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1、视频信息获取处理与显示技术上1第1页，共52页，编辑于2022年，星期二1 1 颜色的基本概念颜色的基本概念一幅图像一幅图像f（x，y）其分辨率为其分辨率为 512512 512 512 256256 256256 2第2页，共52页，编辑于2022年，星期二1 1 颜色的基本概念颜色的基本概念PALPAL制制 25 25帧帧/秒秒NTSCNTSC制制 30 30帧帧/秒秒图像是二维数据图像是二维数据视频是三维数据视频是三维数据3第3页，共52页，编辑于2022年，星期二 多媒体计算机处理图像和多媒体计算机处理图像和视频，首先必须把连续的图像视频，首先必须把连续的图像函数函数f(x,y)f(x
2、,y)进行空间和幅值进行空间和幅值的离散化处理的离散化处理。采样和量化采样和量化4第4页，共52页，编辑于2022年，星期二n n采样：空间连续坐标采样：空间连续坐标(x,y)(x,y)的离散化，的离散化，叫做采样；叫做采样；n n量化：量化：f(x,y)f(x,y)颜色的离散化，称之为量颜色的离散化，称之为量化。化。n n数字化：两种离散化结合在一起，叫做数字化：两种离散化结合在一起，叫做数字化数字化.离散化的结果称为数字图像。离散化的结果称为数字图像。采样和量化采样和量化5第5页，共52页，编辑于2022年，星期二YXf(x,y)X YX Y的离散化称为采样的离散化称为采样f f（x x，
3、y y）值的离散化称为量化）值的离散化称为量化6第6页，共52页，编辑于2022年，星期二nI(Y)I(Y)亮度：光的强和弱。亮度：光的强和弱。nH H 色调：光的波长、人眼的感觉色调：光的波长、人眼的感觉(反映反映)颜色颜色(的基本特征的基本特征)。nS S 饱和度：颜色渗入白光的程度饱和度：颜色渗入白光的程度(表示表示)颜色深浅的程度。颜色深浅的程度。亮度、色调、饱和度亮度、色调、饱和度7第7页，共52页，编辑于2022年，星期二红红 +白光白光 粉红色粉红色 饱和度下降饱和度下降红红 +另一种颜色的光另一种颜色的光 色调发生变化色调发生变化亮度、色调、饱和度亮度、色调、饱和度8第8页，共
4、52页，编辑于2022年，星期二三基色三基色(RGB)(RGB)的原理：的原理：自然界常见的各种颜色光，都是由自然界常见的各种颜色光，都是由红红(R)(R)、绿、绿(G)(G)、蓝、蓝(B)(B)三种颜色光按三种颜色光按不同比例相配而成，同样绝大多数不同比例相配而成，同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就是色度学中最基本的原色光，这就是色度学中最基本的原理理三基色原理。三基色原理。9第9页，共52页，编辑于2022年，星期二 红色红色+绿色绿色=黄色黄色红色红色+蓝色蓝色=品红品红绿色绿色+蓝色蓝色=青色青色红色红色+绿色绿色+蓝色蓝色=白色白色10
5、第10页，共52页，编辑于2022年，星期二分色棱镜分色棱镜11第11页，共52页，编辑于2022年，星期二选色膜的反射与透射选色膜的反射与透射12第12页，共52页，编辑于2022年，星期二 RGBRGB和黑白电视信号不兼容，和黑白电视信号不兼容，希望空中发射的信号转换成希望空中发射的信号转换成YUVYUV信信号。号。当白光的亮度用当白光的亮度用Y Y来表示时，来表示时，它和红、绿、蓝三色的关系可用它和红、绿、蓝三色的关系可用如下方程描述：如下方程描述：Y=0.299R+0.587G+0.114B Y=0.299R+0.587G+0.114B 13第13页，共52页，编辑于2022年，星期二
6、1.RGB 1.RGB 空间空间 任意颜色的光任意颜色的光F F，其配色方程，其配色方程可写成：可写成：F=rR+gG+bB F=rR+gG+bB 其中其中r r、g g、b b 为三个系数为三个系数 2 2 彩色空间彩色空间14第14页，共52页，编辑于2022年，星期二2.YUV 2.YUV 和和 YIQ YIQ 彩色空间彩色空间 PAL PAL 用用 YUV YUV空间空间 NTSC NTSC 用用 YIQ YIQ空间空间n亮度亮度 Y Yn色差色差 U V U V 15第15页，共52页，编辑于2022年，星期二Y=0.3R+0.59G+0.11B Y=0.3R+0.59G+0.11B
7、 U=m(B-Y)=0.493(B-Y)U=m(B-Y)=0.493(B-Y)V=n (R-Y)=0.877(R-Y)V=n (R-Y)=0.877(R-Y)把把 B-YB-Y、R-Y R-Y 叫色差。叫色差。16第16页，共52页，编辑于2022年，星期二 Y 0.3 0.59 0.11 R U =-0.15 -0.29 0.44 G V 0.61 -0.52 -0.096 B17第17页，共52页，编辑于2022年，星期二Y=0.3R+0.59G+0.11BY=0.3R+0.59G+0.11B实现实现:运放运放Y YR RG GB B18第18页，共52页，编辑于2022年，星期二用用YU
