24、扫描与数字成像系统的图像质量解析

扫描与数字成像系统的图像质量解析

1. 数字彩色成像系统原理

数字彩色成像系统旨在捕捉原始物体的颜色，它通过多种方法将物体反射（或透射）的光分解为红（R）、绿（G）、蓝（B）三个分量。该系统使用独立的红、绿、蓝图像捕捉系统和图像处理通道，最终组合形成全彩色图像。

视觉响应不仅仅是光的吸收，还涉及人类神经系统和大脑中的许多特殊过程。通过简单的颜色匹配实验结果，我们能体会到这种复杂性。在实验中，观察者调整三种原色光的强度，直到它们的混合色与测试色匹配。使用单色测试色的这类实验，促成了针对特定光源和观察者条件的一组颜色匹配函数的发展。某些单色需要减去（或添加）特定颜色的光才能实现匹配。

有两组颜色匹配函数具有重要意义。第一组是使用窄带单色原色的实验结果，其中第三条曲线有一个大的负波瓣，表明需要“负光”的区域，即需要向测试色添加光才能匹配的区域。第二组是国际照明委员会（CIE）1931年2°标准色度观察者的定义，它是标准化颜色匹配数据的线性变换，经过对众多观察者的仔细平均，代表了92%具有正常色觉的人群。这组函数为颜色测量科学提供了标准化依据，是重要的色度学标准。

2. 颜色扫描的现实问题

理想情况下，彩色扫描仪记录的信息应与观察者看到的信息等效。但实际上，用于创建图像的透明着色材料并不完美。主要问题源于捕捉设备光谱灵敏度的非理想形状，以及着色剂光谱反射率或透射率的非理想形状。此外，系统制造的实际限制和噪声也限制了大多数扫描仪颜色记录的准确性。

例如，由传统减色原色（如真正的品红色墨水，吸收绿色光）组成的原始输入，不仅吸收绿光，还会吸收一些蓝光，不同的品红色墨水这种不必要吸收的比例不同。大多数青色和部分黄色着色剂也存在类似的