第五讲彩色图像处理方法

1种颜色颜色定义：颜色是对象的一种属性，它取决于三个因素。

（1）光源-照射光的光谱特性或光谱能量分布（2）物体-被照射物体的反射特性（3）成像接收器（眼睛或成像传感器）-光谱能量吸收特性2色模型颜色模型，也称为颜色空间或颜色系统，是用于精确校准和生成各种颜色的一组规则和定义。

其目的是在某些标准下以通常可接受的方式简化颜色规格。

可以通过坐标系描述颜色模型，并且系统中的每种颜色都可以由坐标空间中的单个点表示。

RGB模型：此模型是行业中的颜色标准。

通过更改红色和绿色蓝色三种颜色的亮度及其叠加，可以获得各种颜色。

该标准几乎涵盖了人类视觉可以感知的所有颜色，并且是目前使用最广泛的颜色模型之一。

CMY模型：颜色合成方法由绿色，品红色和黄色三种基本原色组成。

因为彩色显示不是直接来自光的颜色，而是光被对象吸收并被产生的残留光反射，所以CMY模型也称为减法混合模型。

CMYK模型：将黑色添加到CMY模型。

RGB和CMY之间的转换：在MATLAB中，可以通过imcompliance（）函数轻松实现RGB和CMY之间的转换cmy = imcomplement（rgb）;rgb = imcomplement（cmy）;HSI模型：HSI模型基于人类视觉系统，并通过使用色相，饱和度和强度三个元素直接描述颜色@亮度是指人们感到光亮的阴影。

光的能量越大，亮度越大。

@Hue是颜色的最重要属性，它决定颜色的本质，颜色的本质由反射光的主波长确定。

不同的波长产生不同的色彩感觉。

@饱和度是指颜色的深度和强度，饱和度越高，颜色越深。

饱和深度与白色的比率有关，白色比率越大，饱和度越低。

从RGB到HSI的颜色转换及其实现数字;子图（1,2,1）;rgb = imread（'plane.bmp）。

imshow（rgb）; title（'rgb'）;子图（1,2,2）;hsi = rgb2hsi（rgb）;imshow（hsi）; title（'hsi'）;从HSI到RGB的颜色转换及其实现数字子图（1,2,1）;hsi = imread（'plane.bmp）。

I H,S
§6.4 彩色变换
二、补色 彩 色 图 像 处 理
在如图的彩色环中，与一种色 调直接对立的另一种色调称为 补色。
补色对于增强嵌在彩色图像中 的暗区的细节，特别是在大小 上占支配地位的细节很有用。
彩色环上的补色
彩色分量变换
彩 色 图 像 处 理
(a)原像，(b) 补色变换函数， (c)基于RGB 映射函数的(a) 的补色，(d) 用HSI变换的 RGB补色的 近似。 注意：补色 的饱和度分 量不能单独 从输入图像 的饱和度分 量计算出来。
§6.4 彩色变换
彩 色 图 像 处 理
(a)在宽度为W=0.254，中心点在(0.6863, 0.1608, 0.1922)的 RGB立方体中检测红色的彩色分层变换， (b)在半径R0=0.1765， 中心在相同点的RGB球形中检测红色，处理立方体和球形外 边的象素用彩色(0.5,0.5,0.5)代替。
彩 色 图 像 处 理
(a)甲状腺模型的单色图像，(b)强度分为8个彩色的结果
§6.3 伪彩色处理－强度分层
彩 色 图 像 处 理
(a)焊接的单元色X光图像，(b)彩色编码结果
§6.3 伪彩色处理－灰度级到彩色转换
彩 色 图 像 处 理
fR, fG, fB是送入RGB彩色监视器的相对应的红绿蓝输入信号
(b)处理每一个RGB通道的结 1 0 果；
(d)两种结果间的差别。
§6.6 彩色分割
彩 色 图 像 处 理
HSI彩色空间分割
RGB向量空间分割
彩色边缘检测
§6.6 彩色分割
一、HSI彩色空间分割 彩 色 图 像 处 理
当希望基于彩色分割一幅图象，并且想在单独的平面 上执行处理，会很自然想到HSI空间，因为在色调图像中 描述彩色很方便。 为了在色调图上分离出感兴趣的特征区，可以将饱和 度作为一个模板图像，在彩色分割中强度图像不常使用， 因为它不携带彩色信息。

