《图像信号处理》PPT课件.ppt

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1、3.1.1颜色的基本概念一幅图像f(x,y)其分辨率为512512256256PAL制25帧/秒NTSC制30帧/秒图像是二维数据视频是三维数据多媒体计算机处理图像和视频，首先必须把连续的图像函数f(x,y)进行空间和幅值的离散化处理。采样：空间连续坐标(x,y)的离散化，叫做采样；量化：f(x,y)颜色的离散化，称之为量化。数字化：两种离散化结合在一起，叫做数字化，离散化的结果称为数字图像。采样和量化YXf(x,y)XY的离散化称为采样f(x,y)值的离散化称为量化亮度、色调、饱和度Y亮度：光的强和弱。H色调：光的波长、人眼的感觉(反映)颜色(的基本特征)。S饱和

2、度：颜色渗入白光的程度(表示)颜色深浅的程度。红+白光粉红色饱和度下降红+另一种颜色的光色调发生变化三基色(RGB)的原理：自然界常见的各种颜色光，都是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而成，同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就是色度学中最基本的原理—三基色原理。红色+绿色=黄色红色+蓝色=品红绿色+蓝色=青色红色+绿色+蓝色=白色RGB和黑白电视信号不兼容，希望空中发射的信号转换成YUV信号。当白光的亮度用Y来表示时，它和红、绿、蓝三色的关系可用如下方程描述：Y=0.299R+0.587G+0.114B3.1.2彩色空间RGB彩色空

3、间显示器需要的彩色空间2.YUV和YIQ彩色空间PAL制式使用YUV彩色空间NTSC制式使用YIQ彩色空间3.HSI彩色空间4.其它彩色空间表示Y是亮度，UV和IQ是色差1.RGB空间任意颜色的光F，其配色方程可写成：F=r[R]+g[G]+b[B]其中r、g、b为三个系数r[R]、g[G]、b[B]为F色光的三色分量2.YUV和YIQ彩色空间在现代彩色电视系统中，常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机，它把摄得的彩色图像信号，经分色棱镜分成R、G、B三个分量的信号，分别经放大和γ校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y、色差信号R-Y和B-Y，最后发送端将Y、

4、R-Y及B-Y三个信号进行编码，用同一信道发送出去。这就是我们常用的YUV彩色空间。3333QFVI图3.-3IQ轴与UV轴的关系U美国、日本等国采用的NTSC制，选用了YIQ彩色空间，Y仍为亮度信号，I、Q仍为色差信号，但它们与U、V是不同的，其区别是色度矢量图中的位置不同，如图3.3所示，Q、I为互相正交的坐标轴，它与U、V正交轴之间有33夹角。3333QFVI图3.3IQ轴与UV轴的关系U由图3.3可知I、Q与V、U之间的关系可以表示成：用YUV和YIQ的好处：(1).亮度信号Y解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。(2).大量实验表明，人眼对色差信号不

5、敏感，而对亮度信号特别敏感。Y带宽4.43MHz（PAL）（因为敏感）U、V带宽1.3MHz(因为不敏感)(4).量化比例由于人眼对亮度信号敏感，选择量化的比例为：Y:U:V=8:4:4Y:U:V=8:2:2Y:U:V=8:8:83.HSI彩色空间在HSI彩色空间中，人们常用H、S、I3个参数描述颜色特性，其中H表示色调（Hue），S表示颜色的饱和度（Saturation），I表示光的强度（Intensity）。用一个三维空间的枣形立体图（见图3.4），可以把颜色的这三个参量的特性更加形象的表示出来。白黑亮度绿黄绿蓝绿绿蓝蓝亮和度紫饱和度色调黄橙红图3.4颜色立体图4.

6、其它彩色空间表示彩色空间表示还有很多种，如CIE（国际照明委员会）制定的CIEXYZ，CIELAB彩色空间，CCIR（ConsultativeCommitteeInternationalRadio）制定的CCIR601-2YCbCr彩色空间。按照CCIR601-2建议，欧洲电视专家组将非线性的RGB信号编码成YCbCr，编码过程开始是先采用符合SMPTE-CRGB（它定义了三种荧光粉及一种参考白光，应用于演播室监视器及电视接收机标准的RGB）基色作为校正信号。非线性RGB信号很容易与一个常量矩阵相乘而得到亮度Y和两个色差信号Cb和Cr。靠近中心轴的彩色，其亮度信号与C

7、IEXYZ的Y成分的r校正形式非常接近，CCIR601-2YCbCr通常在图像压缩时选作彩色空间，而在通信中是一种非正式标准。3.1.3彩色空间的转换其实现技术RGB与YUV和YIQ之间的转换HSI空间与RGB之间的转换1.RGB与YUV和YIQ之间的转换Y0.30.590.11RU=-0.15-0.290.44GV0.61-0.52-0.096BY0.30.590.11RI=0.6-0.28-0.32GQ0.21-0.520.31B3.HSI空间H：Hue代表色调（纯度、颜色）S：Saturation代表饱和度I：Intensity代表