8、VYUV和和YIQYIQ的好处：的好处：(1).(1).亮度信号亮度信号Y Y解决了彩色解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问电视机与黑白电视的兼容问题。题。19第19页，共52页，编辑于2022年，星期二用用YUVYUV和和YIQYIQ的好处：的好处：(2).(2).大量实验表明，人眼对大量实验表明，人眼对色差信号不敏感，而对亮度色差信号不敏感，而对亮度信号特别敏感。信号特别敏感。20第20页，共52页，编辑于2022年，星期二用用YUVYUV和和YIQYIQ的好处：的好处：Y Y 带宽带宽4.43MHz4.43MHz（PALPAL）（因为敏感）（因为敏感）U U、V V 带宽带宽1.3MHz
9、1.3MHz (因为不敏感因为不敏感)电视台的一个节目频道为电视台的一个节目频道为6M6M21第21页，共52页，编辑于2022年，星期二(3).(3).传输电视信号传输电视信号V VU U相角相角 幅度幅度22第22页，共52页，编辑于2022年，星期二由于人眼对亮度信号敏感，由于人眼对亮度信号敏感，选择量化的比例为：选择量化的比例为：(4).(4).量化比例量化比例 Y:U:V=8:4:4 Y:U:V=8:4:4 Y:U:V=8:2:2 Y:U:V=8:2:2 Y:U:V=8:8:8 Y:U:V=8:8:823第23页，共52页，编辑于2022年，星期二 RGB RGB与与YUVYUV和和
10、YIQYIQ之间的转换之间的转换 HSI HSI空间与空间与RGBRGB之间的转换之间的转换3 3 彩色空间的转换彩色空间的转换24第24页，共52页，编辑于2022年，星期二 Y 0.3 0.59 0.11 R U =-0.15 -0.29 0.44 G V 0.61 -0.52 -0.096 B（1 1）RGBRGB与与YUVYUV之间的转换之间的转换25第25页，共52页，编辑于2022年，星期二 Y 0.3 0.59 0.11 R I =0.6 -0.28 -0.32 G Q 0.21 -0.52 0.31 B （2 2）RGBRGB与与YIQYIQ之间的转换之间的转换26第26页，共
11、52页，编辑于2022年，星期二n H H：Hue Hue 代表色调（纯度、代表色调（纯度、颜色）颜色）n S S：Saturation Saturation 代表饱和度代表饱和度n I I：Intensity Intensity 代表亮度、强度代表亮度、强度 （3 3）HSIHSI空间空间27第27页，共52页，编辑于2022年，星期二HSIHSI彩色空间与彩色空间与RGBRGB彩色空间之间的转换彩色空间之间的转换28第28页，共52页，编辑于2022年，星期二 R 143 R 1433131 G 143 G 1433131 B 31 B 31255255 H 60 H 60240240 S
12、 180 S 180180180 I 105 I 105105105例例:黄色黄色=蓝色蓝色29第29页，共52页，编辑于2022年，星期二4 4 黑白和彩色全电视信号黑白和彩色全电视信号1.1.黑白全电视信号黑白全电视信号2.2.彩色全电视信号彩色全电视信号30第30页，共52页，编辑于2022年，星期二 空中发射的经过高频头空中发射的经过高频头解出的信号就是全电视信号。解出的信号就是全电视信号。二维信号二维信号 为一维信号为一维信号扫描扫描31第31页，共52页，编辑于2022年，星期二扫描方式：扫描方式：隔行扫描和逐行扫描隔行扫描和逐行扫描隔行扫描隔行扫描奇数场奇数场+偶数场偶数场=1=
13、1帧帧每一行有正程和逆程。每一行有正程和逆程。32第32页，共52页，编辑于2022年，星期二隔行扫描隔行扫描 奇数场奇数场+偶数场偶数场=1=1帧帧奇数场奇数场偶数场偶数场33第33页，共52页，编辑于2022年，星期二 每一行有正程每一行有正程(显示显示)和逆和逆程（消隐）程（消隐）每一场有正程每一场有正程(显示显示)和和逆程（消隐）逆程（消隐）34第34页，共52页，编辑于2022年，星期二4 4 黑白和彩色全电视信号黑白和彩色全电视信号1.1.黑白全电视信号黑白全电视信号2.2.彩色全电视信号彩色全电视信号35第35页，共52页，编辑于2022年，星期二一、一、黑白全电视信号黑白全电视
