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彩色图像

彩色图像. 陈荣钦 chen_rongqin@163.com. 课程内容. 人眼对于彩色的观察和处理是一种生理和心理现象，其机理还没有完全搞清楚，因而对于彩色的许多结论都是建立在实验基础之上的 本节课我们学习彩色图像中的 ： 人类视觉和色度学基础 颜色空间的表示与相互转换. 色彩的形成与分布. 光学原理解释的色彩的形成. 色彩的形成与分布. 紫外光. 红外光. 可见光区. 400 nm. 780 nm. 700 nm. 546.1 nm. 435.8 nm.

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Presentation Transcript

  1. 彩色图像 陈荣钦 chen_rongqin@163.com

  2. 课程内容 • 人眼对于彩色的观察和处理是一种生理和心理现象，其机理还没有完全搞清楚，因而对于彩色的许多结论都是建立在实验基础之上的 • 本节课我们学习彩色图像中的： • 人类视觉和色度学基础 • 颜色空间的表示与相互转换

  3. 色彩的形成与分布 • 光学原理解释的色彩的形成

  4. 色彩的形成与分布 紫外光 红外光 可见光区 400nm 780nm 700nm 546.1nm 435.8nm • 可视光区的波长在400nm~700nm，当光谱采样限制到三个人类视觉系统敏感的红、绿、蓝光波段时，对这三个光谱带的光能量进行采样，就可以得到一幅彩色图像

  5. 色彩的形成与分布 绿 黄 青 白 红 蓝 紫

  6. 色彩模型 • 颜色的描述是通过建立色彩模型来实现的，不同的色彩模型对应于不同的处理目的 • CIE（国际照明委员会）在进行大量的色彩测试实验的基础上提出了一系列的颜色模型： • RGB模型：红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色混合 • HSI模型：色度(H) 、饱和度(S) 、亮度(I) • YUV模型： 亮度(Y)、色度(UV) • YCbCr模型：亮度(Y)、色度(CbCr) • 各种不同的颜色模型之间可以通过数学方法转换

  7. RGB模型 蓝(0,0,255) 青(0,255,255) 品红(255,0,255) 白(255,255,255) R:200 G:50 黑(0,0,0) 绿(0,255,0) 红(255,0,0) B:120 黄(255,255,0) • 以700nm(红)、546.1nm (绿)、435.8nm (蓝)三个色光为三基色。又称为物理三基色。自然界的所有颜色都可以通过选用这三基色按不同比例混合而成

  8. HSI模型 • 这种彩色系统格式的设计反映了人类观察彩色的方式。如：红色又分为浅红和深红色等等 • H：色度，由角度表示。反映了该颜色最接近什么样的光谱波长 • S：饱和度是色环的原点到彩色点的半径长度。在环的外围圆周是纯颜色，饱和度值为1。在中心是中性（灰）影调，即饱和度为0 • I：亮度是颜色的相对明暗程度

  9. HSI模型 • 亮度变化

  10. HSI模型 H=120º H=60º H=0º H=180º H=240º H=300º • 色度变化

  11. HSI模型 S=1/4 S=0 S=1/2 S=1 • 饱和度变化

  12. HSI模型 黄 绿 白 S H 青 I S 品红 蓝 黑 • 思考问题：在这个圆柱体上，红色的点顺（逆）时针旋转会变成什么样？上下移动呢？向圆心方向移动呢？

  13. 红点的顺（逆）时针转动

  14. 红点的上下移动

  15. 红点向圆心方向移动

  16. RGB到HSI的转换

  17. HSI到RGB的转换

  18. HSI到RGB的转换

  19. HSI到RGB的转换 注意：300~360之间为非可见光谱色，没有定义

  20. YUV模型 • 在这种色彩模型中：Y表示亮度，UV表示色度 • 目的是为了可以与黑白电视兼容。 • 电视信号在发射时，转换成YUV形式，接收时再还原成RGB三基色信号，由显像管显示。

  21. YUV模型 彩色电视信号 黑白电视信号 Y Y,U,V Y Y,0,0 黑白电视机 彩色电视机

  22. YUV模型 R G B • 思考一个问题： • 当彩色的视频信号传输给黑白电视 机时，既然是三取一，可否直接选择R或G或B信号来作为其输入？

  23. YUV和RGB的转换 • 特点： • 这两个色系的转换非常简单，所以可满足转换的快速性要求。 • RGB 转为YUV • YUV转为RGB

  24. YCbCr模型 • 这是常用于彩色图像压缩时的一种色彩模型， Y代表度，Cb、Cr代表色度 • 与YUV模型不同的是它充分考虑了色彩组成时RGB三色的重要因素。 YUV考虑的是简单，YCbCr考虑的是压缩时可以充分取出冗余量

  25. YCbCr与RGB的转换 • RGB到YCbCr的转换 • YCbCr到RGB的转换

  26. 彩色图像处理 • 在灰度图像处理中讨论的图像平滑和锐化处理等方法，在彩色图像中也可以进行处理 • 处理的方法是将同样的操作在R,G, B三个分量上分别进行

  27. 小结 • 本节课我们学习了： • 图像压缩的基本概念 • 有损压缩和无损压缩 • 统计编码 • 预测编码 • 变换编码 • 图像压缩编码标准。 • 下节课学习彩色图像处理

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