数字图像处理day

    科技2023-11-15  91

    一. 彩色基础

        光波是一种电磁波,人眼可以识别的光波范围是从380nm到780nm

        三色学说:(红绿色盲就是缺少了中波段视锥细胞,对绿色不敏感)

    假设有三种视觉感受器,分别对红绿蓝三种颜色敏感当光线同时作用在这三种感受器上时,三个感受器产生的兴奋程度不同不同兴奋程度的组合将产生不同的颜色感觉,三种感受器处于等强度兴奋时,便产生白色感觉

        三色学说的优点:

    能充分说明混色现象是现代色度学基础,颜色定量描述与测量都以该理论为基础现代的彩色显示设备、彩色印刷、摄影都是建立在该基础上

        四色学说:颜色视觉对立:红-绿;黄-蓝;黑-白

        四色学说优缺点:

    能很好的解释颜色视觉的一些生理和心理现象不能解释三原色能产生一切颜色现象

    二. 彩色模型(色彩空间)

        1. 概述

            色彩空间是指用一种客观的方式叙述颜色在人眼上的感觉,是描述色彩的三维空间坐标系,一个颜色定义为色彩空间内一个点。常用的色彩空间有:RGB 红绿蓝;CMYK 青、品红、黄、黑;HSI 色调、色饱和度、亮度

            一般来说,首先需要定义三种主要颜色,再利用颜色叠加模型来叙述各种颜色

        2. CIE色度模型(三维模型,xy两维定义颜色,第3维定义亮度)

            (1)为什么要制定CIE?

         物理三基色模型:RGB模型采用物理三基色,其物理意义很清楚。但是,RGB模型是一种设备相关的颜色模型。每一种设备使用RGB模型时,都有不太相同的定义。尽管各自都工作的很圆满,但是不能通用。     理论三基色模型:为了解决不能通用这个问题,国际照明委员会在RGB模型基础上,用数学方法从真实基色中推导出理论的三基色

            (2)CIE色度模型:

                该系统使用红绿蓝三种颜色作为三种基色,所有其他颜色都从这三种颜色中导出。通过相加混色或相减混色,任何色调都可以通过使用不同量的基色产生。

                配色方程:

                其中,三刺激值单位[R][G][B]不是物理单位,而是色度单位。其确定方法是:选一特定白光[W]作为标准,用选定的三原色光与此白光相匹配,达到匹配时,如测得所需要的三原色光的光通量值R为,G为,B为,则将比值、、定为三刺激值的相对亮度单位,即色度单位。当三原色光的相对亮度比例为1.0000:4.5907:0.0601时,能匹配出等能白光(等能白光:假象的在整个可见光谱范围内光谱辐射能相等的光源)

                颜色匹配:格拉斯曼颜色混合定律

    人的视觉只能分辨颜色的三种变化:明度、色调、饱和度在由两个成分组成的混合色中,如果一个成分连续变化,混合色的外貌也连续变化颜色外貌相同的光,不管它们的光谱组成是否一样,在颜色混合中有相同的效果混合色的亮度等于组成混合色的各种光的亮度总和,成为亮度相加定律

                CIE 1931 XYZ系统:

                CIE 1931 xyY系统:,,

                色域:闭合曲线所包围的区域称为色域,在显示设备中,色域是指显示设备所能显示的所有颜色的集合。色域的一种划分方法是将色度图上的所有颜色分为23个区域,在每个区域中,颜色差别不大,利用它可以大致判断某种颜色在色度图上的坐标范围。

     

        3. RGB色彩空间(将色调亮度饱和度三个量放在一起表示,很难分开,不适应人的视觉特点)

            F=r[R]+g[G]+b[B]

        4. CMY色彩空间(三原色(相减色):青(Cyan)、品红(Magenta)、黄(yellow))

            特点:

    通过改变黄、品红、青的浓度,能够很容易的改变对红绿蓝三原色光的吸收量,从而控制进入人眼的红绿蓝三刺激值数量色料合成实践中,三种色料以不同比例混合,可以得到较大的色域,基本上可以产生自然界中全部色彩三种色料独立,不能由其他色料混合产生

        5. HSI色彩空间(色调Hue,色饱和度Saturation,亮度Intensity)

            光波波长决定色调;颜色纯度决定色饱和度,加白可以稀释色饱和度;能量辐射决定亮度

            优点:比RGB色彩空间更符合人的视觉特性;H、S、I可以分开处理且相互独立,即HSI可以解除图像中颜色与灰度信息的联系

        6. 实际应用

    图像在计算机用RGB显示用RGB或HSI空间编辑处理打印输出时要转换成CMY

    三. 彩色图像增强

        1. 伪彩色增强(灰色图像——彩色图像)

            每个像素值实际上是一个索引值或代码,该代码值作为查色表中某一项的入口地址,根据该地址可以查出含实际R、G、B强度值。用这种方式产生的颜色本身是真实的,不过不一定反映原图颜色

        2. 假彩色增强(彩色图像——彩色图像)

            从一幅彩色图像映射到另一幅彩色图像。由于得到的彩色图像不再能反映原图像的真实色彩,因此,称为假彩色增强。

     

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