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1、数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing图像中应用彩色主要是因为：（1）简化 区分目标；（2）人眼可以辨别几千种颜色色调 和亮度，而对灰度辨别仅几十种，进行人工图 像分析，彩色图像处理可分为2个主要领域:全 彩色、伪彩色。 原则上讲，前面各章的灰度处理方法均 可直接用于彩色处理。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.1 彩色基础 彩色可见光：400700nm，我们可以用3 个基本量来描述光源的质量： radiance（辐射度 辐射通量）：W总能量 luminace（光通量）：可见光 bright
2、ness（亮度）：主观描述 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.1 彩色基础 人眼的锥状细胞负责彩色传感的，大眼 的67百万个锥状细胞分三类： 红：65%， 绿：33%， 蓝：2%。 P226图6.3为人眼对的吸取实验。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.1 彩色基础 人眼的锥状 细胞负责彩色传感 的，大眼的67百万 个锥状细胞分三类 ： 红：65%， 绿：33%， 蓝：2%。图6.3为人眼 对的吸取实验。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Proces
3、sing 6.1 彩色基础 CIE（国际照明委员 会）规定了如下三种波为主 原色：蓝：435.8nm，绿： 546.1nm，红：700nm。 红色，只是一个带，而不 是单一一个波长 绿蓝也是一样。 原色相加二次色 R+B=深红=红+蓝 G+B=表色=绿+蓝 R+G=黄=红+绿 R+G+B可得白色，或一个 二次色与其，补色白光， 如图6.4(a) 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.1 彩色基础 在颜料或着色剂中 ，原色的定义是这样 的： 白：减去一种原色 ， 反射或传输另两种 原色。故其原色是： 深红、青、黄。而二 次色是R、G、B。如
4、图6.4所示。 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.1 彩色基础 通常区分颜色的特征是亮度 ，色调和饱和度。 亮度：明亮程度。 色调：光波混合中，与主波长相 关的属性，指观察的主要颜色。 饱和度：纯色+白色多少 色调+饱和度色度，即颜色用 色度和亮度来表征。 形成任何特殊颜色需要R，G，B ，叫三色值，分别用X，Y，Z，表 示。 一种颜色由三色值系数定义： 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.1 彩色基础 颜色的 另一种表示方 法用CIE色度 图。该图以 （红），（绿 ）函数表示颜
5、色组成而。 如图6.5所 示 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.1 彩色基础 图中边界上的颜色为 纯色，内部的表示混和色。 等能量点白，等能量点的 饱和度为0。规律：连接任意两点 的直线所定义的不同颜色， 均可由这两类颜色相加得到 同样，从等能量点到边界上 任一点的连线，可以定义特 定谱色的所有色调。还可以 扩展到三种颜色，图中任何 三点连成一三角形，内部所 有颜色均可用三个顶点色来 混合形成。 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.1 彩色基础 图6.6的三角形是 KGB监视器产生
6、的颜 色范围，不规则区域 是彩色打印机的彩色 域。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2 彩色模型亦彩色空间或彩色系统。最通用的就是 RGB模型（用于如摄像机等）。CMY（青，深红，黄）、CMYK（青 ，深红，黄，黑）是针对彩色打印机，而HIS （色调，饱和度，亮度）更符合人描述颜色， 也适合本书给出的灰度处理技术。 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.1 RGB彩色 模型为方便，假定 所有颜色都归一化。 如果每一分量用8比 特表示，共有24 称
7、为全彩色。例6.1（ P230）介绍了彩色平 面的概念。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.1 RGB彩色模型 下面介绍所谓 全RGB彩色子集。 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.2 CMY和CMYK模型 等量的青，深红，黄产生黑色。而实际 中，组合产生的黑色不纯，为产生真正的黑色， 加入第四种颜色黑色。 即CMYK模型（四色打印） 数 字
8、 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.3 HIS彩色模型上述模型中适应人眼。这里介绍的HIS彩色模型恰 好能满足这个要求。 H：色调， S：饱和度， I：亮度 H+S表示了彩色信息。下面说明HSI可以从RGB信息中得来的。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.3 HIS彩色模型在图中，白（1，1，1），黑（0，0，0），其连线 是垂直的。经过一彩色点，作该连线的平面，则该平面 与垂直连线的交点位置即是强度值。强度轴上的饱和度是0 ，其上全部是灰度点。 数
