05彩色数字图像基础

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1、第五章彩色数字图像基础本章学习目标掌握彩色数字图像的基本知识了解颜色度量体系、颜色空间变换掌握JPEG压缩标准和图像文件存储格式统计资料：认为人们获取的信息的70％来自视觉系统，实际就是图像和电视。图像数字化之后的数据量非常大，在因特网上传输时很费时间。数据压缩了解人的视觉系统如何认识彩色、计算机系统中如何表示彩色图像。研究必要性5.1、彩色数字图像基础视觉媒体研究的必要性面临的问题解决方案前提条件研究线路5.1、彩色数字图像基础图像数据压缩依据图像数据中有许多重复的数据——数学方法2.人的眼睛对图像细节

2、和颜色的辨认有一个　　极限——去掉超过极限的部分无损压缩技术有损压缩技术颜色：视觉系统对可见光的感知结果。视觉系统对颜色的感知特性：眼睛本质上是一个照相机红绿蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同，对不同亮度的感知程度也不同，故可以使用数字图像处理技术来降低表示图像的数据量而不使人感到图像质量明显下降自然界中任何一种颜色都可以由R、G、B这三种颜色之和来确定，它们构成一个三维的RGB矢量空间视觉系统对颜色的感知5.1、彩色数字图像基础绝大部分可见光谱可用红、绿和蓝(RGB)三色光按不同比例和强度的混合

3、来表示。在颜色重叠的位置，产生青色、洋红和黄色。因为RGB颜色合成产生白色，它们也叫作加色。将所有颜色加在一起产生白色──就是说，所有光被反射回眼睛。加色用于光照、视频和显示器。例如，显示器通过红、绿和蓝荧光粉发射光线产生彩色。图像的颜色模型5.1、彩色数字图像基础RGB相加混色模型CMYK模型以打印在纸张上油墨的光线吸收特性为基础，白光照射到半透明油墨上时，部分光谱被吸收，部分被反射回眼睛。理论上，青色(Cyan)、洋红(Magenta)和黄色(Yellow)色素能合成吸收所有颜色并产生黑色。由于这个原

4、因，这些颜色叫作减色。因为所有打印油墨都会包含一些杂质，这三种油墨实际上产生一种土灰色，必须与黑色(blacK)油墨混合才能产生真正的黑色。将这些油墨混合产生颜色叫作四色印刷。图像的颜色模型5.1、彩色数字图像基础CMY相减混色模型图像的颜色模型相加色与相减色的关系5.1、彩色数字图像基础图像的三个基本属性5.1、彩色数字图像基础分辨率：显示分辨率、图像分辨率像素深度：存储每个像素所用的位数真彩色、伪彩色、直接色标准单色图标准灰度图图像的种类5.1、彩色数字图像基础256色标准图像24位标准图像图像的种类

5、5.1、彩色数字图像基础256色标准图像转换成的灰度图24位标准图像转换成的灰度图图像的种类5.1、彩色数字图像基础y＝xn输出＝(输入)γγ的概念光电转换特性都是非线性的：幂函数特性(power-law)按照惯例，“输入”和“输出”都缩放到0～1之间。整个系统的传递函数是一个幂函数：它的指数γ等于所有单个部件的γ的乘积。真实地再现原始场景明亮环境γ＝1暗淡环境γ1.25黑暗环境γ1.5Γ校正5.1、彩色数字图像基础γ校正CRT显示设备γ2.5NTSC电视标准需要摄象机具有γ＝0.45的幂函数，现

6、在采纳γ＝0.5的幂函数。PAL和SECAM电视标准指定摄象机需要具有γ＝0.36的幂函数，实际的摄象机可能会设置成γ＝0.45或者0.5。适合“暗淡环境”。可引入γ值非线性转换函数的环节：camera_gamma：摄象机中图像传感器的γencoding_gamma：编码器编码图像文件时引入γdecoding_gamma：译码器读图像文件时引入γLUT_gamma：图像帧缓存查找表中引入γCRT_gamma：CRT的γ(通常γ＝2.5)Γ校正5.1、彩色数字图像基础RGB彩色空间和CMY彩色空间的表示法颜

7、色模型的空间表示5.2、颜色度量体系、颜色空间变换颜色模型的关系示意图5.2、颜色度量体系、颜色空间变换基于人类对颜色的感觉，HSL模型描述颜色的三个基本特征：色相是从物体反射或透过物体传播的颜色。在0到360度的标准色轮上，色相是按位置度量的。在通常的使用中，色相是由颜色名称标识的，比如红、橙或绿色。饱和度，是指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰成分所占的比例，用从0%（灰色）到100%（完全饱和）的百分比来度量。在标准色轮上，从中心向边缘饱和度是递增的。亮度是颜色的相对明暗程度，通常用从0%（黑）到

8、100%（白）的百分比来度量。HSL颜色模型5.2、颜色度量体系、颜色空间变换L*a*b颜色模型是在1931年国际照明委员会（CIE）制定的颜色度量国际标准的基础上建立的。1976年，这种模型被重新修订并命名为CIEL*a*b。L*a*b颜色设计为与设备无关；不管使用什么设备（如显示器、打印机、计算机或扫描仪）创建或输出图象，这种颜色模型产生的颜色都保持一致。L*a*b颜色由亮度或光亮度分量(L)和两个色度分量组成；两个分量即