三讲 图形图像处理技术

《三讲 图形图像处理技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第三章、图形图像处理技术人类感知客观世界有70％的信息是由视觉获取的。图形、图像和视频是人类最容易接受的一种形象化的信息。图形、图像的最大特点是直观可见、形象生动。具有文本和声音所不可比拟的优点。数字图像处理是一门相对年轻的学科，但随着计算机理论和应用技术的不断进步，在短短的历史中，数字图像处理技术取得了惊人的进步，广泛应用于科技、教育、商业和艺术领域。一、色彩基本概念1、色彩的形成现实世界中，大自然赋予万物以绚丽的色彩，给人们以美的感受。颜色是图像至关重要的组成部分，那么色彩是怎么产生的呢？色彩始于光。1672年牛顿用三棱镜将太阳光分解成红

2、、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种色彩，发现了色彩的奥秘。牛顿1665年毕业于剑桥大学的三一学院。当时大家都认为白光是一种纯的没有其他颜色的光（亚里士多德就是这样认为的），而彩色光是一种不知何故发生变化的光。为了验证这个假设，牛顿把一面三棱镜放在阳光下，透过三棱镜，在墙上被分解为不同颜色，后来我们称作为光谱。人们知道彩虹的由七种颜色组成，但是他们认为那是不正常的。牛顿的结论是：正是这些红、橙、黄、绿、青、蓝、紫基础色有不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光，如果你深入地看看，会发现白光是非常美丽的。物体受光线照射后，产生光的分解现象。一部分光线被

3、物体吸收，其余的被物体反射或投射出来，成为物体的颜色。所以，颜色和光有密切关系，同时还与被光照射的物体有关，并与观察者有关。所以人对颜色感觉的形成主要有三个要素，即光源、物体、人眼。色彩是通过光被感知的，实际上就是视觉系统对可见光的感知结果。可见光指波长在380一780nm之间的电磁波，如图所示。眼睛感知到的颜色和光波长之间的对应关系如下。将光谱中不能再分解的色光称为单色光，由单色光混合而成的光称为复色光。而红、绿、蓝三色可以混合成自然界中的任何一种颜色，因此称红、绿、蓝为三基色（PrimaryColor）。182、色彩三要素从人的视觉系统看

4、，色彩可用色调、饱和度和亮度来描述。人眼看到的任一彩色光都是这三个特性的综合效果，这三个特性是色彩的三要素。1）色调色调表示光的颜色，它决定于光的波长。某一物体的色调是指该物体在日光照射下所反射的光谱成分作用到人眼的综合效果，色调用红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等术语来刻画。苹果是红色的，这“红色”便是一种色调。自然界中的七色光就分别对应着不同的色调，而每种色调又分别对应着不同的波长。2）亮度人眼之所以能看到物体的明暗，是因为物体反射光的强度有差异的缘故。亮度就是来表示某种颜色在人眼视觉上引起的明暗程度，它直接与光的强度有关。光的强度越大，物体就

5、越亮，光的强度越小，物体就会越暗。当彩色光的强度降到使人看不到了，在亮度标尺上应与黑色对应；同样，对于其照射强度变得很大时，在亮度标尺上应与白色对应。对于不同的物体在相同照射情况下，反射越强者看起来越亮。此外，亮度还与人类视觉系统的视敏函数有关，即使强度相同，不同颜色的光当照射同一物体时也会产生不同的亮度，亮度也可以说是指各种纯正的色彩相互比较所产生的明暗差别。在纯正光谱中，黄色的明度最高，显得最亮；其次是橙、绿，再其次是红、蓝，紫色明度最低，显得最暗。3）饱和度饱和度(saturation)也称为纯度或彩度，是指彩色光所呈现颜色的深浅或纯洁

6、程度。对于同一色调的彩色光，其饱和度越高，颜色就越纯；而饱和度越小，颜色就越浅，或纯度越低。它与色彩中白光含量的多少有关。比如当红色加进白光后，由于饱和度降低，红色被冲淡成粉红色。饱和度还和亮度有关，同一色调越亮或越暗则越不纯。红色光中加入了白色，就变亮了，但因掺入白光而降低纯度或变法，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。大量试验表明，人的眼睛能分辨128种不同的色调，5—10种不同的饱和度，而对亮度非常敏感。人眼大约可以分辨35万种颜色。182、三基色基色是指互为独立的单色，任一基色都不能由其他两种基色调

7、合产生。自然界常见的各种颜色，都可以由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种中颜色光按不同比例相而成。同样，绝大多数颜色光也可以分解成红、绿、蓝三种色彩。由于人眼对这三种色光最为敏感，R、G、B三种颜色相配所得到的彩色范围也最广，所以一般都选这3种颜色作为基色，这就是色度学的基本原理——三基色原理。三基色的选择不唯一，也可选择另外三种颜色为三基色，如CMY——cyan(青)、magenta(品红)、yellow(黄)，但必须遵循一个原则：这三种颜色必须是相互独立，即任何一种颜色都不能由其他两种颜色混合而成。由于人眼对红、绿、蓝三种色光最为敏感，由这

8、三种颜色相配所得的色彩范围也最广，所以一般都选这三种颜色作为基色。凡是两种色光相混合而成白光，这两种色光称为互补色，红、青：绿、品红；蓝、黄互为补色。互补色是彼此之