影像色彩模式转换与图档格式.PPT

§ 彩色系統 與 彩色模式的轉換 ?常用色彩模式有(1) RGB (2)YIQ (3) HSV (4) YUV (5) YCbCr ; 影像壓縮與彩色 影像處理都是將亮度與色彩分開處理, 其中色彩是以人類分辨顏色的方式處理 ?顯示器、掃瞄器、攝影機等影像I/O, 工作在RGB空間; CMY用於印刷, YUV和 YIQ用於數據壓縮, HSI則用於影像處理。 ?RGB是一直角座標系統, CIE定出的三原色: red(700nm)、 green(546.1nm)、blue(435.8nm)。通常不直接處理RGB 影像, 例如: 偵測物體邊緣, 會得到R、G、B個別成份的 邊緣, 而非物件真正邊緣, 故有不同彩色系統。 ?補色光: 同一對色光可混加成白色光, 如右圖所示: 紅--青(cyan), 綠--紫(magenta), 藍--黃(yellow) 可各自吸收其補色光; CMY與RGB轉換關係為: 彩色印刷以顏料或染料的吸光性質顯示色彩, 又稱為減色系統(i.e.CMY system); 將C、M、Y三種顏料依不同比例打在白紙 上, 在白光照射下, 反射出不同比例的R、G、B光, 而呈現各種色彩。 Cb : blue minus “black and white”, Cr; red minus “black and white” CIE: Commission Internationale de L’Eclairage ?YUV和YIQ皆是為了讓彩色電視信號, 能夠利用原有黑白電視轉播系統(頻寬 4.5MHz)傳送信號, 即不同電視台之間的載波間隔為4.5MHz; 而黑白影像頻寬 為4MHz, 如果直接傳送R、G、B訊號將需要12MHz, 因此將RGB訊號轉換成 亮度與色彩訊號, 利用眼睛對色彩變化的不靈敏性, 將色彩訊號以較低頻 (約 500KHz)和亮度訊號調變在一起。 ?YUV已成為視訊壓縮的標準, 其與RGB轉換關係: Y=0.299R+0.587G+0.114B , U=0.493(B-Y)=0.493(-0.299R-0.587G+0.886B) V=0.877(0.701R-0.587G-0.114B) 可將U、V範圍皆正規化至(-0.5, 0.5), 即 將YUV轉換回RGB: ?U與V所在平面稱為色差平面, 由上面的式子可證明U與V互為正交; Y中的加權 值代表人眼對相同R、G、B值的不同亮度感應, U和V代表去除亮度後的藍色與 紅色; 當R=G=B時, U和V之值皆為0, 意指無色差, 即為白光。U與V式子的常數 0.493 和 0.877是為了避免此二色差訊號與Y混合成視訊信號後, 會造成過度調 變而作的適度衰減。 ?I,Q向量的相位角與U,V向量的相位角差330 , 即 I=Vcos330-Usin330 Q=Vsin330+Ucos330 i.e. I=0.839V-0.545U Q=0.545V+0.839U 將I、Q範圍皆正規化至(-0.5, 0.5), 則 將YIQ轉換回RGB, 利用 Ex1: 有一 2X2 RGB影像 A: Y11=19.29 I12=9.17 Q22=-82.83 HSI System ?RGB 主要缺點: 每一個成份之間有很高的關聯性; 故, 欲分辨不同色彩, 要利用 色相(hue)、彩度(saturation)、亮度(intensity), 此之謂 HIS system。 ?HSI 中的每一個成份彼此之間是不相關的, hue: 不同波長的光在人眼中感覺出 來的色彩; 例如, 紅、橙、黃、綠等。Saturation: 顏色的飽和度, 即顏色中滲入 白色的程度; 高彩度表示滲入的白色少, 例如粉紅色比紅色的彩度低。 chromaticity: 指色相與彩度。 ?CIE定義析色圖(chromaticity diagram): 所有光譜上的色光, 分佈在析色圖的周 圍; 這些色光混合出來的所有顏色皆在析色圖上, 其與RGB之關係如圖: 色相以角度表示, 紅色之色相為零度; 如下圖所示, 以w為中心, 由 旋轉一個θ角 即代表一個不同色彩; 彩度以百