數(shù)字圖像 第2章1

1、 數(shù)字圖像處理安玉磊北京理工大學(xué)珠海學(xué)院信息學(xué)院 國際照明委員會（國際照明委員會（CIECIE） 規(guī)定以規(guī)定以700nm(700nm(紅紅) )、546.1nm (546.1nm (綠綠) )、435.8nm (435.8nm (藍藍) )三個色光為三基色三個色光為三基色, ,又稱又稱為物理三基色。自然界的所有顏色都可以通過選用這為物理三基色。自然界的所有顏色都可以通過選用這三基色按不同比例混合而成。三基色按不同比例混合而成。 相加混色 二次色：紅+藍=紫；綠+藍=青； 紅+綠=黃 相減混色 新的三基色：紫，青，黃 區(qū)別： 顯示器，打印機相加混色；彩色印刷，彩色膠片相減混色如下圖如下圖所示。所

2、示。 R:200 G:50B:120 實驗表明：白光可以由R,G,B三原色按照以下的流明量來進行混合得到。 R:G:B=1：4.5907：0.0601 ， HSIHSI色系色系 這種彩色系統(tǒng)格式的設(shè)計反映了人類觀察彩色的方式。如：紅色又分為淺紅和深紅色等等。 I：表示光照強度或稱為亮度，它確定了像素 的整體亮度，而不管其顏色是什么。 H：表示色度，由角度表示。反映了該顏色最接近什么樣的光譜波長（既彩虹中的那種顏色）0o為紅色，120o為綠色，240o為藍色。0 o到240o覆蓋了所有可見光譜的顏色，240o到300o是人眼可見的非光譜色（紫色）。 S：表示飽和度，飽和度參數(shù)是色環(huán)的原點到彩色點

3、的半徑長度。在環(huán)的外圍圓周是純的或稱飽和的顏色，其飽和度值為1。在中心是中性（灰）影調(diào)，即飽和度為0。黑白IS飽和度效果示意圖色度效果示意圖亮度效果示意圖 RGB到HSI的轉(zhuǎn)換： )(31BGRIBGRBGRS),min(312GBHGB)()()()(cos2211BGBRGRBRGR HSI到RGB的轉(zhuǎn)換(1)時當(dāng)1200 H)60cos()cos(1 3HHSRI)1 (3SBIBRIG3(2)時當(dāng)240120 H)180cos()120cos(1 3HHSGI)1 (3SRIGRIB3(3)時當(dāng)300240 H)300cos()240cos(1 3HHSBI)1 (3SGIBGIR3C

4、MY(K)CMY(K)彩色空間彩色空間 青色(Cyan)， 洋紅色(Magenta)， 黃色(Yellow) ，黑色(blacK) 顏料或油墨，應(yīng)用減色原理實現(xiàn)彩色。 彩色打印、彩色印刷 CMYK: 在CMY的基礎(chǔ)上，增加黑色111CRMGYB YUVYUV（YCbCrYCbCr）色彩空間）色彩空間 YUV（亦稱YCrCb）是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法（屬于PAL）。 亮度信號Y和兩個色差信號RY（即V）、BY（即U）,YUV主要用于優(yōu)化彩色視頻信號的傳輸，使其向后相容老式黑白電視。與RGB視頻信號傳輸相比，它最大的優(yōu)點在于只需占用極少的頻寬（RGB要求三個獨立的視頻信號同時傳輸）

5、。 YUV色彩空間與RGB色彩空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系：0.2990.5870.1140.1470.2890.4360.6150.5150.1001.140.390.582.03YRGBURGBVRGBRYVGYVVBYU 錐狀細胞桿狀細胞 1.在一張白紙上，畫兩個點，點的大小隨意，稍微大點，要是眼睛近視那就再大點。兩點距離7到11厘米，把畫好的亮點平行放置于眼睛前一段距離。 2.捂住自己的一只眼睛，如果捂住的是左眼，那么就用右眼看紙上左邊的點。 3.前后稍微移動你的腦袋，眼睛要看這你看的這個點，當(dāng)然，你的余光可以看見另外一個點，但是在某一個距離，你會發(fā)現(xiàn)你的余光里，那個點消失了！ 人眼的成像過程距離=

6、3m,眼睛的焦距為17mm距離3m,眼睛的焦距為14mm2.2 人眼的視覺特性2.2人眼的視覺特性視覺效應(yīng)：明視覺響應(yīng)：當(dāng)視場亮度大于3cd/m2時，視覺由錐狀細胞起作用暗視覺響應(yīng)：當(dāng)視場亮度小于310-5cb/m2時，視覺完全由桿狀細胞起作用；中介視覺響應(yīng)：310-5cd/m23cd/m23105cd/m2暗視覺暗視覺明視覺明視覺中介視覺中介視覺2.2 人眼的視覺特性人眼的調(diào)節(jié)（適應(yīng)）調(diào)節(jié)瞳孔的大小，這是由人眼根據(jù)視場亮度而自動調(diào)節(jié)的視細胞感光機制的調(diào)節(jié)：由視細胞中的色素在光的刺激下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而引起的。2.2 人眼的視覺特性絕對視覺閾：充分暗適應(yīng)的條件下，全黑視場中，人眼感覺到的最小光刺激

