数字图像处理第六章-彩色图像处理

目录

6.1彩色基础

6.2彩色模型

6.2.1RGB彩色模型

6.2.2CMY和CMYK彩色模型

6.2.3HSI彩色模型

6.3伪彩色图像处理

6.3.1灰度分层

6.3.2灰度到彩色的变换

6.4全彩色图像处理基础

6.5彩色变换

6.5.1公式

6.5.2补色

6.5.3色彩分层

6.5.4色调和彩色校正

6.5.5直方图处理

6.6平滑和锐化

6.6.1彩色图像平滑

6.7基于彩色的图像分割

6.7.1HSI彩色空间的分割

6.7.2RGB向量空间中的分割

6.7.3彩色边缘检测

6.8彩色图像中的噪声

6.9彩色图像压缩

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6.1彩色基础

        基本上，人类和某些其他动物感知一个物体颜色是由物体反射光的性质决定的。如图6.2所示，可见光由电磁波谱中相对较窄的频段组成。一个物体反射的光如果在所有可见光波长范围内是平衡的。

        光的特性是科学色彩的核心，术语灰度级仅提供了一个亮度的标量度量，它的范围从黑色到灰色最终到白色。

        彩色光大约覆盖电磁波谱400~700 nm的范围。用来描述彩色光源质量的3个基本量是辐射、光强和亮度。辐射是从光源流出的能量的总量，通常用瓦特(W)来度量。光强用流明来度量，它给出了观察者从光源感知的能量总和的度量。例如，由远红外波谱范围的光源发出的光，可能具有很大的能量(辐射),但是观察者却很难感知到它；它的光强几乎是零。最后，亮度是一个主观描绘子，它实际上是不可能度量的。它体现了无色的强度的概念，并且是描述色彩感觉的一个关键因素。

        色调与饱和度一起称为色度，因此，颜色可用其亮度和色度来表征。形成任何特殊彩色的红、绿、蓝的数量称为三色值，并分别表示为X,Y和Z。这样，一种颜色就可由其三色值系数定义为：                                        

6.2彩色模型

        彩色模型(也称为彩色空间或彩色系统)的目的是在某些标准下用通常可以接受的方式方便地对彩色加以说明。

6.2.1RGB彩色模型

        在RGB模型中，每种颜色出现在红、绿、蓝的原色光谱分量中。在RGB彩色模型中表示的图像由3个分量图像组成，每种原色一幅分量图像。当送入RGB监视器时，这3幅图像在屏幕上混合生成一幅合成的彩色图像，正如在6.1节所说明的那样。在RGB空间中，用于表示每个像素的比特数称为像素深度。图6.8显示了与图6.7对应的24比特彩色立方体。
 

6.2.2CMY和CMYK彩色模型

        大多数在纸上沉积彩色颜料的设备，如彩色打印机和复印机，要求输入CMY数据或在内部进行RGB到CMY的转换。这一转换是使用下面这个简单的操作执行的：

                                                

CMYK模型指的就是CMY彩色模型的三种原色再加上黑色。

6.2.3HSI彩色模型

        当人观察一个彩色物体时，我们用其色调、饱和度和亮度来描述它。我们即将提出的模型称为HSI(色调、饱和度和强度)彩色模型，该模型可在彩色图像中从携带的彩色信息(色调和饱和度)中消去强度分量的影响。

        如果我们要确定图6.12中任何彩色点的强度分量，可以简单地通过一个垂直于强度轴并包含该彩色点的平面，该平面与强度轴的交点就给出了范围[0,1]内的强度值。稍微思考一下，我们还注意到，一种颜色的饱和度(纯度)以强度轴的距离为函数而增大。事实上，强度轴上点的饱和度为零，事实证明沿着这条轴线的所有点都是灰度。