第八章彩色圖像處理

第八章彩色圖像處理

8.1彩色基礎(chǔ)8.2彩色模型8.3偽彩色圖像處理8.5彩色變換8.6平滑和尖銳化8.7彩色分割8.8彩色圖像的噪聲當(dāng)前1頁，總共78頁。圖像處理中運(yùn)用彩色受兩個(gè)主要因素推動(dòng)：彩色是一個(gè)強(qiáng)有力的描繪子，常?？梢允箯囊粋€(gè)場景中識別和抽取目標(biāo)的處理得到簡化。人眼能區(qū)別的灰度層次大約只有二十幾種，卻能夠辨別幾千種顏色。彩色圖像處理可分為兩個(gè)主要領(lǐng)域：

全彩色圖像處理。圖像用全彩色傳感器獲得，如彩色電視攝像機(jī)或彩色掃描儀。偽彩色處理。對特定的單一亮度或亮度范圍賦予一種顏色，以增強(qiáng)辨識能力。當(dāng)前2頁，總共78頁。8.1彩色基礎(chǔ)1666年，艾薩克·牛頓（Isaac.Newton）白光通過棱鏡時(shí)的彩色譜彩色譜可分為6個(gè)寬的區(qū)域：紫色、藍(lán)色、綠色、黃色、橘紅色和紅色。當(dāng)前3頁，總共78頁。彩色光大約覆蓋電磁波譜400～700nm的范圍，用來描述彩色光源質(zhì)量的三個(gè)基本量：·輻射率：從光源流出能量的總量，通常用瓦特（W）度量?！す鈴?qiáng)：觀察者從光源接收的能量的量度，用流明度量?！ち炼龋菏且粋€(gè)主觀描繪子，它實(shí)際上是不可能度量的。它具體化了彩色強(qiáng)度的概念并是描繪彩色感覺的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)?？梢姺秶姶挪ㄗV的波長組成當(dāng)前4頁，總共78頁。在人眼中的6～7萬錐狀細(xì)胞中大約65％的錐狀細(xì)胞對紅光敏感，33％對綠光明暗，只有2％對藍(lán)光敏感。人類感光細(xì)胞的敏感曲線

CIE（國際照明委員會）在1931年選擇紅、綠、藍(lán)3種顏色作為三基色，即RGB表色系統(tǒng)。并設(shè)計(jì)三基色為下面的特定波長：藍(lán)＝435.8nm，綠＝546.1nm，紅＝700nm。3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)原色當(dāng)以各種強(qiáng)度比混合在一起時(shí)可以產(chǎn)生所有可見彩色。╳

當(dāng)前5頁，總共78頁。二次色:由基色相加產(chǎn)生。如深紅色（紅加藍(lán)），青色（綠加藍(lán)）和黃（紅加綠）。補(bǔ)色:用白色減去一種顏色就可以得到它的補(bǔ)色。相加得到白光的兩種顏色稱為互補(bǔ)色。·顏料中的三基色是指吸收一種光基色并讓其他兩種基色反射的顏色，所以顏料的三基色正是光的三個(gè)補(bǔ)色，而顏料的三補(bǔ)色是光的三基色。當(dāng)前6頁，總共78頁。三基色混合成彩色的方法主要有兩種：·加色法：三基色是紅、綠、藍(lán)，通過顏色相加產(chǎn)生各種彩色。如，紅＋綠＝黃，綠＋藍(lán)＝青，藍(lán)＋紅＝品紅（深紅、紫）。彩色電視機(jī)的彩色是通過相加混合而成的。以一定的比例混合這三種基色，或混和一個(gè)二次色和其相反的原色可產(chǎn)生白光。當(dāng)前7頁，總共78頁。·減色法：三基色為黃色、青色和品紅。如，白－藍(lán)＝黃，白－紅＝青，白－綠＝品紅。彩色電影與幻燈片的彩色是通過相減混合而成的。三種顏料原色或者其相對應(yīng)的補(bǔ)色進(jìn)行合適的組合產(chǎn)生黑色。當(dāng)前8頁，總共78頁。通常用來區(qū)分不同顏色的特性量為：亮度：是用來表征顏色強(qiáng)度的概念，如無彩色就只有亮度變化（消色）。對彩色光來說，顏色中摻入白色越多就越明亮，摻入黑色越多亮度就越小。色調(diào)：是與混合光譜中主要光波長相聯(lián)系。飽和度：是在顏色中摻雜白色光的數(shù)量多少的度量。飽和的程度與添加白光的數(shù)量成反例。如，粉紅色（紅加白）和淡紫色（紫加白）是欠飽和的，純譜色是全飽和的。色調(diào)和飽和度一起稱為彩色，因此顏色用亮度和彩色表征。形成任何一種特定顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為三色值，并分別表示為X,Y和Z。一種顏色由三色值系數(shù)定義為：其中，x+y+z=1當(dāng)前9頁，總共78頁。CIE色度圖以x（紅）和y（綠）函數(shù)表示顏色組成。對于任何x（紅）和y（綠）的值，相應(yīng)的z（藍(lán)）＝1－(x+y)。如，某顏色有大約62％的綠色和25％的紅色，那么，藍(lán)色的組成大約有13％。

