多媒体技术之彩色数字图像基础

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1、多媒体技术基础FundamentalsofMultimedia第5章彩色数字图像基础(I)Chapter5FundamentalsofDigitalColorImage(I)INFO130130分析以下的基本现象：为什么计算R、G、B三个分量就可以使人有颜色的视觉感觉？2基本概念颜色是外来的光刺激作用于人的视觉器官而产生的主观感觉，影响的因素有：物体本身光源周围环境观察者的视觉系统3光光的本质：电磁波可见光：780nm～380nm波长大于780纳米的电磁波是红外线，微波和广播无线电波。波长小于380纳米的

2、电磁波是紫外线，X－射线和宇宙射线。4可见光可见光的光谱颜色波长频率红色约625—740纳米约480—405兆赫橙色约590—625纳米约510—480兆赫黄色约565—570纳米约530—510兆赫绿色约500—565纳米约600—530兆赫青色约485—500纳米约620—600兆赫蓝色约440—485纳米约680—620兆赫紫色约380—440纳米约790—680兆赫5颜色感知颜色是视觉系统对可见光的感知结果物体由于内部物质的不同，受光线照射后，一部分光线被吸收，其余的被反射或投射出来，成为我们所见

3、的物体的颜色。所以，颜色既与光有密切关系，也与被光照射的物体，以及与观察者均有关。6感知颜色的原理光的存在（光源色）物体的表面特性（物体色）人眼的视觉功能7眼睛眼睛本质上是一个照相机。人的视网膜(humanretina)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颜色敏感的锥体(cone)，或者是一个对颜色不敏感的杆状体(rod)。视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥体细胞8颜色感知红(L-cone)、绿(M-cone)和蓝(S-cone)三种锥体细胞对不同频率、不同亮度的光感知程度不同

4、，人们可以使用数字图像处理技术来降低数据率而不感到图像质量明显下降。各个波长的光的强度相等9颜色感知的三要素色调（Hue）表示光的颜色，决定于光的波长饱和度（Saturation）也称为纯度或彩度，指彩色的深浅或鲜艳程度，通常指彩色中白光含量的多少亮度（Luminance）表示某种颜色在人眼视觉上引起的明暗程度，与光的强度有关。饱和度/亮度与光幅度有关人眼看到的任一彩色光都是这三个特性的综合效果10色调（Hue）色调反映颜色的类别，如红色、绿色、蓝色等。色调大致对应光谱分布中的主波长。11饱和度（Satu

5、ration）饱和度是指彩色光所呈现颜色的深浅或纯洁程度。对于同一色调的彩色光，其饱和度越高，颜色就越深，或越纯；而饱和度越小，颜色就越浅，或纯度越低。高饱和度的彩色光可因掺入白光而降低纯度或变浅，变成低饱和度的色光。100%饱和度的色光就代表完全没有混入白光的纯色光。饱和度增加12亮度（luminance）亮度是光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉。一般来说，彩色光能量大则显得亮，反之则暗。13Windows调色板14颜色模型是用来精确标定和生成各种颜色的一套规则和定义。15不同模型有源物体：能发光的物体

6、，颜色由该物体发出的光波决定，无源物体：不发光的物体，颜色由该物体吸收或者反射的光波决定16颜色空间颜色空间某种颜色模型所标定的所有颜色就构成了一个颜色空间。颜色空间是用一种数学方法形象化表示颜色。通俗一点讲，就是各种色彩的集合，色彩的种类越多，颜色空间越大，能够表现的色彩范围即色域越广。17颜色空间分类从颜色感知的角度来分类，颜色空间可考虑分成如下三类：混合(mixture)型颜色空间RGBCMYCMYKXYZ非线性亮度/色度(luma/chroma)型颜色空间YUVYIQ强度/饱和度/色调(inten

7、sity/saturation/hue)型颜色空间HSVHSL18混合(mixture)型颜色空间按三种基色的比例合成颜色。基色是指互为独立的单色，任一基色都不能由其他两种基色混合产生。实现证明选择红色、绿色和蓝色这三种相互独立的基色，按照不同比例组合，可以配出的大部分与自然界色彩相符的颜色，能引起人眼各种不同的彩色感。19RGB绝大部分可见光谱都可用红、绿和蓝(RGB)三原色光按不同比例和强度的混合来表示。20颜色＝R×(红色比例)＋G×(绿色比例)＋B×(蓝色比例)当三基色等量相加时，得到白色等量的红

8、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。21RGB加色22LenaRGBImageRedChannelGreenChannelBlueChannel23加色模型阴极射线管CRT(cathoderaytube)是一个有源物体，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相加混色，称为RGB相加模型24CRT25减色模型彩色印刷或彩色打印的纸