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1、数字图像处理数字图像处理PPT第1页，此课件共43页哦引言1.1.彩色彩色视觉视觉和描述和描述 1.1 1.1 彩色彩色视觉视觉基基础础 1.2 1.2 三基色与色匹配三基色与色匹配 1.3 1.3 色度色度图图 2.2.彩色模型彩色模型 2.1 2.1 面向硬面向硬设备设备的彩色模型的彩色模型 2.2 2.2 面向面向视觉视觉感知的彩色模型感知的彩色模型3.3.伪伪彩色增彩色增强强4.4.真彩色真彩色处处理理 4.1 4.1 处处理策略理策略 4.2 4.2 单单分量分量变换变换增增强强 4.3 4.3 全彩色增全彩色增强强 第2页，此课件共43页哦彩色图像彩色图像的特点：n n 彩色图像彩
2、色图像比黑白和灰度图像包含更多信息。彩色图像彩色图像比黑白和灰度图像包含更多信息。n n 人眼对彩色的分辨能力和敏感程度都要比灰度要强。人眼对彩色的分辨能力和敏感程度都要比灰度要强。n n 彩色图像对场景有更强的描述能力。彩色图像对场景有更强的描述能力。第3页，此课件共43页哦1.1 1.1 彩色彩色视觉基基础 颜色颜色颜色颜色可分为可分为无彩色无彩色无彩色无彩色和和有彩色有彩色有彩色有彩色两类。两类。无彩色无彩色无彩色无彩色指白色、黑色和各种深浅程度不同的灰指白色、黑色和各种深浅程度不同的灰色。色。有彩色有彩色有彩色有彩色指除去上述黑白系列以外的各种颜色，指除去上述黑白系列以外的各种颜色，通
3、通通通常所说的颜色一般多指彩色常所说的颜色一般多指彩色常所说的颜色一般多指彩色常所说的颜色一般多指彩色 。第4页，此课件共43页哦1.2 三基色与色匹配三基色与色匹配三种基本色三种基本色(三基色三基色/三原色三原色)：红（R，red）：700 nm 绿（G，green）：546.1 nm 蓝（B，blue）：435.8 nm三种三种补色补色：品红（M，magenta，即红加蓝）蓝绿（C，cyan，即绿加蓝）黄（Y，yellow，即红加绿）第5页，此课件共43页哦1.2 三基色与色匹配三基色与色匹配三原色特点：1.任意两色的混合不能生成第三色；2.人眼所感受到的彩色可认为是三原色（RGB）的不同
4、组合。3.三原色不能组成所有的颜色。第6页，此课件共43页哦1.2 三基色与色匹配三基色与色匹配三色混合/匹配：相加配对（混合以得到白色和彩色）：C rR+gG+bBR，G，B：三原色r，g，b：比例系数，r+g+b=1计算发光强度时，各个系数取值不同。适合于现代摄像机和显示器的CIE亮度公式为：0.2125R+0.7154G+0.0721B第7页，此课件共43页哦1.2 三基色与色匹配三基色与色匹配 国际照度委员会国际照度委员会CIE设想的彩色R，G，B 第8页，此课件共43页哦1.3 色度色度图 彩色的三种基本特性量：亮度:即辉度，与物体的反射率成正比。色调：与光谱中光的波长相联系(主要颜
5、色)饱和度：与一定色调光的纯度有关。色调和饱和度合起来称为色度 彩色可用辉度和色度共同表示第9页，此课件共43页哦1.3 色度图色度图n nCIE1931 标准色度观察者光谱三刺激值(简称“CIE1931标准色度观察者”)XYZ与RGB关系：第10页，此课件共43页哦1.3 色度图色度图色度图：(舌形图)第11页，此课件共43页哦1.3 色度图色度图在色度图中：(1)每点都对应一种颜色(2)边界上的点代表纯颜色，中心点处纯度为零(3)连接任意两端点，其上的各点表示将这两端点所代表的颜色相加可组成的一种颜色(4)过C点直线端点的两彩色为互补色(5)三角形包含由三顶点可组成的彩色第12页，此课件共
