灰度图像 - 控制科学与工程学系.ppt

PCX图像文件由三个部分组成： 文件头、 图像数据和256色调色板。PCX的文件头有128个字节，它包括版本号， 被打印或扫描的图像的分辨率(dpi)及大小(单位为像素)， 每扫描行的字节数，每像素包含的位数据和彩色平面数。位图数据用行程长度压缩算法记录数据。 4. JPEG图像格式 JPEG(Joint Photographer’s Experts Group)格式即联合图像专家组, 是由ISO和CCITT为静态图像所建立的第一个国际数字图像压缩标准，主要是为了解决专业摄影师所遇到的图像信息过于庞大的问题。由于JPEG的高压缩比和良好的图像质量， 使得它广泛应用于多媒体和网络程序中。JPEG和GIF成为HTML语法选用的图像格式。 JPEG 格式支持 24 位颜色，并保留照片和其他连续色调图像中存在的亮度和色相的显著和细微的变化。JPEG一般基于DCT变换的顺序型模式压缩图像。JPEG 通过有选择地减少数据来压缩文件大小，因为它会弃用数据，故 JPEG 压缩为有损压缩。较高品质设置导致弃用的数据较少，但是 JPEG 压缩方法会降低图像中细节的清晰度， 尤其是包含文字或矢量图形的图像。 2.4 色度学基础与颜色模型 2.4.1 色度学基础 在前面学习灰度图像时，图像的像素值是光强， 即二维空间变量的函数f(x, y)。如果把灰度值看成是二维空间变量和光谱变量的函数f(x, y, λ)，即多光谱图像，也就是通常所说的彩色图像。在计算机上显示一幅彩色图像时，每一个像素的颜色是通过三种基本颜色（即红、绿、蓝）合成的，即最常见的RGB颜色模型。要理解颜色模型， 首先应了解人的视觉系统。 1． 三色原理 在人的视觉系统中存在着杆状细胞和锥状细胞两种感光细胞。杆状细胞为暗视器官，锥状细胞是明视器官，在照度足够高时起作用， 并能分别辨颜色。锥状细胞将电磁光谱的可见部分分为三个波段：红、绿、蓝。由于这个原因，这三种颜色被称为三基色， 图2-7表示了人类视觉系统三类锥状细胞的光谱敏感曲线。 图2-7 人类感光细胞的敏感曲线 根据人眼的结构，所有颜色都可看作是三种基本颜色——R表示红（Red）、 G表示绿（Green)和B表示蓝（Blue)按照不同的比例组合而成。为了建立标准，国际照度委员会(CIE)早在1931年就规定三种基本色的波长分别为R：700 nm，G：546.1 nm，B： 435.8 nm。 前面已讲过，一幅彩色图像的像素值可看作是光强和波长的函数值f(x, y, λ)，但实际使用时，将其看作是一幅普通二维图像， 且每个像素有红、绿、蓝三个灰度值会更直观些。 2． 颜色的三个属性 颜色是外界光刺激作用于人的视觉器官而产生的主观感觉。颜色分两大类：非彩色和彩色。非彩色是指黑色、白色和介于这两者之间深浅不同的灰色， 也称为无色系列。彩色是指除了非彩色以外的各种颜色。颜色有三个基本属性， 分别是色调、 饱和度和亮度。基于这三个基本属性，提出了一种重要的颜色模型HSI（Hue、 Saturation、 Intensity）。在HSI颜色模型部分中， 我们将详细介绍这三个基本属性。 2.4.2 颜色模型 为了科学地定量描述和使用颜色，人们提出了各种颜色模型。目前常用的颜色模型按用途可分为两类，一类面向诸如视频监视器、 彩色摄像机或打印机之类的硬件设备。另一类面向以彩色处理为目的的应用，如动画中的彩色图形。面向硬件设备的最常用彩色模型是RGB模型，而面向彩色处理的最常用模型是HSI模型。另外，在印刷工业上和电视信号传输中，经常使用CMYK和YUV色彩系统。 1. RGB模型 RGB模型用三维空间中的一个点来表示一种颜色，如图2-8所示。每个点有三个分量，分别代表该点颜色的红、绿、蓝亮度值， 亮度值限定在［0, 1］。 在RGB模型立方体中，原点所对应的颜色为黑色，它的三个分量值都为零。距离原点最远的顶点对应的颜色为白色，它的三个分量值都为1。从黑到白的灰度值分布在这两个点的连线上， 该线称为灰色线。立方体内其余各点对应不同的颜色。彩色立方体中有三个角对应于三基色——红、绿、蓝。剩下的三个角对应于三基色的三个补色——黄色、 青色（蓝绿色）、品红（紫色）。 图2-8 RGB模型单位立方体 2. HSI模型 HSI模型是Munseu提出的， 它反映了人的视觉系统观察彩色的方式，在艺术上经常使用HSI模型。HSI模型中，H表示色调(Hue)，