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1、数字图象处理六 彩色图像处理第1页，共57页，编辑于2022年，星期六一、概述一、概述:人类可以分辨的人类可以分辨的灰度灰度级别级别只有只有20204040个个左右。左右。但是人可以分辨出但是人可以分辨出几千种颜色几千种颜色色调和亮度色调和亮度。彩色处理的两个彩色处理的两个主要领域主要领域：全彩色处理：图像用全彩色传感器获得；全彩色处理：图像用全彩色传感器获得；伪彩色处理：对特定的亮度（范围）赋予一种颜色伪彩色处理：对特定的亮度（范围）赋予一种颜色第2页，共57页，编辑于2022年，星期六6.1 彩色基础描述彩色光源的3个基本量:辐射率 光强 亮度第3页，共57页，编辑于2022年，星期六人眼
2、中红、绿、蓝锥状体的波长吸收函数人眼中红、绿、蓝锥状体的波长吸收函数 CIE主原色波长值蓝蓝：435.8 nm绿绿：546.1 nm红红：700 nm第4页，共57页，编辑于2022年，星期六三原色第5页，共57页，编辑于2022年，星期六颜色的三色值系数颜色的特性亮度亮度（I）：色彩明亮的主观概念色调色调（H）：混合光波中的主要颜色（主波长）色饱和度色饱和度（S）：表征混合色中白光的数量X,Y,Z-颜色中红、绿、蓝的量值第6页，共57页，编辑于2022年，星期六CIE 色度图色度图 第7页，共57页，编辑于2022年，星期六两种典型色域两种典型色域第8页，共57页，编辑于2022年，星期六6
3、.2 6.2 彩色模型彩色模型面向硬件的彩色模型面向硬件的彩色模型RGB：监视器、摄像机CMY、CMYK：印刷、彩色打印机HSI：符合人描述和解释颜色的方式第9页，共57页，编辑于2022年，星期六6.2.16.2.1 RGB模型模型第10页，共57页，编辑于2022年，星期六RGB 24位彩色立方体第11页，共57页，编辑于2022年，星期六安全RGB彩色子集第12页，共57页，编辑于2022年，星期六安全RGB彩色立方体第13页，共57页，编辑于2022年，星期六6.2.2 CMY 和和 CMY K 模型CMYK：青、品红、黄黑第14页，共57页，编辑于2022年，星期六6.2.3 HSI
4、 彩色模型彩色模型色调、饱和度和强度模型色调、饱和度和强度模型 更符合人对颜色的解释更符合人对颜色的解释RGB与与 HSI 模型之间的关系模型之间的关系第15页，共57页，编辑于2022年，星期六HSI 中的色调和色饱和度第16页，共57页，编辑于2022年，星期六RGB 与 HSI 的彩色转换第17页，共57页，编辑于2022年，星期六RGB 与与 HIS 的彩色转换的彩色转换第18页，共57页，编辑于2022年，星期六RGB彩色立方体的HSI值第19页，共57页，编辑于2022年，星期六RGB图像的 HSI 图像第20页，共57页，编辑于2022年，星期六6.3 伪彩色图像处理 根据特定的
5、原则把灰度值赋以彩色的图像：根据特定的原则把灰度值赋以彩色的图像：伪彩色图像伪彩色图像。在在科学科学计算可视化计算可视化中具有重要的应用。中具有重要的应用。第21页，共57页，编辑于2022年，星期六6.3.1 强度分层强度分层强度分层的几何解释强度分层的灰度坐标解释第22页，共57页，编辑于2022年，星期六强度分层强度分层实例实例1第23页，共57页，编辑于2022年，星期六强度分层强度分层实例实例2第24页，共57页，编辑于2022年，星期六 月平均月平均降雨量降雨量数据数据第25页，共57页，编辑于2022年，星期六6.3.2 灰度级到彩色转换灰度级到彩色转换可以可以定义特定的转换函数
6、定义特定的转换函数，来将，来将灰度图像灰度图像转换转换成成彩色图像彩色图像。第26页，共57页，编辑于2022年，星期六灰度级到彩色转换灰度级到彩色转换实例实例爆炸物爆炸物第27页，共57页，编辑于2022年，星期六爆炸物爆炸物第28页，共57页，编辑于2022年，星期六多光谱图像合成为彩色图像多光谱图像合成为彩色图像第29页，共57页，编辑于2022年，星期六华盛顿多光谱图像华盛顿多光谱图像蓝绿红近红外RGB合成近红外GB合成第30页，共57页，编辑于2022年，星期六伽伽利利略略宇宇宙宙飞飞船船发发回回的的照照片片(木木星卫星照片星卫星照片）。）。是是伪彩色图像伪彩色图像。第31页，共57
7、页，编辑于2022年，星期六6.4 全彩色图像处理基础全彩色图像处理基础 全全彩彩色色图图像像处处理理是是对对真真正正的的彩彩色色图图像像进进行行滤滤波波、直直方方图图均均衡衡、压压缩缩等等处处理。理。两种方法两种方法：（1）分别对每一个彩色分量分别对每一个彩色分量（R、G、B）处理。处理。（2）将彩色像素的将彩色像素的三色分量当作整体三色分量当作整体来处理：来处理：第32页，共57页，编辑于2022年，星期六灰度图和彩色图的空间掩模第33页，共57页，编辑于2022年，星期六6.5 彩色变换对于对于彩色彩色：针对不同模型 n3 或 4第34页，共57页，编辑于2022年，星期六全彩色图像在不
