第三講數(shù)字圖像處理之顏色

關(guān)于第三講數(shù)字圖像處理之顏色第1頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五學習目標1、了解顏色的形成原理2、了解顏色的基本屬性3、理解顏色空間第2頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五感知色彩掃視一下您的周圍，您肯定能發(fā)現(xiàn)好多不同的顏色。那我們到底是怎樣感知這些色彩的呢？如果閉上眼睛，在一個全黑的環(huán)境中，我們是感知不到蘋果的顏色的。當然，你見與不見，它就在那里，不多不少。所以，如果要看到色彩，有一個條件是必需的：“光源”。第3頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五我們只能在有光的地方看見色彩。照明源（光源）發(fā)射的光照射到物體的表面。我們能看到的顏色是因為物體反射了一部分光線，因此我們所感知的色彩在很大程度上受到了光源光線特征的影響。第4頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五在1670年，牛頓證明了一束白光可以由所有的顏色混合得來。當陽光穿越三棱鏡，會產(chǎn)生一條如彩虹般的色帶。這條色帶就被稱為色譜。這種分離光的方式稱作“色散”。彩虹就是陽光穿越水汽（水滴）形成的三棱鏡而產(chǎn)生的一個色譜。第5頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五了解光從物理學的角度來說，光是一種電磁波。這些波的波谷間（波峰間）的距離被稱作波長。色譜的順序為紅、橙、黃、綠、藍、靛藍、紫。這是因為每一種光的波長都是不同的。我們可感知的波長最長的光是紅色光的，而波長最短的是紫色光。人眼可以看到的波長范圍被稱為“可見光”。第6頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五一、關(guān)于顏色

可見光是波長在380nm～780nm之間的電磁波380nm～780nm

顏色是視覺系統(tǒng)對可見光的感知結(jié)果。第7頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五●顏色的波長范圍顏色波長范圍/nm紅780-622橙

622-590黃597-565綠565-520青520-500蘭500-535紫435-380可見光是電磁波譜中相對較窄的波段組成的。一般來說，人類和其他動物的視覺系統(tǒng)接收到一個物體的顏色，是由物體反射光的性質(zhì)決定的。一個物體反射的光如果在所有可見光波長范圍內(nèi)是平衡的，觀察者來說就是白色。一個物體對有限的可見光譜范圍反射，如500~570nm范圍的光，吸收了其他波長光的大部分能量，則呈現(xiàn)綠色。顏色從物理上來講，與光的波長有密切的聯(lián)系，可以用波長來定義顏色。第8頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

顏色是視覺系統(tǒng)對可見光的感知結(jié)果，它與光有著密切的聯(lián)系。一個物體的表面必須與光發(fā)生作用，才能產(chǎn)生顏色的感覺。在光與物體表面原子相互作用時，物體吸收了一些波長的光，并反射其余波長的光。光與顏色第9頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五查看色彩的方式光源色彩“光源色彩”這一術(shù)語是指光源（如太陽或熒光燈）發(fā)出光的色彩。這時，我們看到的色彩取決于來自該物體的光中包含了哪些波長。第10頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五反射色彩

物體而不是光源所反射出來的相應波長的光的色彩，即是我們看到的“反射色彩”。這種色彩取決于物體反射出來的波長范圍，以及它所吸收的波長范圍。當物體吸收了可視色譜上所有波長的光的時候，它呈現(xiàn)黑色；相反，當物體反射所有波長的光時就會呈現(xiàn)白色。

