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第六章 彩色图像处理 色度学基本概念 彩色模式及其转换 彩色图像的增强与恢复 第一节 色度学基本概念一、光谱与颜色 光谱与颜色 人眼的光谱响应 二、颜色的属性 1、色调（Hue） 2、饱和度（Saturation） 3、亮度（Brightness） 三、三原色与三补色 三原色和三补色 四、CIE色度图 CIE色度图 第二节 颜色模式及其转换 一、RGB模型 RGB彩色立方体 二、HSI模型 HSI模型和RGB模型的转换 HSI模型 HSI模型和RGB模型的转换 三、CMYK模型 CMYK模型 四、YIQ（NTSC）模型 YIQ模型 五、CIE Lab模型 CIE Lab模型 CIE Lab模型 六、YCbCr模型 YCbCr模型 第三节 彩色图像的增强与恢复一、真彩色、假彩色、伪彩色 二、图像伪彩色增强 1、亮度（灰度）切分法 2、灰度变换法 3、频域滤波法 光谱成像中假彩色技术的应用 光谱成像中假彩色技术的应用 三、真彩色图像的处理1、真彩色图像的增强 彩色图像变换（映射） 空域滤波 (1) 彩色图像变换 校正偏色 偏色的判断 观察中灰区域的偏色——较为准确的方法 观察白色物体的偏色 观察高光部位的偏色 根据常识与记忆判断偏色 偏色的校正 线性方法 非线性方法 线性的方法 非线性方法 亮度/对比度调整 明度、色调和饱和度调整 一般点运算 非线性点处理对颜色的影响 （2）空域滤波 （3）处理彩色图像时需要注意的几个问题 显示器要校准 选择合适的色彩模式 不要在不同颜色模式间频繁转换 （4）Photoshop中的彩色图像处理及其应用 2、彩色图像恢复 彩色图像恢复 YCbCr模型广泛应用于数字视频系统。其中，Y代表亮度信息，Cb代表兰色分量与一个参考值之差，而Cr代表红色分量与一个参考值之差。 自然物体的彩色叫做真彩色，图像的真彩色是真实物体的可见光谱段，它可以分成红、绿、蓝三个谱段。 假彩色一般有三种： 第一种是把真实景物图象的象元逐个地映射为另一种颜色，使目标在原图象中更突出。 第二种是把多光谱图象中任三个光谱图象映射为可见光红、绿、蓝三个可见光谱段的信号，再合成为一幅彩色图象。通常这种映射的图象有接近于自然光彩色的效果。 第三种是把灰度图象用灰度级映射或频谱映射而成为类似真实彩色的处理。相当于黑白照片的人工着色方法。着色可以任选彩色，通常尽量模拟自然的彩色。 伪彩色即伪彩色指定、相当于假彩色的一个特例，也就是指定义灰度为某种彩色。通常这种指定最多为16级左右，最高也不超过30级，否则指定彩色太多无法记忆和区分。当每个象元可指定的彩色数目对红、绿、蓝分别达到256种时，也就是变为模拟自然彩色的假彩色了，因此假彩色和伪彩色指定是很难严格区分的。通常把黑白图象作少量彩色映射时叫做伪彩色指定。 伪彩色图像增强实际上还属于灰度图像处理的范畴。它是对灰度图像进行彩色编码，将其以彩色的形式显示，以使人眼能从图像上分辨更多的细节的一种方法。 由于人眼对于微小的灰度变化不敏感，而对色彩的微小差别极为敏感。利用这个特性就可以把人眼不敏感的灰度信号映射为人眼灵敏的彩色信号，以增强人对图像中细微变化的分辨力。 伪彩色增强的方法通常有亮度（灰度）切分法，灰度变换法，频域滤波法等。 基本原理是按不同的灰度级分别赋予不同颜色。 红色变换 绿色变换 蓝色变换 f (x,y) IR (x,y) IG(x,y) IB (x,y) 对原始图像进行不同的数学变换得到3幅不同的图像，然后将得到的图像分别当成红、绿、蓝分量进行重新合成，得到一幅彩色图像的方法。 类似于灰度图像中的点操作。只不过是针对所有不同色彩通道进行。常见的操作有亮度/对比度调整，颜色校正等。需要注意的是，如果操作是非线性的，为防止颜色的不可预见的变化，最好首先采用颜色空间变换的方法将亮度与色度分离，待操作完成后再变换回去。 偏色的判断 偏色的校正 画面偏色是否正常，或者偏色是否需要校正还要根据具体情况具体分析。 亮度调整： 对比度增加： 上式中dc指每通道颜色的调整增量，Xi指各颜色通道分量。 对比度降低： 转换到HSI模式下，以类似于亮度调整的方式进行。 包括直方图均衡在内的非线性点处理一般会破坏图像原有的色彩平衡，所以除了伪彩色处理外，最好首先将图像分离成色度分量与亮度分量，然后进行处理，最后变换再回RGB模式。 原始图像 只对亮度分量进行直方图均衡的结果 R、G、B分别进行直方图均衡的结果 与灰度图像的邻域处理类似，主要是应用各种模板对各通道进行处理。其中有的是线性操作，此时各通道分别处理的方法是可行的；有的是非线性操作，最好只对亮度分量进行处理。 * * 前面关于图像处理的内容都只是针对灰度图像而言，它可以看作是一个定义在有限范围上的二元函数，仅代表物体的亮度