6、图像颜色处理与特征提取技术解析

图像颜色处理与特征提取技术解析

1. 颜色空间

在颜色处理领域，不同的颜色空间有着各自的特点和应用场景。

1.1 CIE LUV颜色空间

CIE XYZ和RGB颜色空间在颜色差异方面是不均匀的。这意味着计算出的两种颜色之间的差异与我们感知到的颜色差异不成比例。这种现象在CIE xy色域中以MacAdam椭圆的形式呈现，每个椭圆代表着刚好可察觉差异（JND）阈值内的颜色，即在每个椭圆内的颜色在感知上是相同的。但不同区域的椭圆大小差异显著，这会导致在某些距离内的颜色在一个区域可能被视为相同颜色，而在另一个区域则被视为不同颜色，这给许多依赖计算颜色差异的颜色应用，如显示、图像处理和图像分析带来了困扰。

为了解决颜色分布不均匀的问题，CIE Luv（1960）和CIE Lu′v′（1976）颜色空间应运而生。这两个颜色空间都是从CIE XYZ空间转换而来，仅在v分量上有所不同。其核心思想是在特定方向上拉伸或挤压CIE xy色域，使MacAdam椭圆大小相等。相关计算公式如下：
- (L^ = \begin{cases} 116(\frac{Y}{Y_n})^{\frac{1}{3}} - 16, & \text{if } \frac{Y}{Y_n} > 0.008856 \ 903.3\frac{Y}{Y_n}, & \text{if } \frac{Y}{Y_n} \leq 0.008856 \end{cases})
- (u = \frac{4X}{X + 15Y + 3Z} = \frac{4x}{3 - 2x + 12y})
- (v = \frac{6Y}{X + 15Y + 3Z} = \f