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数字图像处理Digital Image Processing 厦门大学机电系 第十章 彩色图像处理 彩色基础 彩色空间 亮度、色调和饱和度 不同颜色的光，强度相同时照射同一物体也会 产生不同的亮度感觉。 二. 色调与色相 三. 饱和度与纯度 2.1 RGB彩色空间 计算机彩色显示器显示色彩的原理与彩色电视机一样，都是采用R、G、B相加混色的原理，通过发射出三种不同强度的电子束，使屏幕内侧覆盖的红、绿、蓝磷光材料发光而产生色彩。这种色彩的表示方法称为RGB彩色空间表示。在多媒体计算机技术中，用的最多的是RGB彩色空间表示。 RGB空间立方体内任意一点的三个坐标值分别对应R、G、B三个基本颜色分量，通过对它们进行加运算完成颜色合成。 2.2 HSI彩色空间 （A）HSI圆锥空间模型 （B）线条示意图：圆锥上亮度、色度和饱和度的关系。 （C）纵轴表示亮度：亮度值是沿着圆锥的轴线度量的，沿着圆锥轴线上的点表示完全不饱和的颜色，按照不同的灰度等级，最亮点为纯白色、最暗点为纯黑色。 （D）圆锥纵切面：描述了同一色调的不同亮度和饱和度关系。 （E）圆锥横切面：色调H为绕着圆锥截面度量的色环，圆周上的颜色为完全饱和的纯色，色饱和度为穿过中心的半径横轴。 从RGB到HSI的转换关系为： 2.3 YUV彩色空间 在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD（点耦合器件）摄像机，它把摄得的彩色图像信号，经分色、分别放大校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R-Y、B-Y，最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这就是我们常用的YUV (YCbCr)彩色空间。 采用YUV彩色空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V分量，那么这样表示的图就是黑白灰度图。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色信号。 2.4 CMY彩色空间 由CMY混合的色彩又称为相减混色，即用白色减去RGB空间中的某一色彩值就等于同样色彩在CMY空间中的值。RGB空间与CMY空间的互补关系为 CIE L*a*b*颜色模型是由国际照明委员会（CIE）基于CIE颜色测量标准制定和命名的。它用几个假想的球形三维立体结构来描述色彩的三个基本参数。 从RGB到L*a*b*的转换需要两个步骤: 2. 由X、Y、Z值得到L*、a*、b*值 3. 彩色图像处理示例 彩色图像边缘检测 * * 1. 彩色基础 彩色的本质是牛顿最早系统研究和发现的。1666年，他的三棱镜试验发现白光可被分解成从紫到红的连续可见光谱。 电磁波谱与可见光谱 b? 可见光谱 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? a? 电磁波谱 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 人眼视网膜上的锥状细胞负责接受彩色光，其中大约65％对红光敏感，33％对绿光敏感，2％对蓝光敏感。根据这个特性，所有彩色都可看作3个基本颜色——红（R）、绿（G）、蓝（B）的不同组合。1931年，国际照明委员会（CIE）规定这3种基本色的波长分别为R：700nm，G：546.1nm，B：435.8nm。 定义三原色波长并不意味着3个固定的R、G、B分量就可组成所有谱色。 由于光谱是连续渐变的，所以没有单一颜色可准确的叫做红、绿、蓝； 从人的视觉系统看，色彩可用亮度、色调和饱和度来描述。其中亮度和饱和度与光波的幅度有关，色调与光波的波长有直接关系。 一. 亮度与明度 同一物体因受光不同会产生明度上的变化。 明度也可以说是指各种纯