30、彩色图像处理基础与变换技术详解

彩色图像处理基础与变换技术详解

1. 彩色图像处理基础

彩色图像处理技术在众多领域都有广泛应用。彩色图像处理主要可细分为以下三个主要领域：
- 颜色变换（也称为颜色映射） ：严格基于每个颜色平面像素的值进行处理，而不考虑其空间坐标，与强度变换相关内容类似。
- 单个颜色平面的空间处理 ：对单个颜色平面进行空间（邻域）滤波，类似于空间滤波的相关讨论。
- 颜色向量处理 ：同时处理彩色图像的所有分量，因为全彩色图像至少有三个分量，所以彩色像素可视为向量。

在RGB系统中，每个颜色点可解释为从原点延伸到该点的向量。对于大小为M×N的图像，存在MN个这样的向量c(x,y)，其中x = 0, 1, 2, …, M - 1，y = 0, 1, 2, …, N - 1。

在某些情况下，逐平面处理彩色图像或作为向量量处理可获得等效结果。但要使这两种方法等效，需满足两个条件：
- 处理过程必须适用于向量和标量。
- 向量每个分量的操作必须独立于其他分量。

例如，在邻域平均处理中，灰度图像是对邻域内所有像素的灰度级求和并除以邻域内像素总数；而彩色图像是对邻域内所有向量求和，并将每个分量除以邻域内向量总数，这与分别对每个颜色分量图像的邻域进行平均，然后形成颜色向量的结果相同。

2. 颜色变换

颜色变换技术基于在单一颜色模型的上下文中处理彩色图像的颜色分量或单色图像的强度分量。对于彩色图像，关注的变换形式为：
[
\begin{bmatrix}
s_