第11頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五過濾色彩

“過濾色彩”指光透過某個物體后的色彩。物體的色彩取決于透過它的光的波長范圍，以及它所吸收的波長范圍。交通燈就是這種過濾色彩的例子。第12頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五色彩信息色彩信息通過視覺影響著我們的意圖或決定。人有5種知覺：味覺、嗅覺、觸覺、視覺和聽覺。其中，我們通過視覺所接收到的信息占到全部的87%左右。而視覺信息中約80%是色彩信息。這些數(shù)字有力地證明了，我們經(jīng)歷的大部分感覺刺激都是以色彩信息的形式出現(xiàn)的。簡單來說，色彩在我們生活中是一種極為重要的存在。人眼之所以能看到色譜，是因為這些特定的波長刺激了人眼中的視網(wǎng)膜，從而能夠感知色彩。第13頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五人眼的視網(wǎng)膜上有三種椎體細胞感紅椎體細胞感綠椎體細胞感藍椎體細胞第14頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五第15頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五第16頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五我們是怎樣感知到色彩的？為什么蘋果看起來是紅色的？簡單地說，物體將光反射到我們的眼睛中，隨即相應信息傳輸至大腦，于是大腦感知到了色彩。蘋果之所以看起來是紅色的，是因為蘋果表面反射了紅色的光，而吸收了其它的色光。第17頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五紅光顯紅色是因為...第18頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五綠光顯綠色是因為…第19頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五一、關(guān)于顏色顏色的存在包含三個實體：光源、物體、觀察者物體經(jīng)光源照射，吸收和反射不同波長的紅、綠、藍光，經(jīng)由人的眼睛，傳到大腦形成了我們看到的各種顏色。

顏色的形成第20頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五顏色的描述左圖是2個紅色圓圈。首先，它們都是紅色的。但是左邊的顏色要比右邊的更亮一些。而且，左圈的顏色更飽滿一些，右邊則顯得灰暗一些。因此，顏色可以從不同角度加以描述。第21頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

光的物理性質(zhì)：波長（光速，頻率）和幅度人眼對色彩的感覺：色調(diào)、飽和度和亮度色調(diào)——波長亮度——幅度飽和度——色光的純度第22頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五色彩三要素●●亮度

——彩色光作用于人眼時，視覺上引起的明暗程度，它與光的發(fā)射功率有關(guān)。自然光中純度最高的顏色黑白灰沒有色調(diào)信息

●色調(diào)——顏色的種類，取決于該種顏色的主色波長?！耧柡投取实娘柡统潭龋喾Q“鮮艷度”、“純凈度”。純度不夠時，色調(diào)區(qū)分不明顯，亮度也受到影響。第23頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五亮度（Intensity）人眼感受到的顏色的光的強度同一種色塊，在不同強度的白光照射下，反射的光波波長一樣（色調(diào)相同），但人眼感覺到的顏色不同。某一顏色的光，量度很弱，趨于黑色，反之，趨于白色。第24頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五二、色彩的屬性描述顏色的種類，反映了觀察者接收到的主要顏色。比如：蘋果是紅色的，檸檬是黃色的，天空是藍色的。當我們考慮不同色彩的時候，時常用色調(diào)來表示，這一術(shù)語將色彩區(qū)分為紅色、黃色或藍色等類別。色調(diào)hue:人眼感覺到物體反射或發(fā)射光波的波長。色調(diào)（Hue）第25頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五雖然紅色和黃色是完全不同的兩種色調(diào)，但我們可以混合它們來得到橙色。混合黃色和綠色可以得到黃綠色或青豆色，而綠色和藍色混合則產(chǎn)生藍綠色。因此，色調(diào)之間是互相關(guān)聯(lián)的，我們把這些色相排列成圈。這個圈就是“色環(huán)”。第26頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五黃紅紫藍藍綠綠黃綠橙紅紫紅藍紫色環(huán)

顏色的基本特征，它是用以判別物體顏色是紅、綠、黃、藍，還是中間過渡色的感覺屬性。可見光譜波長不同，表現(xiàn)的色調(diào)也不同。在色環(huán)中，色調(diào)是連續(xù)變化。第27頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五飽和度saturation飽和度saturation：指顏色的純正程度。與亮度有關(guān)：某一色調(diào)參入白光，色調(diào)不變但飽和度降低與參入其它顏色的光有關(guān)：飽和度與色調(diào)都會改變。純色（可見光譜中包含的一系列單色光）是全飽和的，隨著白光的加入飽和度會逐漸降低，也即變成欠飽和。不完全飽和完全飽和不完全飽和第28頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

三屬性間的關(guān)系顏色的三個屬性（色調(diào)、亮度、飽和度）在某種意義上是各自獨立的，但在另外意義上又是互相制約的。一個顏色的某一個屬性發(fā)生了改變，那么，這個顏色必然要發(fā)生改變。第29頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