彩色图像处理彩色基础什么是彩色彩色是物体的一种属性，就像纹理、形状、重量一样．通常，它依赖于3个方面的因素：光源一一照射光的谱性质或谱能量分布．物体－一被照射物体的反射性质．成像接收器（眼睛或成像传感器）一一光谱能量吸收性质其中，光特性是颜色科学的核心。

假如光没有颜色（捎色的，如观察者看到的黑白电视的光），那么它的属性仅仅是亮度或者数值。

可以用灰度值来描述亮度，光的范围从黑到灰．最后到白。

而对于彩色光，我们通常用3个基本量来描述其光源的质量：辐射率、光强和亮度。

(1）辐射率是从光源流出能量的总量，通常用瓦特(W）度量；(2）光强用流明度量，它给出了观察者从光源接收的能量总和的度量：(3）亮度是彩色强度概念的具体化。

它实际上是一个难以度量的主关描绘子．同样作为能量的度盘，辐射率与光强却往往没有必然的联系．例如，在进行X光检查时，光从X射线源中发出，它是具有实际意义上的能量的。

但由于其处于可见光范围以外，观察者很难感觉到。

因此对我们来说，它的光强几乎为o.我们眼中的彩色人类能够感受到的物体的颜色是由物体反射光的性质决定的，．如图7.2所示，可见光是由电磁波谱中较窄的液段组成。

如果物体反射的光在所有可见光披长范围内是平衡的，则站在观察者的角度它就是白色的：如果物体仅对有限的可见光谱范围反射，则物体表现为某种特定颜色。

例如，反射披长范围在450～500nm 之间的物体呈现蓝色，它吸收了其他被长光的多数能量：而如果物体吸收了所有的入射光，则将呈现为黑色。

三原色据详细的实验结果可知，人眼中负责彩色感知的细胞中约有65%对红光敏感，33%对绿光敏感，而只有2%对蓝光敏感。

正是人眼的这些极收特性决定了被看到的彩色是通常所谓的原色红(R ）、绿(G ）、蓝(B）的各种组合。

国际照明委员会（CIE ）规定以蓝=435.8nm、绿＝546.lnm、红＝700nm 作为主原色，红CR ）、绿（G ）、蓝（ B ）也因此被称为3 原色。

标准光源 ▪ D光源：更接近生活习惯的白昼平均照明，
1960年规定作为彩电标准光源 ▪ E光源：等能光源, 无法直接产生, 但在光
度测量中往往把测量数据折算成相应的E光 源数据
第六章彩色图象处理
6.2 彩色模型
对不同的应用目的，产生了为其提供最 方便的几种彩色模型。
第六章彩色图象处理
1 RGB 彩色模型
CIE规定了以700nm(红)、546.1nm (绿)、435.8nm (蓝)三个色光为三基 色。又称为物理三基色。
第六章彩色图象处理
品红(255,0,255)
蓝(0,0,255)
青(0,255,255) 白(255,255,255)
红(255,0,0)
黑(0,0,0)光学原理解释的色彩的形成
第六章彩色图象处理
电磁波谱与光谱特性
电磁波谱：各种电磁波按波长排列成的图 表
电磁辐射形成电磁波，电磁波的波谱范 围很广
无线电波、微波、红外线、可见光、紫 外线、γ射线和宇宙射线
可见光的波长从380nm～780nm，不同波 长呈现不同的颜色，太阳辐射电磁波波 谱范围主要是可见光
减色法
C=G+B=W-R(减红原色） M=R+B=W-G(减绿原色） Y=R+G=W-B(减蓝原色）
在印刷行业，以色料 减色法为基础的基本 模型为CMY，但是目 前生产不出理想品质 的油墨，所以实用的 模型是CMYK,其中K 是黑色。
第六章彩色图象处理
通常用以区别颜色特性，可以用它的三 个要素表征：色调(Hue)，饱和度 （Saturation)，亮度(Intensity).
❖ CIE（国际照明委员会）在进行大量的彩色测 试实验的基础上提出了一系列的彩色模型用 于对颜色进行描述。