9、 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.3 HIS彩色模型在图6.12中，连接白、青、黑三点组成一平面，则该平 面（三角形）点有相的色调，理由是：三角形内任一点的颜色 均为由顶点来得出，而黑白点不改变色调。旋转这个平面可以 得到不同的色调，该平面与立方体的横截面决定的边界不是呈 三角形就是六边形。这样我们可以用六边形来表示色调和饱和 度。具体参见下页图所示：数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.3 HIS彩 色模型我们用六 边形来表示色调和 饱和度。数
10、 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.3 HIS彩 色模型我们用六边 形来表示色调和饱 和度。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.3 HIS彩色模型 从RGB到HIS的彩色转换 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型 6.2.3 HIS彩色模型 从HIS到RGB的转换在0，1内给出 HSIRGN 分三个区域（相隔120 ） 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Ima
11、ge Processing 6.2 彩色模型6.2.3 HIS彩色模型图6.15是三个对应于RGB立方体的图像的HSI值 。 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.3 HIS彩色 模型图6.16是RGB 及其二次色给出的图 像，而（b）,（c）, （d）为其色调、饮 和度和弱度图像。 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.2 彩色模型6.2.3 HIS彩 色模型图6.17为简 单的HSI图像处理 的图像。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image
12、 Processing 6.3 伪彩色处理6.3 伪彩色处理 给特定的灰度值赋以彩色。伪彩色的 目的是为了人眼观察和解释图像中的目标。 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.3 伪彩色处理6.3.1 强度分层 参见图6.18，图像被看成三维函数。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.3 伪彩色处理6.3.1 强度分层可以简单地按如下方式来把灰度彩色数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.3 伪彩色处理6.3.1 强度分层 灰度彩色实例：
13、数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.3 伪彩色处理6.3.1 强度 分层 灰度彩色 实例： 焊接实例 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.3 伪彩色处理6.3.1 强度 分层 灰度彩色 实例： 用颜色突出降 雨水平 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.3 伪彩色处理6.3.2 灰度级到彩色转换另一种更加通用的灰度级到彩色的转换是对输入灰度 级必行3个独立的处理，得到3个结果红，绿，蓝通道。数 字 图 像 处 理Chapter 6
14、 Color Image Processing 6.3 伪彩色处理6.3.2 灰度级到 彩色转换例6.5是一突出 装在行李内的爆炸物 的伪彩色应用。 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.3 伪彩色处理6.3.2 灰度级到彩 色转换例6.5是一突出装 在行李内的爆炸物的伪彩 色应用。 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.3 伪彩色处理6.3.2 灰度级到彩 色转换例6.6为多光谱彩 色编码。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.3
15、伪彩色处理6.3.2 灰度级 到彩色转换例6.6为多 光谱彩色编码。数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing 6.4 全彩色图像处理基础 6.4 全彩色图像处理基础 全彩色图像处理分为 （1）处理每一分量，然后合成 （2）直接对彩色处理 全彩色至少有3个分量。原则上前边的灰度处理可移植到彩色，而对每一 分量进行处理。 令c代表RG彩色空间中的任意向量：数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing6.5 彩色变换6.5 彩色变换 6.5.1 公式：类似于基本灰度变换过程。数 字 图 像 处 理Chapter
16、6 Color Image Processing6.5 彩色变换6.5 彩色变换 6.5.1 公式 图6.30是一幅彩色 图像，CMYK分量图 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing6.5 彩色变换6.5 彩色变换 6.5.1 公式 RGB分量图及HSI分量图。 假设要改变图像亮度，在HSI空间中，在RGB空间，3个分量必须：下页图显示了 的结果。 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing6.5 彩色变换 6.5 彩 色变换 6.5.1 公 式改变 图像亮度实 例： 数 字 图 像 处 理Chapter 6 Color Image Processing6.5 彩色变换6.5.2 补色在图6.32彩色环上，与一种色调相对立的另一种 色调称为补色。 数 字 图 像 处 理Chapte