◆在彩色圖像中：

亮度反映了該顏色的明亮程度。

色調(diào)用于描述純色（如純黃色、純紅色），反映了觀察者接收到的主要顏色。

飽和度反映飽和程度。色調(diào)與飽和度兩者合起來稱為彩色，顏色用亮度和彩色共同表示。彩色第30頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五有源v.s.無源哪些物體可以產(chǎn)生顏色？能發(fā)出光波的物體，稱為有源物體，它的顏色由該物體發(fā)出的光波決定。但是有些物體本身是不發(fā)光的，稱為無源物體，它的顏色由該物體吸收或者反射哪些光波決定，提供視覺系統(tǒng)識別顏色所需要的反射光。比如：計算機屏幕等發(fā)光物體，通過發(fā)射不同強度的電子束，產(chǎn)生不同的顏色。但是，彩色印刷或彩色打印的紙張不能發(fā)射光線，它們是使用一些能夠吸收特定光波而反射其它光波的油墨或顏料。第31頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五色彩的混合顏色相加與相減相加：有源物體發(fā)出某些波長的光波，這些波長的光波疊加在一起。相減：白光照在某種顏色的無源物體上，部分波長的光波被吸收，剩下波長的光波進入人的眼睛。第32頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五色彩構(gòu)成為了某種目的，把兩個或兩個以上的色彩按照一定的原則進行組合和搭配，形成新的色彩關(guān)系?，F(xiàn)代顏色視覺理論中的三色學說認為人眼的錐狀細胞是由紅、綠、藍三種感光細胞組成的。自然界中的任何一種顏色都可以由R、G、B這3種顏色值之和來確定?！瘛竦?3頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五第34頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五相加混色

一般把三基色按不同比例相加進行的混色稱為相加混色。

紅色+藍色=品紅色（9.1a）紅色+綠色=黃色（9.1b）綠色+藍色=青色（9.1c）紅色+綠色+藍色=白色（9.1d）

紅色+青色=白色（9.2a）綠色+品紅色=白色（9.2b）藍色+黃色=白色（9.2c）

所以，一般把青色、品紅色和黃色稱為紅、綠、籃三色的補色。第35頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

補色補色：從白色中減去顏色A所形成的顏色，稱之為顏色A的補色（complementarycolor)。第36頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五著色原理既然是減色系統(tǒng)，其著色原理是基于光吸收的，這有別于RGB的光射入的方式。C與M疊加：同時吸收了R與G，則為藍色；C與Y疊加：同時吸收了R與B，則為綠色；M與Y疊加：同時吸收了G與B，則為紅色。利用顏料和染料等的吸收性質(zhì)可以實現(xiàn)相減混色。第37頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

黃色顏料吸收藍光，反射綠光和紅光。因此它在人眼中呈現(xiàn)黃色。第38頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

品紅（M）品紅顏料吸收綠光，反射紅光和藍光。因此它在人眼中呈現(xiàn)品紅

第39頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五青色顏料吸收紅光，反射綠光和藍光。因此它在人眼中呈現(xiàn)青色。第40頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五油墨或顏料的3基色是：青（Cyan）、品紅（Magenta）和黃（Yellow），簡稱為CMY。第41頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五由光學三基色（紅綠藍）的互補色（青、品紅、黃）構(gòu)成了油墨或者顏料的三基色。同樣，用補色的疊加形成其它顏色，或者說是從白色中減掉相應的原色形成其它顏色，因此也稱為減色合成法。第42頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五顏色的度量可以用色調(diào)、飽和度、亮度來描述顏色，但是這種描述方式是很主觀的，如何用數(shù)學方法來定量描述顏色信息呢？顏色信息能否量化？

實驗表明：一些顏色的混合可以產(chǎn)生幾乎所有的可見顏色。數(shù)學問題：在一個什么樣的坐標系下，如何定義某種顏色？---顏色空間第43頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五顏色空間用來描述可以看到的和使用的顏色。每個顏色模型代表一種描述和分類色彩的方法，而所有的顏色模型都使用數(shù)值來代表可見的色彩光譜。強調(diào)，不同的空間只是同一種物理量的不同表達方式而已。第44頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五彩色空間（1）面向諸如彩色監(jiān)視器、彩色視頻攝像機和彩色打印機的硬件設備。面向硬件設備的彩色模型主要有RGB模型、CMY（青、品紅、黃）模型和CMYK（青、品紅、黃、黑）模型。RGB模型主要用于彩色監(jiān)視器和彩色視頻攝像機；CMYK主要用于彩色打印機。（2）面向諸如彩色動畫圖形創(chuàng)作等的彩色處理應用。面向彩色處理應用的模型主要是HSI模型（hue-saturation-intensity，即色調(diào)、亮度和飽和度）。

