/202117饱和度（S）：是指颜色的强度或纯

8、度。饱和度表示色相中灰色分量所占的比例，它使用从0%（灰色）至100%（完全饱和）的百分比来度量。在标准色轮上，饱和度从中心到边缘递增。7/20/2021185.三基色原理人眼的颜色感觉取决于色光谱分布，但并不能从看到的颜色来判断它们的光谱分布。即一定的光谱分布对应着一种惟一确定的颜色；但同一颜色可以由不同光谱分布所组成，这种现象称为“同色异谱”现象。重现颜色并非要求重现原景物辐射光的光谱成分，重要的是获得与原景