6、43页哦2.1 2.1 面向硬设备的彩色模型面向硬设备的彩色模型n nRGB模型：模型：n n建立在笛卡儿坐标系统里，其中三个轴分别为R，G，B，n n模型的空间是个正方体，原点对应黑色，离原点最远的顶点对应白色n n从黑到白的灰度值分布在从原点到离原点最远顶点间的连线上，而立方体内其余各点对应不同的颜色，可用从原点到该点的矢量表示第13页，此课件共43页哦2.1 2.1 面向硬设备的彩色模型面向硬设备的彩色模型n nRGB模型：模型：第14页，此课件共43页哦2.1 2.1 面向硬设备的彩色模型面向硬设备的彩色模型CMY模型：模型：主要用于彩色打印，这三种补色可分别由从白光中减去三种基色而得
7、到 从CMY到RGB的转换为 红色与蓝绿色互补红色与蓝绿色互补绿色与品红互补绿色与品红互补蓝色与黄色互补蓝色与黄色互补第15页，此课件共43页哦2.1 2.1 面向硬设备的彩色模型面向硬设备的彩色模型I1，I2，I3模型：模型：将彩色用RGB的不同组合来表达I1是最佳特征，I2是次佳特征变型变型 第16页，此课件共43页哦2.1 2.1 面向硬设备的彩色模型面向硬设备的彩色模型归一化颜色模型：归一化颜色模型：对观察方向、物体几何、照明方向和亮度变化具有不变性 第17页，此课件共43页哦2.2 2.2 面向面向视觉感知的彩色模型感知的彩色模型主要的视觉感知彩色模型：主要的视觉感知彩色模型：1.1
8、.HSI(hue,saturation,intensity)HSI(hue,saturation,intensity)2.2.HCV(hue,chroma,value)HCV(hue,chroma,value)3.3.HSV(hue,saturation,value)HSV(hue,saturation,value)4.4.HSB(hue,saturation,brightness)HSB(hue,saturation,brightness)5.5.La*b*La*b*特点：特点：n n非线性非线性n n与视觉感知较接近与视觉感知较接近n n独立于显示设备独立于显示设备第18页，此课件共43页
9、哦191948482.2 面向视觉感知的彩色模型面向视觉感知的彩色模型HSI模型：模型：H H 表示色调（表示色调（huehue）S S 表示饱和度（表示饱和度（saturationsaturation）I I 表示密度（表示密度（intensityintensity，亮度和灰度），亮度和灰度）两个基本特点：两个基本特点：两个基本特点：两个基本特点：I I 分量与图象的彩色信息无关分量与图象的彩色信息无关H H 和和 S S 分量与人感受颜色的方式分量与人感受颜色的方式紧密相连（合称色度）紧密相连（合称色度）有利于以视觉感知的有利于以视觉感知的“方式方式”进行图像处理分析进行图像处理分析第19
10、页，此课件共43页哦HSI模型表示：模型表示：7.2.2 面向视觉感知的彩色模型面向视觉感知的彩色模型第20页，此课件共43页哦2.2 面向视觉感知的彩色模型面向视觉感知的彩色模型从RGB转换到HSI：P.169 P.169 第21页，此课件共43页哦2.2 面向视觉感知的彩色模型面向视觉感知的彩色模型从HSI转换到RGB：(1)(1)当当H H在在00,120,120 之间：之间：第22页，此课件共43页哦2.2 面向视觉感知的彩色模型面向视觉感知的彩色模型从HSI转换到RGB：(2)(2)当当H H在在120120,240,240 之间：之间：第23页，此课件共43页哦2.2 面向视觉感知
