多媒体技术彩色数字图像基础.ppt

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1、1主要内容视觉系统对颜色的感知图像的颜色模型图像的基本属性图像的分类伽马()校正217世纪，牛顿通过用三棱镜研究对白光的折射发现白光可被分解成一系列从红到紫的连续光谱。证明白光是由不同颜色（这些颜色不能再进一步分解）的光线相混合而组成的。一个物体反射的光若在所有的可见光波长范围内是平衡的，对观察者来说显示白色。若一个物体对某些光谱反射得较多，则物体呈现相应的颜色。视觉系统对颜色的感知3视觉系统对颜色的感知可见光的波长范围为380nm～780nm，大多数自然光都是由不同波长的光组合而成。人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种

2、锥体细胞，颜色只存在于眼睛和大脑中。颜色是视觉系统对可见光的感知结果。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同，4视觉系统对颜色的感知视觉系统对颜色和亮度的响应特性曲线（各个波长的光的强度相等）5视觉系统对颜色的感知上面的颜色响应曲线表明，人类眼睛对蓝光的灵敏度远远低于对红光和绿光的灵敏度。亮度响应曲线表明人眼对波长为550nm左右的黄绿色最为敏感。6视觉系统对颜色的感知许多具有不同光谱分布的光产生的视觉效果（颜色）是一样的。即光谱与颜色的对应是多对一的。光谱分布不同而看上去相同的两种颜色称为条

3、件等色（匹配等色）。绝大部分可见光谱对眼睛的刺激效果都可以用红（700nm）、绿（546.1nm）、蓝（435.8nm）三色光按不同比例和强度的混合来等效表示。（三刺激理论）7视觉系统对颜色的感知匹配任意可见光所需的三原色光比例曲线8视觉系统对颜色的感知从人的主观感觉角度，颜色包含三个要素：1、色调（hue）：色调反映颜色的类别，分为红黄、绿、蓝、紫5种主色调。9视觉系统对颜色的感知2、饱和度（Saturation）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

4、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。10视觉系统对颜色的感知3、明亮度（luminance）明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。大量试验表明，人的眼睛能分辨128种不同的色调，10－30种不同的饱和度，而对亮度非常敏感。11颜色模型颜色模型（colormodel）是用来精确标定和生成各种颜色的一套规则和定义。某种颜色模型所标定的所有颜色就构成了一个颜色空间。颜色空间通常用三维模型表示

5、，空间中的颜色通常使用代表三个参数的三维坐标来指定对于人来说，可以通过色调、饱和度和亮度来定义颜色（HSV颜色模型）；对于显示设备来说，可以用红、绿、蓝磷光体的发光量来描述颜色（RGB颜色模型）；对于打印设备来说，可以使用青色、品红、黄色和黑色颜料的用量来指定颜色（CMYK颜色模型）。12理论上绝大部分可见光谱都可用红、绿和蓝(RGB)三色光按不同比例和强度的混合来表示。颜色C＝R(红色的百分比)＋G(绿色的百分比)＋B(蓝色的百分比)RGB模型称为相加混色模型，用于光照、视频和显示器。例如，显示器通过红、绿和蓝荧光粉发射光线产生彩

6、色。RGB颜色模型13RGB颜色模型RGB颜色模型（R-red,G-green,B-blue）14RGB颜色模型15RGB图像R分量图像G分量图像B分量图像1617CMYK颜色模型在理论上，绝大多数颜色都可以用三种基本颜料（青色cyan、品红magenta、和黄色yellow）按一定比例混合得到，记为CMY模型。理论上，青色、品红和黄色三种基本色素等量混合能得到黑色。但实际上，因为所有打印油墨都会包含一些杂质，这三种油墨混合实际上产生一种土灰色，必须与黑色(K)油墨混合才能产生真正的黑色，所以再加入黑色作为基本色形成CMYK颜色模型

7、。CMYK模型称为相减混色模型。18CMY颜色模型19CMY颜色模型RGB彩色空间和CMY彩色空间的表示法20HSV颜色模型HSV色彩模型示意图HSV（Hue，Saturation，Value）颜色模型在HSV颜色模型中，每一种颜色和它的补色相差180o，圆锥的顶面对应于V=1，它包含RGB模型中的R=1，G=1，B=1三个面，故所代表的颜色较亮。色度H由绕V轴的旋转角给定。红色对应于角度0o，绿色对应于角度120o，蓝色对应于角度240o。H:[0,360o],S:[0,1],V:[0,1]在圆锥的顶点处，V=0，H和S无定义，代

8、表黑色。圆锥的顶面中心处S=0，V=1，H无定义，代表白色。21HSV颜色模型22HSV图像H分量图像S分量图像V分量图像23HSV颜色模型具有以下的优点符合人眼对颜色的感觉。当采用RGB（或者CMY）颜色模型时，改变某一颜色的属性，