7、值，約10-9 lx量級。58-145個藍綠光子（510納米），5-14個2.2 人眼的視覺特性 光譜靈敏度（光譜光視效率）：人眼對各種不同波長的輻射光有不同的靈敏度（響應(yīng)），對大量正常視力觀察者的實驗表明： 在較明亮環(huán)境中，人眼視覺對波長0.555m左右的綠光最敏感； 在較暗條件下，人眼視覺對波長0.512m左右的黃綠光最敏感； 右圖給出不同視場亮度下，人眼的光譜光視效率曲線： ,10,0,0 x y dxdyxyx y ,其他 ,f x yfxyd d 若一幅原圖像經(jīng)過處理，恢復(fù)后得到重現(xiàn)圖像，重現(xiàn)圖像若一幅原圖像經(jīng)過處理，恢復(fù)后得到重現(xiàn)圖像，重現(xiàn)圖像的亮度不必等于原圖像的亮度，只要保證二

8、者的對比度及亮度的亮度不必等于原圖像的亮度，只要保證二者的對比度及亮度層次（灰度級）相同，就能給人以真實的感覺層次（灰度級）相同，就能給人以真實的感覺 。一名參觀者在澳大利亞悉尼當(dāng)代藝術(shù)博物館欣賞瑞士藝術(shù)家烏戈龍迪諾內(nèi)創(chuàng)作的一幅作品。龍迪諾內(nèi)善于利用繪畫、視頻、雕刻和攝影創(chuàng)造情感和心理環(huán)境，并因此而聞名于世。照片中的作品使觀賞者無法將視線集中在彩色的圓圈上，許多人感到眩暈，有人甚至感到頭昏眼花。眩暈的藝術(shù)眩暈的藝術(shù)東方歌舞團的演員在演出西班牙響板舞火之戀 暖色.冷色電影利用了人眼的視覺特性電影利用了人眼的視覺特性快拍慢放慢拍快放 圖像數(shù)字化是將一幅畫面轉(zhuǎn)化成計算機能處理的形式圖像數(shù)字化是將一幅

9、畫面轉(zhuǎn)化成計算機能處理的形式 數(shù)字圖像的過程。數(shù)字圖像的過程。模擬圖像模擬圖像數(shù)字圖像數(shù)字圖像正方形點陣正方形點陣),(ynyxmxnm ),(),(),(),(),(),(ynyxmxynxmfyxsyxfyxfnmfnmss ,sF u v,F u v1x1y 二維采樣定理（二維采樣定理（Nyguist Nyguist 準(zhǔn)則）準(zhǔn)則） 若圖像若圖像 是帶限的，如果采樣間隔是帶限的，如果采樣間隔x x和和y y滿足滿足1/1/x,1/x,1/y2 y2 ， 為圖象函數(shù)上限頻帶，為圖象函數(shù)上限頻帶，則原函數(shù)可通過采樣函數(shù)精確重構(gòu)。則原函數(shù)可通過采樣函數(shù)精確重構(gòu)。( , )f x ycfcf),(

10、),(nmfnmffs)(minmaxfffINTGLevelGrayGkGk),1(2 011100001I黑白圖像黑白圖像100220250180501202001500I灰度圖像灰度圖像00255800255240240255R02550160255255801600G25525525524000160800B彩色圖像彩色圖像 ) 1, 1() 1 , 1() 0 , 1() 1, 1 () 1 , 1 () 0 , 1 () 1, 0 () 1 , 0 () 0 , 0 (),(NMfMfMfNfffNfffnmf數(shù)字圖像的數(shù)字圖像的矩陣矩陣表示表示l BMP文件文件(Windows圖像標(biāo)準(zhǔn)文件格式圖像標(biāo)準(zhǔn)文件格式)l PCX文件文件(Zsoft公司設(shè)計，公司設(shè)計， Windows圖像文件）圖像文件）l GIF文件（文件（CompuServe公司開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)和公司開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)和BBS常常 用的文件格式）用的文件格式）l TIFF文件（文件（Aldus公司和微軟公司共同開發(fā)，常用公司和微軟公司共同開發(fā)，常用 圖像文件格式）圖像文件格式） 引入了三基色的概念，構(gòu)造了兩種顏色模型，將彩色圖引入了三基色的概念，