11、的彩色模型面向视觉感知的彩色模型从HSI转换到RGB：(3)(3)当当H H在在240240,360,360 之间：之间：第24页，此课件共43页哦2.2 面向视觉感知的彩色模型面向视觉感知的彩色模型HSV模型模型一般用六棱锥（一般用六棱锥（hexconehexcone）来表示）来表示 H H同同HSIHSI模型模型 第25页，此课件共43页哦2.2 面向视觉感知的彩色模型面向视觉感知的彩色模型HSB(hue,saturation,brightness)模型n n以对立色理论为基础n nBrightness表示明度，是无色调响应n n色调系数表示每个频率的色调响应与所有色调响应的比n n饱和度
12、系数表示每个频率的色调响应与所有无色响应的比自找相关资料自找相关资料第26页，此课件共43页哦2.2 面向视觉感知的彩色模型面向视觉感知的彩色模型n nL*a*b*L*a*b*颜色空间是由颜色空间是由CIE(CIE(国际照明委员会国际照明委员会)制定的一种色制定的一种色彩模式。彩模式。n n自然界中任何一点颜色都可以在自然界中任何一点颜色都可以在L*a*b*L*a*b*空间中表达出空间中表达出来，它的色彩空间比来，它的色彩空间比RGBRGB空间还要大。空间还要大。n n该模式是以数字化方式来描述人的视觉感应，该模式是以数字化方式来描述人的视觉感应，与设备与设备无关，所以它弥补了无关，所以它弥补
13、了RGBRGB和和CMYKCMYK模式必须依赖于设模式必须依赖于设备色彩特性的不足备色彩特性的不足 。n nL*a*b*L*a*b*颜色空间取坐标颜色空间取坐标L*a*b*L*a*b*，其中，其中L L亮度；亮度；a a的正数的正数代表红色，负端代表绿色；代表红色，负端代表绿色；b b的正数代表黄色，的正数代表黄色，负端负端代表兰色代表兰色 (基于对立色理论和参考白点基于对立色理论和参考白点)第27页，此课件共43页哦2.2 面向视觉感知的彩色模型面向视觉感知的彩色模型n n三刺激量三刺激量XYZXYZ到到L*a*b*L*a*b*的转换：的转换：当当当当式中下标式中下标0 0表示对应的参考白色
14、，对应图表示对应的参考白色，对应图7.1.37.1.3中的中的x=0.3217x=0.3217和和y=0.3290y=0.3290相当于相当于CIECIE标准标准D65D65照明条件下的完全漫反射照明条件下的完全漫反射第28页，此课件共43页哦2.2 面向视觉感知的彩色模型面向视觉感知的彩色模型L*a*b*模型特点：1.1.覆盖了全部的可见光色谱2.2.与设备无关3.3.强调对绿色的表示（依次为红色与蓝色）4.4.需要转到其它彩色空间进行显示第29页，此课件共43页哦3 伪彩色增强原因原因人眼对颜色比对灰度有较大的分辨能力人眼对颜色比对灰度有较大的分辨能力对灰度：几十对灰度：几十对彩色：几千对
15、彩色：几千彩色增强分类彩色增强分类(1)伪彩色增强方法(2)真彩色增强方法第30页，此课件共43页哦3 伪彩色增强特点对对原来灰度原来灰度图图象中不同灰度象中不同灰度值值的区域的区域赋赋予予不同的不同的颜颜色以更明色以更明显显地区分他地区分他们们不同灰度区域不同灰度区域 赋予不同颜色赋予不同颜色典型方法典型方法(1)(1)亮度切割亮度切割(2)(2)利用变换函数利用变换函数(3)(3)频域滤波频域滤波“伪伪伪伪”第31页，此课件共43页哦3 伪彩色增强(1)(1)亮度切割亮度切割亮度切割亮度切割将图象看作将图象看作2-D2-D亮度函数亮度函数用用1 1个平行于图象坐标平面的平面去切割图象亮度个