（3）面向電視信號應用的，如YUV、YIQ空間第45頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五RGB顏色空間原理：三基色原理光學三基色：紅（Red，R）綠（Green，G）藍（Blue，B）第46頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五數(shù)學描述：在RGB顏色空間，色光F都可以用R、G、B這3種顏色不同分量的相加混合而成，即

RGB顏色空間第47頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五RGB彩色模型

(0,0,1)

藍品紅黑黃

白青

(1,0,0)

紅

(0,1,0)

綠RGB灰度級R代表紅色，G代表綠色，B代表藍色，三種色彩疊加形成了其它的色彩。RGB顏色空間可以被形象化為一個立方體（已歸一化）。黑色位于原點處，白色位于離原點最遠的對角上，灰度等級沿著這兩點的連線分布。在RGB坐標系中，不同的顏色處在立方體上或者內(nèi)部，并可以用從原點分布的向量來定義。第48頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五三、顏色空間最常用的用途就是顯示器系統(tǒng)，彩色陰極射線管使用R、G、B數(shù)值來驅(qū)動R、G、B電子槍發(fā)射電子，并分別激發(fā)熒光屏上的R、G、B三種顏色的熒光粉發(fā)出不同亮度的光線，并通過相加混合產(chǎn)生各種顏色。第49頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五電子槍控制電路熒光面電子束像素發(fā)光點

CTR結(jié)構(gòu)示意圖

CRT的顏色產(chǎn)生第50頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五RGB模型在RGB模式中，由紅、綠、藍相疊加可以產(chǎn)生其它顏色，因此該模式也叫加色模式。所有顯示器、投影設備以及電視機等等許多設備都依賴于這種RGB加色模式來實現(xiàn)的。第51頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五2、CMYK顏色空間—減色混合

印刷三原色

CMY青(C)、品(M)、黃(Y)

顏料是吸收光線，而不是增強光線，因此顏料的三原色必須是可以個別吸收紅、綠、藍的顏色，那就是紅綠藍的補色：CMY

例：黃色+青色顏料黃色顏料—吸收藍色光，青色顏料—吸收紅色光只剩下綠色光可以反射出來，故黃色+青色=綠色三、顏色空間第52頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五CMY顏色空間RGB的互補空間—CMY空間第53頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五CMY模型RGB加色模型混色CMY減色模型混色對應顏色000111黑001110藍010101綠011100表100011紅101010紫110001黃111000白第54頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五CMYK色系——

基本概念這種表色系用于印刷行業(yè)。是一種減色系統(tǒng)，將從白光中濾出三種原色之后獲得的顏色作為其表色系的三原色CMY。K為黑色，為了印刷時對黑色可用黑色墨來印刷。

C：青色，從白色中濾去紅色。

M：品紅，從白色中濾去綠色。

Y:黃色，從白色中濾去藍色。第55頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

顏料的三原色是黃（Y）、品紅（M）和青（C）。這三種顏色用減色法能夠再現(xiàn)可視色彩范圍內(nèi)的所有色彩。減色法與加色法不同不僅僅因為它涉及了光，還因為它涉及到混合多種顏料的表面色彩（反射色彩：顏料吸收了特定范圍的波長后產(chǎn)生的色彩）。顏料的色彩加的越多，得到的色彩越暗。將顏料的三原色混合可產(chǎn)生黑色。彩色復印機和彩色打印機就是使用顏料三原色的減色法再現(xiàn)色彩的典型例子。第56頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