14、信号1.1.黑白全电视信号的组成黑白全电视信号的组成2.2.从时间上看全电视信号从时间上看全电视信号3.3.从幅度上看全电视信号从幅度上看全电视信号36第36页，共52页，编辑于2022年，星期二1).1).黑白全电视信号黑白全电视信号 黑白全电视信号主要由三个黑白全电视信号主要由三个部分组成：部分组成：图像信号图像信号复合消隐信号复合消隐信号复合同步信号复合同步信号37第37页，共52页，编辑于2022年，星期二1).1).黑白全电视信号黑白全电视信号行消隐行消隐场消隐场消隐行同步行同步场同步场同步图像信号图像信号复合消隐信号复合消隐信号复合同步信号复合同步信号38第38页，共52页，编辑于
15、2022年，星期二每行时间为每行时间为64s64sA AO OB B正程正程(图像信号图像信号)从从A-OA-O，52.2s52.2s逆程逆程(消隐信号消隐信号)从从O-B O-B 11.8 s+250 ns 11.8 s+250 ns2).2).从时间上看全电视信号从时间上看全电视信号39第39页，共52页，编辑于2022年，星期二行同步信号宽度行同步信号宽度 4.7 s+100 ns4.7 s+100 ns 行延迟行延迟 1.3 s+250 ns 1.3 s+250 ns2).2).从时间上看全电视信号从时间上看全电视信号40第40页，共52页，编辑于2022年，星期二行延迟行延迟1.3
16、s1.3 s行同步行同步4.7 s4.7 s逆程逆程11.8 s11.8 s正程正程52.2 s52.2 s每行时间为每行时间为 64 s 64 s41第41页，共52页，编辑于2022年，星期二 一帧一帧 =奇数场奇数场 +偶数场偶数场 625行行=312.5 +312.5 场消隐信号场消隐信号 =25 64 +11.8 =1600 +11.8 =1611.8 s 场同步场同步=3 64=192 s42第42页，共52页，编辑于2022年，星期二 峰峰峰峰 值为值为1 1伏伏 以同步信号作为以同步信号作为100%100%，黑，黑电平和消隐电平为电平和消隐电平为70%70%，白电，白电平为平为
17、0%0%，图像信号介于白电，图像信号介于白电平和黑电平之间，根据图像平和黑电平之间，根据图像的灰度而变化。的灰度而变化。3).3).从幅度上看全电视信号从幅度上看全电视信号43第43页，共52页，编辑于2022年，星期二3).3).从幅度上看全电视信号从幅度上看全电视信号在标准的在标准的1V1V全电平信号中全电平信号中同步信号同步信号 0.7V-1V 0.7V-1V 0.3V+9mV 0.3V+9mV图像信号图像信号 0V-0.7V 0V-0.7V 0.7V+20mV 0.7V+20mV 44第44页，共52页，编辑于2022年，星期二同步信号同步信号 0.7V-1V0.7V-1V图像信号图像
18、信号 0V-0.7V 0V-0.7V 峰峰峰峰 值为值为1 1伏伏45第45页，共52页，编辑于2022年，星期二行延迟行延迟1.3 s1.3 s0V行同步信号宽度行同步信号宽度4.7 s4.7 s0.7V1V逆程逆程11.8 11.8 ss52.2 s11.8 s46第46页，共52页，编辑于2022年，星期二 黑白全电视信号黑白全电视信号47第47页，共52页，编辑于2022年，星期二4 4 黑白和彩色全电视信号黑白和彩色全电视信号1.1.黑白全电视信号黑白全电视信号2.2.彩色全电视信号彩色全电视信号48第48页，共52页，编辑于2022年，星期二2.2.彩色全电视信号彩色全电视信号 在
19、现代彩色电视系统中，通在现代彩色电视系统中，通常采用常采用YUVYUV彩色空间或彩色空间或YIQYIQ彩色空彩色空间，间，Y Y为亮度信号它可以与黑白全为亮度信号它可以与黑白全电视信号兼容，电视信号兼容，U U和和V V用到载波频用到载波频率率 scscscsc调制加到亮度调制加到亮度Y Y上，最后形上，最后形成彩色全电视信号。成彩色全电视信号。49第49页，共52页，编辑于2022年，星期二2.2.彩色全电视信号彩色全电视信号 彩色全电视信号，如下式所示彩色全电视信号，如下式所示 CVBSCVBS=Y+U Sin=Y+U Sin scscscsc t t +K V Cos +K V Cos scsc t t scsc=4.44MHz=4.44MHz K =+1 K =+1_ _50第50页，共52页，编辑于2022年，星期二 最后将亮度、复合同步信号混最后将亮度、复合同步信号混合放大，形成合放大，形成PALPAL制彩色全电视制彩色全电视信号。以信号。以100%100%幅度和幅度和100%100%饱和度饱和度(简写为简写为100/100)100/100)的彩条信号为的彩条信号为例的彩色全电视信号如图所示。例的彩色全电视信号如图所示。51第51页，共52页，编辑于2022年，星期二52第52页，共52页，编辑于2022年，星期二