颜色空间知识分享.ppt

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1、第８章彩色图像处理内容提要:8.1人类视觉与色度学基础三基色原理、光度学基本知识8.2颜色空间的表示及其转换RGB模型、Munsell模型、HSV模型、HSI模型、YUV模型RGB与HSV空间的相互转换RGB与YUV空间的相互转换RGB与HSI空间的相互转换8.2颜色空间的量化抖动技术、假彩色处理彩色图像增强、真彩色增强8.6.2伪彩色增强实验：彩色空间的表示和转换本章小结教学建议本章的先修知识主要有：光学、线性代数、图像的量化等。要求了解彩色图像处理的基本概念和一些常用的彩色图像处理技术。用MATLA

2、B工具对彩色图像进行处理如进行颜色空间的变换等。8.1人类视觉与色度学基础人类色觉的产生是一个复杂的过程。除了光源对眼睛的刺激，还需要人脑对光刺激的解释。人感受到的物体颜色主要取决于反射光的特性。如果物体比较均衡地反射各种光谱，则看起来是白的。如果物体对某些光谱反射得较多，则看起来物体就呈现相对应的颜色。色度学（colorimetry）进行图像的彩色分析，建立的研究彩色计量的学科。8.1.1人类的基本视觉特性视觉系统中存在着杆状和锥状细胞两种感光细胞。杆状细胞为暗视器官锥状细胞是明视器官，在照度足够高时

3、起作用，并能分辨颜色。锥状细胞大致将电磁光谱的可见部分分为三个波段：红、绿、蓝。这三种颜色被称为三基色图8.1人类视觉系统三类锥状细胞的光谱敏感曲线人类视觉对颜色的主观感觉颜色的三种主观感觉：色调、饱和度和亮度。色调（hue）从一个物体反射过来的或透过物体的光波长是由颜色种类来辨别的，如红、橙、绿。饱和度（saturation）即色纯度，指颜色的深浅例如：深红和浅红。亮度（brightness）颜色的明暗程度，从黑到白，主要受光源强弱影响。8.1.2三基色原理由三基色混配各种颜色通常有两种方法：相加混色

4、法。彩色电视机上的颜色。相减混色法。彩色电影、幻灯片、绘画原料相加混色和相减混色的主要区别：（1）相加法是由发光体发出的光相加而产生的各种颜色，而相减法是先有白色光，然后从中减去某些成份（吸收）得到各种颜色。（2）相加混色的三基色是红、绿、蓝，而相减混色的三基色是黄、青、品红。相加混色的补色就是相减混色的基色。（3）相加混色和相减混色有不同的规律。Grassman定律指出了视觉对颜色的响应取决于红、绿、蓝三输入量的代数和。（1）所有颜色都可以用相互独立的三基色混合得到；（2）假如三基色的混合比相等，则色

5、调和饱和度也相等；（3）任意两种颜色相混合产生的新颜色与采用三基色分别合成这两种颜色的各自成份混合起来得到的结果相等；（4）混合色的光亮度是原来各分量光亮度的总和。颜色向量C的计算CIE的R、G、B颜色表示系统。选择标准红色，绿色和蓝色三种单色光作为表色系统的三基色。颜色向量C红（R）、绿（G）、蓝（B）三刺激值所构成的（R，G，B）向量的和构成。C=RR0+GG0+BB0（8.1）R、G、B为C的三刺激值（tristimulusvalues）（R0，G0，B0）称为原刺激值，是单位向量。图8.2颜色的

6、向量表示与光谱三刺激值（a）颜色的向量表示（b）光谱三刺激值8.1.3光度学基本知识光度学光学中研究光的辐射、吸收、照射、反射、散射、漫射等度量的学科同时结合视觉特征来确定光的度量及吸收的单位。在可见光谱段以外的景物图像也可用类似的方法。可见光谱段以外所形成的图像，其处理的各个过程也常常要变换成人眼可以观察的图像例如热成像、X光照片等光度学中的基本概念1.光通量2.发光强度3.视敏度4.亮度亮度是发光面的明亮程度的度量，它决定于单位面积的发光强度，单位为cd/m2。5.照度照度指照射在单位面积上的光通量

7、，单位为勒（lx）。8.2颜色空间的表示及其转换实际应用中常用的颜色空间有RGB、HSV、HSI、YUV、YIQ等。常用的颜色空间可分为两类面向硬设备的应用RGB颜色空间，如：彩色显示器、打印机等面向以彩色处理为目的的应用HSI颜色空间以及HSV颜色空间8.2.1RGB模型颜色模型规定了颜色的建立、描述和观察方式。颜色模型都是建立在三维空间中的与颜色空间密不可分。RGB模型用三维空间中的一个点来表示一种颜色，如图8.3每个点有三个分量，分别代表该点颜色的红、绿、蓝亮度值亮度值限定在[0，1]。图8.3R

8、GB模型坐标图8.4图像的R、G、B分解（a）原图像（b）R分量（c）G分量（d）B分量图8.2.2Munsell模型某个颜色可以唯一地用一个色调（H）、色纯度（C）及亮暗值（V）的颜色片来表示，如图8.5所示。色调沿圆周分成10个区域，其中5个是主色调，5个是中间色调。分别是红、红黄、黄、黄绿、绿、蓝绿、蓝、蓝紫、紫、紫红。色纯度表示了色的浓淡，从中心向外逐渐增强。颜色的亮暗分成11个等级，记为0到10级，其中0级对应黑而10级对应白。图