理論上：印刷三原色混合，將得到黑色

現(xiàn)實中并找不到這種光線吸收、反射特性都十分完美的顏料，將三種顏色混合后還是會有些許光線反射出來，而呈現(xiàn)暗灰色或深褐色。用顏料三原色也無法混和出許多暗色系的顏色，因此實際印刷的時候會額外加入黑色的顏料，以解決無法產(chǎn)生黑色的問題。

CMYK的色彩模式，K表示黑色。三、顏色空間第57頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五CMY三色交疊只能生成深咖啡色

三、顏色空間第58頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五CMYK模型CMYK代表印刷上用的四種顏色，C代表青色，M代表洋紅色，Y代表黃色，K代表黑色。因為在實際引用中，青色、洋紅色和黃色很難疊加形成真正的黑色，最多不過是褐色而已。因此才引入了K——黑色。黑色的作用是強化暗調(diào)，加深暗部色彩。第59頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五HSI顏色空間雖然顯示技術(shù)廣泛使用RGB顏色空間來表達和產(chǎn)生顏色，但是RGB顏色空間并不符合人們對顏色的直觀感受。RGB顏色空間并不符合人們對顏色的直觀感受。

而且，視覺在解釋一幅彩色圖像時，也不太可能是認為它由3幅原色圖像合成一幅單一圖像，從觀感上來說，用色調(diào)、飽和度和亮度的描述更自然、直觀。例如，如果你給青色加一些紅色的話，結(jié)果并不是想像中的更紅，而只是更亮的青色。第60頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

HSI（hue-saturation-intensity）彩色模型比較適合于人用色調(diào)（H）、飽和度（S）和亮度（I）描述被觀察物體顏色的解釋，對于開發(fā)基于彩色描述的圖像處理方法是一個理想的工具。HSB能減少彩色圖像處理的復雜性。合乎人對彩色的認識：色彩：色調(diào)、飽和度亮度：非彩色屬性，對應黑白圖像的灰度。第61頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五HSI顏色空間HSI顏色空間優(yōu)勢更加接近于人們對顏色的直觀感受。彩色（色調(diào)和飽和度）+亮度（灰度），相互獨立，分開處理，簡化了圖像分析和處理的工作量。第62頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五9.2.1HSI彩色模型

HSI色系——亮度分量II

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。I:小大第63頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五9.2.1HSI彩色模型

HSI色系——亮度(I)效果示意圖第64頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五9.2.1HSI彩色模型

HSI色系——色度分量HH：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。0o為紅色，120o為綠色，240o為藍色。第65頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五9.2.2HSI彩色模型

HSI色系——色度(H)效果示意圖H=0oH=60oH=120oH=180oH=240oH=300o第66頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五HSI色系——飽和度分量S9.2.2HSI彩色模型

S：表示飽和度，飽和度參數(shù)是色環(huán)的原點到彩色點的半徑長度。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）色，即飽和度為0。第67頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五9.2.2HSI彩色模型

P

S

H·

。紅

青。

。黃藍

綠。

。品紅

圖9.6HSI彩色模型中的色調(diào)和飽和度第68頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五9.2.2HSI彩色模型

HSI色系——飽和度(S)效果示意圖S=0S=1S=1/4S=1/2第69頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五9.2.2HSI彩色模型

三維顏色立體空間的來表示色相、明度和飽和度。如圖所示：垂直軸——黑、灰、白系列明度變化水平面的圓圈——色譜，圓圈上的各點代表可見光譜中各種不同的色調(diào)，圓形中心是灰色，其明度和圓圈上的各種色調(diào)的明度相同。圓心向外——顏色的飽和度逐漸增加。

白

紅

H

S

青

黑綠黃藍品紅

II=1

I=0

I=0.5第70頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五HSI顏色空間線條示意圖圓錐橫切面：色環(huán)HSI雙錐體HSI顏色空間組成了一個雙錐形，頂端是白色，底端是黑色，其他中間色則在中部。（B）線條示意圖：圓錐上亮度、色度和飽和度的關(guān)系。

