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第四章 图像信息处理技术 图像色彩与色彩空间 人们对颜色感觉的形成有四个要素,即光源、物体、眼睛和大脑。这四个要素不仅使人产生颜色的感觉，而且也是人能正确判断色彩的条件。 发光物体呈现的颜色是由物体本身发出不同波长的光所造成； 不发光物体呈现的颜色是光照射物体时被物体反射出的光所具有的。 度量色彩的三要素 色调：由可见光谱中各分量成分的波长来确定，是彩色光的基本特性。 饱和度：是指颜色的纯度，即掺入白光的深浅感觉。 明度：指彩色光对人眼引起的光刺激程度，显然它与光的能量有关。 三基色原理 红、绿、蓝三色光可以混合成自然界的全部色彩，而这三色光本身相互独立，所以人们常常将红、绿、蓝称为色光三原色。从生理学上讲：人们眼睛的视网膜上存在着三种不同类型的锥体细胞，它们分别对红、绿、蓝有很高的灵敏度（对不同波长有不同的灵敏度），物体反射光进入人眼睛以后，在三种锥体细胞的作用下，产生不同颜色的光感。这就是三刺激理论，又称三色学说理论。 加色法颜色和减色法颜色 加色法颜色是把不同的颜色相加得到的颜色。该系统中，没有任何颜色呈黑色，全部颜色出现时呈白色。加色法系统属于发射光，计算机监视器采用这个系统。 加色法采用红、绿、蓝（RGB）三种颜色作为基色。 减色法所得到的颜色是减后的颜色。没有任何颜色时呈白色，全部颜色都出现则呈黑色。减色法利用的是反射光原理。打印机采用此系统。 反射光采用青色（Cyan）、粉红（Magenta）及黄（Yellow）三种颜色作为基色。由于打印墨的问题，往往需加一些黑墨，所以真正打印机处理的是四色。简称 CMYK。 颜色空间 RGB颜色空间 采用红、绿、蓝3种基色来匹配所有颜色的模型称为RGB颜色空间.任意一种颜色可以由下式匹配: C=rR+gG+bB RGB色彩模型的混色属于加法混色。每种原色的数值越高，色彩越明亮。R、G、B都为0时是黑色，都为255时是白色。 CMYK颜色空间 由于彩色墨水和颜料的化学特性,用等量的三基色得到的黑色不是真的黑色,因此印刷术中加入真的黑色,用K表示,称为CMYK颜色空间. XYZ颜色空间 在RGB颜色空间中,有时r取负值,为了避免这一现象,用3个理想的原色代替实际的三原色.这样得到的颜色空间称为XYZ颜色空间. 这个空间是为了计算和理解和计算方便而人为设定的,并不真实存在. Lab颜色空间 这种色彩空间,在不同位置、不同方向上相等的几何距离在视觉上有对应相等的色差,把易测的空间距离作为色差感觉差别量的度量. L、a、b三个分量各自代表 Luminance 通道（亮度）通道、a（红到绿）通道和 b（黄到蓝）通道。它由颜色轴所构成的平面上的环形线来表示颜色的变化，其中径向表示色饱和度的变化，自内向外，饱和度逐渐增高；圆周方向表示色调的变化，每个圆周形成一个色环；而不同的发光率表示不同的亮度并对应不同环形颜色变化线。如下图所示： HSB颜色空间 这种空间基于色相H、饱和度S和明度B的颜色空间,它是在Lab模式的基础上考虑了人对颜色的心理感受这一因素而转换成的. 由于HSB模型能直接体现色彩之间的关系,所以非常适合于色彩设计,绝大部分的设计软件都提供了这种色彩模型,包括Windows的系统调色板也是采用这种色彩模型,如下图所示: YUV颜色空间 这是一种电视系统使用的色彩表示形式。其中Y表示亮度，U、V表示色差。所谓色差是指三原色信号分量与亮度信号之差。其特点： 可使黑白电视和彩色电视兼容 可以利用人眼对彩色的敏感度低于对亮度的敏感度的视觉特性，将U、V信息用较少的二进制位数表示，较窄的频带传送 静态图像的信息密度随空间分布，且相对时间为常量。 视频动态图像是由多幅连续的单帧图像序列构成的，当每一帧图像为实时获取的自然景物或活动对象时，称之为动态影像视频，简称动态视频或视频（Video)。 电视技术基础 我国的电视广播始于20世纪50年代末,最初采用的是黑白电视,直播方式.后来出现了录播方式,使得电视广播节目的内容不受时间、空间的限制. 电视信号以前采用的是无线开路方式,后来出现了卫星广播方式和有线电视网广播方式. 电视信号主要由图像信号和伴音信号两大部分组成,两种信号频带宽度相差较大,为避免相互干扰,在发射台采用不同的调制方式将它们调制到射频载波上.图像信号采用的是调幅方式,伴音信号采用的是调频方式. 由于人眼的惰性，在亮度信号消失后约1/2