三、图像处理中的灰度化、二值化

一、灰度化

1、RGB

RGB色彩模式使用RGB模型为图像中每一个像素的RGB分量分配一个0~255范围内的强度值。RGB图像只使用三种颜色，R(red)、G(green)、B(blue)，就可以使它们按照不同的比例混合，在屏幕上呈现16777216(256 * 256 * 256)种颜色。

在电脑中，RGB的所谓“多少”就是指亮度，并使用整数来表示。通常情况下，RGB各有256级亮度，用数字表示为从0、1、2...直到255。

2、ARGB

一种色彩模式，也就是RGB色彩模式附加上Alpha（透明度）通道，常见于32位位图的存储结构。

ARGB---Alpha,Red,Green,Blue.

3、灰度化

在RGB模型中，如果R=G=B时，则彩色表示一种灰度颜色，其中R=G=B的值叫灰度值，因此，灰度图像每个像素只需一个字节存放灰度值（又称强度值、亮度值），灰度范围为0-255。一般有以下四种方法对彩色图像进行灰度化，

4、彩色图像实现灰度化方法

1）分量法：将彩色图像中的三分量RGB的亮度作为三个灰度图像的灰度值，可根据应用需要选取三种中的一种灰度图像。

如图4-1的彩色图像转为4-2三种灰度图。

　图4-1 彩色图像 　　（a）R分量灰度图 （b）G分量灰度图 （c）B分量灰度图

 

2）最大值法：将彩色图像中的三分量亮度的最大值作为灰度图的灰度值。

3）平均值法：将彩色图像中的三分量亮度求平均得到一个灰度图。 

4）加权平均法：根据重要性及其它指标，将三个分量以不同的权值进行加权平均。由于人眼对绿色的敏感最高，对蓝色敏感最低，因此，按下式对RGB三分量进行加权平均能得到较合理的灰度图像。

二、二值化

1、全局二值化：一幅图像包括目标物体、背景还有噪声，要想从多值的数字图像中直接提取出目标物体，最常用的方法就是设定一个全局的阈值T，用T将图像的数据分成两部分：大于T的像素群和小于T的像素群。将大于T的像素群的像素值设定为白色（或者黑色），小于T的像素群的像素值设定为黑色（或者白色）。

2、局部二值化：全局二值化，在表现图像细节方面存在很大缺陷。为了弥补这个缺陷，出现了局部二值化方法。

局部二值化的方法就是按照一定的规则将整幅图像划分为N个窗口，对这N个窗口中的每一个窗口再按照一个统一的阈值T将该窗口内的像素划分为两部分，进行二值化处理。

3、局部自适应二值化
　　局部二值化也有一个缺陷。这个缺陷存在于那个统一阈值的选定。这个阈值是没有经过合理的运算得来，一般是取该窗口的平局值。这就导致在每一个窗口内仍然出现的是全局二值化的缺陷。为了解决这个问题，就出现了局部自适应二值化方法。

局部自适应二值化，该方法就是在局部二值化的基础之上，将阈值的设定更加合理化。该方法的阈值是通过对该窗口像素的平均值E，像素之间的差平方P，像素之间的均方根值Q等各种局部特征，设定一个参数方程进行阈值的计算，例如：T=a*E+b*P+c*Q，其中a,b,c是自由参数。这样得出来的二值化图像就更能表现出二值化图像中的细节。