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1、第八章彩色图像处理8.1彩色基础8.2彩色模型8.3伪彩色处理8.4平滑和锐化传统图像处理的范畴：灰度图像处理人眼对于彩色的观察和处理是一种生理和心理现象，其机理还没有完全搞清楚，因而对于彩色的许多结论都是建立在实验基础之上的。在图像处理中运用颜色受两个主要因素推动。第一，颜色是一个强有力的描述子，它常常可简化目标物的区分及从场景中抽取目标；第二，人可以辨别几千种颜色色调和亮度，但只能辨别几十种灰度层次。第二个因素对于人工图像分析特别重要。绪论彩色图像处理可分为两个主要领域：全彩色(full-color)处理和伪彩色(pseudo-color)
2、处理。在第一类中，图像用全彩色传感器获取，如彩色电视摄像机或彩色扫描仪。在第二类中，对特定的单一亮度或亮度范围赋予一种颜色。颜色模型线性感知的，如HSI颜色空间；非线性感知的，如在计算机上通常采用的RGB三颜色模型各种不同的颜色模型之间可以通过数学方法互相转换。绪论彩色光谱可分为6个宽的区域：紫色、蓝色、绿色、黄色、橘红色和红色。8.1彩色基础1彩色的描述原理：400nm700nm紫外光红外光可见光区546.1nm435.8nm780nm可视光区的波长在400nm~700nm，当光谱采样限制到三个人类视觉系统敏感的红、绿、蓝光波段时，对这三个光
3、谱带的光能量进行采样，就可以得到一幅彩色图像。2感兴趣的范围：红外区、可见光区一直到紫外光区。3多光谱图像：光谱采样不限于三个波段，即为多光谱图像。其研究课题最多的是在遥感领域。SirIsaacNewton,1643~1727,U.K.Colorspectrumseenbypassingwhitelightthroughaprism物体传感器(眼睛)彩色图像的形成光源(特定频率的电磁波)Absorptionoflightbythered,green,andblueconesinthehumaneyeasafunctionofwavelengh人
4、类接收的一个物体的颜色由物体反射光的性质决定。可见光是由电磁波谱中相对较窄的波段组成的。一个物体反射的光如果在所有可见光波长范围内是平衡的，对观察者来说显示白色。若一个物体对有限的可见光谱范围反射，则物体呈现某种颜色。例如，绿色物体反射具有500~570nm范围的光，吸收其他波长光的多数能量。光特性是颜色科学的核心。如果光是非彩色的(achromatic)，它的属性仅仅是亮度。我们前面所用的灰度级就是对亮度的度量，范围从黑到灰，最后到白。4几种常用的表色系统前面我们已经提到，当在三基色光波段的光谱采样时，可以形成彩色图像。但是为了不同的研究目的
5、，便产生了为其提供最方便的几种彩色描述方法。国际照明委员会（CIE）规定以700nm(红)、546.1nm(绿)、435.8nm(蓝)三个色光为三基色。又称为物理三基色。自然界的所有颜色都可以通过选用这三基色按不同比例混合而成。颜色的描述是通过建立色彩模型来实现的，不同的色彩模型对应于不同的处理目的CIE（国际照明委员会）在进行大量的色彩测试实验的基础上提出了一系列的颜色模型：RGB模型：红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色混合HSI模型：色度(H)、饱和度(S)、亮度(I)YUV模型：亮度(Y)、色度(UV)YCbCr模型：亮度(Y)、色度(C
6、bCr)各种不同的颜色模型之间可以通过数学方法转换4几种常用的表色系统(1)RGB色系R:200G:50B:120黄(255,255,0)黑(0,0,0)绿(0,255,0)青(0,255,255)蓝(0,0,255)品红(255,0,255)白(255,255,255)红(255,0,0)(2)HSI色系这种彩色系统格式的设计反映了人类观察彩色的方式。如：红色又分为浅红和深红色等等。I：表示光照强度或称为亮度，它确定了像素的整体亮度，而不管其颜色是什么。H：表示色度，由角度表示。反映了该颜色最接近什么样的光谱波长（既彩虹中的那种颜色）0o为红
7、色，120o为绿色，240o为蓝色。0o到240o覆盖了所有可见光谱的颜色，240o到300o是人眼可见的非光谱色（紫色）。(2)HSI色系S：表示饱和度，饱和度参数是色环的原点到彩色点的半径长度。在环的外围圆周是纯的或称饱和的颜色，其饱和度值为1。在中心是中性（灰）影调，即饱和度为0。(2)HSI色系表示颜色浓淡的物理量。通常用混入白光量的比例来度量。(2)HSI色系亮度变化(2)HSI色系色度变化H=0ºH=60ºH=120ºH=180ºH=240ºH=300º(2)HSI色系饱和度变化S=0S=1S=1/4S=1/2(2)HSI色系HSI
8、模型思考问题：在这个圆柱体上，红色的点顺（逆）时针旋转会变成什么样？上下移动呢？向圆心方向移动呢？黑白ISSH绿黄青蓝品红RGB到HSI的转换：(2