8、同模型中的分量第35页，共57页，编辑于2022年，星期六调整图像亮度第36页，共57页，编辑于2022年，星期六6.5.2 补色第37页，共57页，编辑于2022年，星期六全彩图像补色第38页，共57页，编辑于2022年，星期六彩色分层突出图像中特殊的颜色区域，将目标从周围分离出来。突出图像中特殊的颜色区域，将目标从周围分离出来。第39页，共57页，编辑于2022年，星期六色调与彩色校正第40页，共57页，编辑于2022年，星期六对CMYK图形进行彩色平衡校正第41页，共57页，编辑于2022年，星期六对彩色图对彩色图像的均衡像的均衡往往仅均往往仅均衡强度分衡强度分量量 (I)(I)。6.5
9、.5 6.5.5 彩色图像彩色图像的直方图处理的直方图处理第42页，共57页，编辑于2022年，星期六6.6.1 彩色图像彩色图像平滑平滑 对对R,G,BR,G,B矢量的每个分量单独进行矢量的每个分量单独进行。R R分量分量B B分量分量G G分量分量 5555平滑滤波平滑滤波。第43页，共57页，编辑于2022年，星期六原图原图平滑滤波平滑滤波后的图像后的图像第44页，共57页，编辑于2022年，星期六上例中的色调、饱和度、强调分量上例中的色调、饱和度、强调分量第45页，共57页，编辑于2022年，星期六 平滑也可以在平滑也可以在HSI空间，空间，仅对强度分量仅对强度分量I进行进行。第46页
10、，共57页，编辑于2022年，星期六6.6.2 彩色图像彩色图像锐化锐化求求LaplacianLaplacian算子的运算，仍可以在各算子的运算，仍可以在各RGBRGB分量上分别进行。分量上分别进行。b bc ca a第47页，共57页，编辑于2022年，星期六6.7 彩色彩色分割分割6.7.1 HSI彩色空间分割彩色空间分割 可可以以在在RGBRGB空空间间分分割割，也也可可以以在在HSIHSI空空间间分分割割，是是以以色色彩彩为为基基准准来来分割的分割的。更多的是更多的是利用色调利用色调（H）或饱和度或饱和度（S）作为分割的判断参数作为分割的判断参数。第48页，共57页，编辑于2022年，
11、星期六彩色图像分割实例：彩色图像分割实例：原图HSI二值饱和模板H饱和模板结果直方图原图R分量第49页，共57页，编辑于2022年，星期六6.7.2 RGB向量空间向量空间分割分割 目标小区域目标小区域的的平均平均RGBRGB向量向量 分割时，分割时，判断其它点判断其它点的的RGBRGB向量向量和目标的平均和目标的平均RGBRGB向量向量是否足够相似。是否足够相似。可以可以用用绝对值绝对值来判断，来提高计算速度。来判断，来提高计算速度。第50页，共57页，编辑于2022年，星期六利用利用RGB向量空间向量空间分割分割图像的图像的实例实例 b ba a第51页，共57页，编辑于2022年，星期六
12、6.7.3 彩色边缘检测彩色边缘检测RGB空间梯度各分量梯度相加差别分别计算各通道的梯度，然后形成彩色图像有可能导致错误的结果！分别计算各通道的梯度，然后形成彩色图像有可能导致错误的结果！第52页，共57页，编辑于2022年，星期六6.8 彩色图像的彩色图像的噪声噪声第53页，共57页，编辑于2022年，星期六 上面一行上面一行是上页中是上页中RGB均均含有噪声含有噪声的彩色图像，转换到的彩色图像，转换到HSI空间空间的各个分量。的各个分量。下面一行下面一行是是没有噪声没有噪声的的HSI各分量各分量。H H分量分量S S分量分量I I分量分量H H分量分量S S分量分量I I分量分量第54页，
13、共57页，编辑于2022年，星期六仅有一个仅有一个彩色分量（彩色分量（G）受噪声污染的图像）受噪声污染的图像第55页，共57页，编辑于2022年，星期六6.8 彩色图像的压缩彩色图像的压缩原图原图压缩解压后的图像压缩解压后的图像 下面下面实现了压缩比实现了压缩比 230：1。第56页，共57页，编辑于2022年，星期六 本章主要介绍了彩色图像处理的基础。本章主要介绍了彩色图像处理的基础。彩色图像处理的很多内容和灰度图像的处理的方法是彩色图像处理的很多内容和灰度图像的处理的方法是一致一致的或相似的的或相似的，很多情况下是将灰度图像的处理方法直接，很多情况下是将灰度图像的处理方法直接用于用于R RG GB B三个分量。三个分量。伪彩色图像处理是重点。伪彩色图像处理是重点。本章小结本章小结第57页，共57页，编辑于2022年，星期六