16、平行于图象坐标平面的平面去切割图象亮度函数，从而把亮度函数分成函数，从而把亮度函数分成2 2个灰度值区间个灰度值区间 第32页，此课件共43页哦3 伪彩色增强(2)(2)从灰度到彩色的变换（映射）从灰度到彩色的变换（映射）从灰度到彩色的变换（映射）从灰度到彩色的变换（映射）利用（点利用（点点）幅度变换函数点）幅度变换函数对灰度值用对灰度值用3 3个独立变换来处理个独立变换来处理不同范围的不同范围的灰度值由不同颜色增强灰度值由不同颜色增强第33页，此课件共43页哦3 伪彩色增强(2)(2)从灰度到彩色的变换从灰度到彩色的变换从灰度到彩色的变换从灰度到彩色的变换将将3 3个变换的结果分别输入个变换
17、的结果分别输入3 3个电子枪个电子枪可看作亮度切割的推广可看作亮度切割的推广第34页，此课件共43页哦3 伪彩色增强(3)(3)频域滤波频域滤波频域滤波频域滤波对对原来灰度原来灰度图图象中的不同象中的不同频频率分量（可分率分量（可分别别借借助低通，助低通，带带通通/带带阻，高通阻，高通滤滤波器波器获获得）得）赋赋予不同的予不同的颜颜色色第35页，此课件共43页哦4.1 处理策略处理策略 两种处理策略(1)(1)将一幅彩色图象看作三幅分量图象的将一幅彩色图象看作三幅分量图象的组组合体，先分别单独处理，再将结果合成合体，先分别单独处理，再将结果合成(2)(2)将一幅彩色图象中的每个象素看作具将一幅
18、彩色图象中的每个象素看作具 有有三个属性值，即属性现在为一个矢量，利三个属性值，即属性现在为一个矢量，利用对矢量用对矢量的表达方法进行处理的表达方法进行处理 第36页，此课件共43页哦4.2 单分量变换增强单分量变换增强 变换增强变换增强对单分量进行增强对单分量进行增强(1)(1)将将R R，G G，B B分量图转化为分量图转化为H H，S S，I I分量图分量图 (2)(2)利利用对灰度图增强的方法增强其中的用对灰度图增强的方法增强其中的某个分量图某个分量图 (3)(3)再将结果转换为再将结果转换为R R，G G，B B分量图分量图第37页，此课件共43页哦4.2 单分量变换增强单分量变换增
19、强 亮度增强亮度增强 饱和度增强饱和度增强 色调增强色调增强n只需对亮度变换n不改变原图的彩色内容，但增强后的图看起来还可能会有些色感不同 第38页，此课件共43页哦4.2 单分量变换增强单分量变换增强 亮度增强亮度增强 饱和度增强饱和度增强 色调增强色调增强n只需对亮度变换n不改变原图的彩色内容，但增强后的图看起来还可能会有些色感不同 第39页，此课件共43页哦4.3 全彩色增强全彩色增强单分量变换增强总会产生整体彩色感知的变化，且不易控制。所以，有时在增强中要考虑彩色的所有分量。第40页，此课件共43页哦彩色切割彩色切割彩色切割彩色切割n n自然图象中对应同一个物体或物体部分的象自然图象中
20、对应同一个物体或物体部分的象素素的颜色在彩色空间中应该是聚集在一起的的颜色在彩色空间中应该是聚集在一起的n 在彩色空间将与需增强部分对应的聚类确定在彩色空间将与需增强部分对应的聚类确定出来并进行增强出来并进行增强n n 增强增强 m mR R d dR R/2:/2:m mR R+d dR R/2 /2 4.3 全彩色增强全彩色增强 第41页，此课件共43页哦彩色滤波彩色滤波彩色滤波彩色滤波n n为保证不偏色，需对各个分量同时处理为保证不偏色，需对各个分量同时处理 n n 邻域平均邻域平均/低通滤波低通滤波4.3 全彩色增强全彩色增强 第42页，此课件共43页哦谢 谢 大 家第43页，此课件共43页哦