彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ)

1、第五、六、七章 彩色數(shù)字圖像基礎(chǔ) 顏色與顏色空間顏色色彩空間數(shù)字圖像圖像文件格式5.1 顏色與顏色空間5.1.1 顏色光波：光是一種按波長輻射的電磁波。圖6-2 可見光譜顏色 視覺系統(tǒng)對可見光的感知 視網(wǎng)膜上錐狀光敏細(xì)胞：光強(qiáng)與顏色。 視網(wǎng)膜上桿狀光敏細(xì)胞：光強(qiáng)。 顏色度量：色調(diào)、飽和度、亮度500500600600紫紫400400700700750750紫紫藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)綠綠 綠綠綠綠黃黃黃黃 橙橙橙橙紅紅紅紅350350可可見見光光0.005n0.005nm m5nm5nm350nm350nm750nm750nm 0.4mm0.4mm射線射線射線射線紫 外紫 外線線紅 外紅 外線線無 線 電

2、無 線 電波波0.01n0.01nm m 10km10km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 飽和度色光的純度色調(diào)hue: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)就是顏色的分類。如 七色：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫 在色譜中，色調(diào)連續(xù)變化。黃黃紅紅紫紫藍(lán)藍(lán)藍(lán)綠藍(lán)綠綠綠黃綠黃綠橙紅橙紅紫紅紫紅藍(lán)紫藍(lán)紫色調(diào)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。不完全飽和不完全飽和 完全飽和完全飽和 不完全飽和

3、不完全飽和亮度：人眼感受到的顏色的光的強(qiáng)度 同一種色塊，在不同強(qiáng)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。 飽和度與亮度.bmp顏色相加與相減 相加：發(fā)光物提發(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物體上。部分 波長的光波被吸收，剩下波長的光波 進(jìn)入人的眼睛。5.1.2顏色空間RGB: 顯示器信號HIS：人眼識別YUV：電視信號CMY：彩色印刷1.RGB顏色空間計算機(jī)顯示器用紅R、綠G、藍(lán)B光的組合產(chǎn)生顏色， (R,G,B)的值唯一地確定在顯示器上的顯示顏色， 如（180，

4、70，250）產(chǎn)生一個偏綠的藍(lán)色三種顏色構(gòu)成了三維空間坐標(biāo)- RGB顏色空間RGB.bmp電子槍電子槍控制電路控制電路熒光面熒光面電子束電子束像像素素發(fā)發(fā)光光點點 CTRCTR結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 CRT的顏色產(chǎn)生RGB色彩空間2.HSB(Hue, Saturation/Chroma,Brightness/Intensity)顏色空間RGB.bmpHSB能減少彩色圖像處理的復(fù)雜性。合乎人對彩色的認(rèn)識： 色彩：色調(diào)、飽和度 亮度：非彩色屬性，對應(yīng)黑白圖像的灰度。白白 極淺極淺淺淺灰灰 灰灰深深灰灰極深極深 黑黑淺淺亮亮淺淺暗暗深深鮮艷鮮艷黯淡黯淡完完全全飽飽和和HSB色彩空間模型色彩空間模型色調(diào)

5、和飽和度通稱為色度，表示顏色類別與深淺程度。HSB色彩空間和RGB色彩空間轉(zhuǎn)換公式： ),min(1,180;, 0)3tan(9036013IBGRSBGBGFArcHBGRI3.CMY彩色空間（青色、品紅、黃）顏料或油墨。彩色打印、彩色印刷CMYK: 在上述三色的基礎(chǔ)上，增加黑色4. YUV色彩空間為兼容黑白和彩色電視信號，亮度Y和色度U、V分離。白光的亮度Y和紅、綠、藍(lán)三色光的關(guān)系方程：Y0.3 R + 0.59 G + 0.11BYUV色彩空間與RGB色彩空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系： BGRVUY096.052.061.044.029.015.011.059.03.0色彩空間與顏色的選擇5.2數(shù)字

6、圖像屬性1.分辨率 由圖像中每個像素的顏色、亮度等信息按照矩陣的形式緊密排列構(gòu)成。 圖像分辨率：每英寸長度像素點的數(shù)量。 顯示器分辯率：屏幕在橫向與縱向上顯示的點數(shù)：如1024*768，800*600 位圖顯示：圖中一個像素，對應(yīng)顯示器中一個像素。2. 圖像深度：表示每個像素的二進(jìn)制數(shù)字為數(shù) 24位(224 種顏色)，32位(RGB個8位，剩下的8位稱為alpha channel, alpha屬性可用于 在圖像上疊加文字)例 圖像深度3，則可顯示8色R G B 顏色0 0 00 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 01 0 1 1 1 01 1 13. 顯示器與顏色顯示數(shù)據(jù)容量水平分辨率垂

7、直分辨率顯示深度 顯示模式顯示分辨率顯示深度（bit）顏色數(shù)緩存容量（Byte）MDA640350121 2CGA320200424 16EGA640200424 16VGA640480828 256512KSVGA1024768828 2561MVESA80060024224 16M2MVESA1280102424224 16M4M4. 真彩色、偽彩色真彩色 RGB都用8位二進(jìn)制表示。 真彩色圖像適配器偽彩色 像素的顏色不是由RGB直接確定，而是根據(jù)像素直接到彩色查找（color look up table）。 查找到的顏色與像素本身的顏色有一定差異5.3 圖像格式1.位圖 由圖中每個像素的

8、數(shù)據(jù)組成。 每個像素的數(shù)據(jù)包括：顏色、亮度、屬性2.矢量圖 每個矢量是一個圖形實體，它具有顏色、形狀、輪廓、大小、位置等屬性。如：點、 圓、線， 矢量屬性可以調(diào)整。如:顏色、大小、位置 AutoCAD、CoreDraw 等繪圖軟件都是基于矢量的系統(tǒng)。 BMP: bitmap,不壓縮，圖像文件大。IE 支持， 而Netscape Navigator 不支持。 See next slideBMP圖結(jié)構(gòu)BITMAPFILEHEADER0 bftype 文件類型2Bfsize 圖像數(shù)據(jù)長度6Reserved10 Offset 圖像數(shù)據(jù)的起始位置BITMAPINFORMATION14Bisize 40,

9、本結(jié)構(gòu)的長度18 Biwidith 圖像寬度22 Biheight 圖像高度26 Biplanes 28Bitbitcount 每像素所占位數(shù)52BiclrimportantCOLORTABLE 彩色表 （color look up table)對于24位真彩色，則不需要改表Body 圖像數(shù)據(jù)3.GIF GIF:Graphics Interchange Format,1987，compuServe開發(fā) LZW壓縮算法存儲圖像數(shù)據(jù) 最多支持256色（8位圖像深度）。See next slide 特點： 交錯顯示（下載時，以較粗分辨率顯示，看到全貌） 在一個文件中可放多幅圖畫，實現(xiàn)動畫 QUIT.GIF6 Bytes: 版本號7Bytes: 邏輯屏幕描述全局彩色映射（任選）10 Bytes: 圖像描述塊局部彩色表圖像數(shù)據(jù)圖像控制擴(kuò)展塊純文本擴(kuò)展注釋擴(kuò)展塊應(yīng)用擴(kuò)展塊GIF文件結(jié)束00h重復(fù)N次 TIFF:Tagged Image Fi