彩色数字图像处理.pptx

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1、数字图像处理DigitalImageProcessing昆明理工大学理学院桂进斌彩色图像处理彩色基础知识彩色空间伪彩色处理全彩色图像处理彩色变换彩色图像平滑和尖锐化彩色图像基础为什么要研究彩色图像处理？符合人类视觉特点人类可以辨别几千种颜色色调和亮度只能辨别几十种灰度层次有用的描绘子简化目标物的区分目标识别：根据目标的颜色特征彩色图像基础彩色图像处理可分为：全彩色处理数码相机数码摄像机彩色扫描仪伪彩色处理对不同的灰度或灰度范围赋予不同的颜色彩色图像基础在17世纪，牛顿通过三棱镜研究对白光的折射就已发现：白光可被分解成一系列从紫到红的连续光谱，

2、从而证明白光是由不同颜色（而且这些颜色并不能再进一步被分解）的光线相混合而组成的。彩色图像基础可见光是由电磁波谱中相对较窄的波段组成，如果一个物体比较均衡地反射各种光谱，则人看到的物体是白的；而如果一个物体对某些可见光谱反射的较多，则人看到的物体就呈现相对应的颜色。例如，绿色物体反射具有500~570nm（纳米）范围的光，吸收其他波长光的多数能量。彩色图像基础可见光无线电波线γ射X射线紫外线红外线微波超短中长短波波波0.01nm1nm0.1μ10μ0.1cm10cm10m1km100km电磁波谱分布紫蓝青绿黄橙红0.380.430.470.50.560.590.620

3、.76(m)可见范围电磁波谱的波长组成人眼的吸收特性：人眼的锥状细胞是负责彩色视觉的传感器，人眼的锥状细胞可分为三个主要的感觉类别。大约65%的锥状细胞对红光敏感，33%对绿光敏感，只有2%对蓝光敏感。由于人眼的这些吸收特性，被看到的彩色是所谓的原色红（R，red）、绿(G，green)和蓝（B，blue）的各种组合。彩色图像基础光特性是颜色科学的核心描述彩色光的3个基本量：辐射率：从光源流出能量的总量，用瓦特(W)度量光强：观察者从光源接收的能量总和亮度：主观描绘子三原色原理其基本内容是：任何颜色都可以用3种不同的基本颜色按照不同比例混合得到，即C=aC

4、1+bC2+cC3式中a，b，c>=0为三种原色的权值或者比例，C1、C2、C3为三原色（又称为三基色）。三原色原理自然界中的可见颜色都可以用三种原色按一定比例混合得到；反之，任意一种颜色都可以分解为三种原色。作为原色的三种颜色应该相互独立，即其中任何一种都不能用其他两种混合得到。三原色原理为了标准化起见，国际照明委员会（CIE）规定用波长为700nm、546.1nm、435.8nm的单色光分别作为红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色。红绿蓝三原色按照比例混合可以得到各种颜色，其配色方程为：C=aR+bG+cB三原色原理原色相加可产生二次色。红色+蓝色=深红色(

5、M，magenta)，绿色+蓝色=青色(C，cyan)，红色+绿色=黄色(Y，yellow)。以一定的比例混合光的三种原色或者以一种二次色与其相反的原色相混合可以产生白色(W，white)，即：红色+绿色+蓝色=白色。彩色到灰度的转换相同亮度的三原色，人眼看去的感觉是，绿色光的亮度最亮，而红色光其次，蓝色光最弱。如果用Y来表示白色光，即光的亮度(灰度)，则有如下关系：Y=0.299R+0.587G+0.114B区分颜色常用三种基本特性量亮度：如果无彩色就只有亮度一个维量的变化。色调：是光波混合中与主波长有关的属性，色调表示观察者接收的主要颜色。这样，当

6、我们说一个物体是红色、橘黄色、黄色时，是指它的色调。饱和度：与一定色调的纯度有关，纯光谱色是完全饱和的，随着白光的加入饱和度逐渐减少。彩色空间（也称彩色模型或彩色系统）彩色模型（也称彩色空间或彩色系统）的用途是在某些标准下用通常可接受的方式简化彩色规范。本质上，彩色模型是坐标系统和子空间的规范。位于系统中的每种颜色都由单个点来表示。本节主要讨论几种图像处理应用的主要模型。目前的彩色模型RGBCMY和CMYKHSIYIQYUVYCbCrRGBCCD技术直接感知R,G,B三个分量是图像成像、显示、打印等设备的基础RGB模型图6.2RGB混色效果图R

7、GB模型图6.3中，R，G，B位于三个角上；二次色深红(Magenta)、青(Cyan)、黄(Yellow)位于另外3个角上，黑色在原点处，白色位于离原点最远的角上（点（1，1，1））。在本模型中，不同的颜色处在立方体上或其内部，并可用从原点分布的向量来定义。为方便起见，假定所有的颜色值都归一化，即所有R，G，B的值都在[0，1]范围内取值。RGB模型考虑RGB图像，其中每一幅红、绿、蓝图像都是一幅8bit图像，在这种条件下，每一个RGB彩色像素有24bit深度（3个图像平面乘以每平面比特数，即3×8）。24bit的彩色图像也称全彩色图像。在2