（C）縱軸表示亮度：亮度值是沿著圓錐的軸線度量的，沿著圓錐軸線上的點表示完全不飽和的顏色，按照不同的灰度等級，最亮點為純白色、最暗點為純黑色。

（D）圓錐縱切面：描述了同一色調(diào)的不同亮度和飽和度關(guān)系。

（E）圓錐橫切面：色調(diào)H為繞著圓錐截面度量的色環(huán)，圓周上的顏色為完全飽和的純色，色飽和度為穿過中心的半徑橫軸。第71頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五YUV/YIQ顏色空間顏色空間是面向應用。為電視系統(tǒng)--YUV/YIQ顏色空間PAL制式（25幀/秒）--YUV彩色空間NTSC制式（30幀/秒）--YIQ彩色空間Y表示亮度UV和IQ表示兩個彩色分量。其中YUV并非英文單詞的縮寫或者組合，而是符號。NTSC制PAL制兼容制制式，采用與黑白電視相同的一些基本參數(shù)，如掃描方式、掃描頻率、場頻、幀頻、同步信號等等。第72頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五9.2.5其它彩色模型簡介電視信號接收原理示意圖Y,U,VYYY,0,0彩色電視信號黑白電視信號黑白電視機彩色電視機第73頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五應用需求：

（1）彩色電視機與黑白電視的兼容問題。（2）傳輸需求，需要通過壓縮色度信息，占用較少的帶寬。解決思路：亮度和彩色信號分離。相互獨立的彩色分量。YUV/YIQ顏色空間第74頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五顯示（RGB）傳輸（YUV/YIQ）接收轉(zhuǎn)換為（RGB）具體的方案：彩色電視信號傳輸時，將R、G、B改組成亮度信號和色度信號。在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常把得到的彩色圖像信號,經(jīng)分色分別放大校正得到RGB，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個色差信號，最后發(fā)送端將亮度和色差3個信號分別進行編碼，再發(fā)送出去。第75頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五PAL制式將R、G、B3色信號改組成Y、U、V信號，其中Y信號表示亮度，U、V信號是色差信號。YUV:Y:亮度UV:顏色的兩個分量目的：Y、U、V互相獨立，可以分別編碼，達到數(shù)據(jù)壓縮目的。第76頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五根據(jù)美國國家電視制式委員會標準，當白光的亮度用Y來表示時，它和紅、綠、藍3色光的關(guān)系可用如下式的方程描述：

這就是常用的亮度公式。色差U、V是由B-Y、R-Y按不同比例壓縮而成的。U=0.493(B－Y)V=0.877(R－Y)

第77頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五

NTSC制式--YIQ模型亮度分量Y和彩色分量I、Q的定義Y=0.299R+0.587G+0.114B

I=-0.27(B-Y)+0.74(R-Y)Q=0.41(B-Y)+0.48(R-Y)YIQ模型與YUV模型類似，用于NTSC制式的電視系統(tǒng)。第78頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五顏色空間顏色空間是用一種數(shù)學方法形象化表示顏色。顏色的度量體系，用簡單的方法描述所有顏色的一套規(guī)則。顏色空間是面向硬件或者面向應用的。視覺系統(tǒng)—色度、飽和度和明度（HSI顏色空間）顯示設備（彩色顯示器等）—RGB（紅綠藍）彩色空間打印或印刷設備—CMY（青、深紅、黃）、CMYK（青、深紅、黃、黑）彩色空間。。。。。。所有的顏色空間，只是同一物理量的不同表示法而已。第79頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五RGB顏色空間原理：三基色原理光學三基色：紅（Red，R）綠（Green，G）藍（Blue，B）第80頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五CMYK成像原理●

CMYK青、品紅、黃、黑C

KM

YC

M

YK第81頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五9.2.5其它彩色模型簡介電視信號接收原理示意圖Y,U,VYYY,0,0彩色電視信號黑白電視信號黑白電視機彩色電視機第82頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五顏色空間的轉(zhuǎn)換實際應用中的問題：一幅圖像在計算機中用RGB空間顯示；用HSI編輯處理；打印輸出時需要CMY空間；如果要印刷，則需要CMYK四色打印。為了滿足不同用途的需求，各種空間需要轉(zhuǎn)換。幾乎所有的顏色空間都可以從RGB空間導出，而在實際應用中，通常需要在不同的顏色空間進行轉(zhuǎn)換。理論上，不同的彩色空間只不過是同一物理量的不同表示法而已。第83頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五RGB—CMY/CMYKCMY—RGB的互補空間CMY（彩打）CMY‘K’（印刷）第84頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五RGB-HSI推導繁瑣，可參考Smith,A.R.[1978].“ColorGamutTransformPairs.”Proc.SIGGRAPH’78,publishedasComputerGraphics,Vol.12,no.3,pp.12-19第85頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五RGB-YUVY=0.30R+0.59G+0.11B，U=0.493(B－Y)，V=0.877(R－Y)第86頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五RGB-YIQY=0.299R+0.587G+0.114B

I=0.596R-0.275G-0.321B

Q=0.212R-0.523G+0.311B

第87頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五CMYCMYK顏色空間彩色打印機—CMY顏色空間彩色墨水和顏料的化學特性，用等量的CMY得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷術(shù)中常加入真正的黑色（blackink），稱為CMYK空間。印刷—CMYK空間“四色打印”：CMY三種原色+黑色。第88頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五1、色彩的冷暖冷暖一般是皮膚對外界溫度高低的感覺，而色彩的冷暖則是來源于人們對色光印象和心理聯(lián)想在心理上給人的一種感覺。眼睛對于色彩冷暖感的判斷，主要不依賴于眼睛對色光觸覺，而是依賴聯(lián)想，色彩冷暖感的形成與生活經(jīng)驗和心理聯(lián)想有聯(lián)系。太陽、爐火、火炬、燒紅的鐵塊反射紅橙光大海、藍天、遠山、雪地等環(huán)境反射藍色光最多的地方，冷。第89頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五第90頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五暖色：紅、橙、黃等色調(diào)；

冷色：藍、青、藍紫等色調(diào)。a、色彩的冷暖與色調(diào)的關(guān)系第91頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五色調(diào)環(huán)上紅、橙、黃稱暖色；

藍、靛、藍紫冷色；綠和紫中性色

第92頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五無彩色系中白是冷色，黑是暖色，灰是中性色。第93頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五與飽和度和明度的關(guān)系暖色系列：飽和度越高，溫暖程度也越高，飽和度降低，溫度降低；冷色系列：主要受明度影響，明度越高，寒冷感越強。無彩色系：白色為冷色，黑色為暖色。暖色加白變冷；冷色加黑變暖。夏季：穿白色或淺色服裝，因其反光率高，有涼爽感。冬季：穿深色或黑色服裝，因其反射率低，吸收率高，有暖感。第94頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五暖色系中冷暖也是相對的；

冷色系中冷暖也是相對的。偏冷偏暖偏冷偏暖偏冷偏暖偏冷偏暖偏冷偏暖第95頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五暖色有光明、熱戀、流動、膨脹、刺激的意象，即暖色使人興奮，但容易使人感到疲憊和煩躁不安；冷色有冷靜、穩(wěn)定、理智、收縮的意象，但灰暗的冷色容易使人感到沉重、陰森、憂郁；只有清淡明快的色調(diào)才能給人以輕松愉快的感覺。第96頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五2、色彩的膨脹與收縮感大小相同的兩個立方體第97頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五a、色彩的膨縮與色調(diào)與色調(diào)密切相關(guān)。對有彩色來說冷色屬于收縮色，暖色屬于膨脹色。法國國旗：紅35：白33：藍37，才感到寬度相等。

第98頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五暖色感覺大，冷色感覺小第99頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五生理學解釋當各種不同波長的光同時通過水晶體時，聚焦點并不完全在視網(wǎng)膜的一個平面上，因此在視網(wǎng)膜上的影像的清晰度就有一定的差別。長波長的暖色影像似焦距不準確，因此在視網(wǎng)膜上所形成的影像模糊不清，似乎具有擴張性；短波長的冷色影像就比較清晰，似乎具有收縮性。第100頁，共116頁，2022年，5月20日，18點0分，星期五b、色彩的膨縮與明度光亮的物體在視網(wǎng)膜上所形成影像的輪廓外似乎有一圈光圈圍繞著，使物體在視網(wǎng)膜上的影像輪廓擴大了，看起來就覺得比實物大一些，如通電發(fā)亮的電燈鎢絲比通電前粗些，生理物理學稱為“光滲”現(xiàn)象。相同粗細的黑白線條，白線條看起來比黑條紋粗；