當(dāng)前10頁，總共78頁?！?80nm的紫色到780nm的紅色的各種譜色（純色）的位置標(biāo)在舌形色度圖的邊界上?！と魏尾辉谶吔缟隙谏葓D內(nèi)部的點(diǎn)都表示譜色的混合色。·圖中的等能量點(diǎn)與三基色百分率相對應(yīng)，它表示相對于白光的CIE標(biāo)準(zhǔn)?！の挥谏葓D邊界上的任何點(diǎn)都是全飽和的。·如果一點(diǎn)離開邊界并接近等能量點(diǎn)，就在顏色中加入可更多的白光，該顏色就變成欠飽和的了。·等能量點(diǎn)的飽和度為零。色度圖對顏色混合的作用：在色度圖中用連接任意兩點(diǎn)的直線段定義為所有不同顏色的變化，這些顏色可以由這兩類顏色相加得到。當(dāng)前11頁，總共78頁。擴(kuò)展到三種顏色。三角形內(nèi)的任何顏色都可以由三種原色的不同混合產(chǎn)生。。三角形顯示了由RGB監(jiān)視器產(chǎn)生的典型的顏色范圍，稱為彩色全域。三角形內(nèi)的不規(guī)則的區(qū)域表示高質(zhì)量的彩色打印設(shè)備的彩色域。當(dāng)前12頁，總共78頁。8.2彩色模型目前常用的彩色模型可分為：·面向諸如視頻監(jiān)視器、彩色攝像機(jī)或打印機(jī)之類的硬件設(shè)備。最常用彩色模型是RGB（紅、綠、藍(lán)）模型?！っ嫦蛞圆噬幚頌槟康牡膽?yīng)用，如動(dòng)畫中的彩色圖形。最常用模型是HSI（色調(diào)、飽和度、亮度）模型?！ぴ谟∷⒐I(yè)上和電視信號傳輸中，經(jīng)常使用CMY（青、深紅、黃）和CMYK（青、深紅、黃、黑）及YUV系統(tǒng)。8.2.1RGB模型RGB模型用三維空間中的一個(gè)點(diǎn)來表示一種顏色，三個(gè)軸分別為R、G、B，顏色子空間如下圖立方體所示：當(dāng)前13頁，總共78頁。RGB彩色立方體，沿著對角線從原點(diǎn)的黑到點(diǎn)(1,1,1)的白色是灰度值當(dāng)前14頁，總共78頁。在RGB空間，用以表示每個(gè)像素的比特?cái)?shù)叫做像素深度。

RGB圖像的每一幅紅、綠、藍(lán)圖像都是一幅8比特圖像，每個(gè)RGB彩色像素共有24比特深度。

24比特RGB圖像的顏色總數(shù)是：(28)3=16777216RGB24比特彩色立方體當(dāng)前15頁，總共78頁。在RGB模型中，所表示的圖像由3個(gè)圖像分量組成，每個(gè)分量圖像都是其基色圖像。但送入RGB監(jiān)視器時(shí)，這三幅圖像在熒光屏上混合產(chǎn)生一幅合成的彩色圖像。雖然高端顯示卡和監(jiān)視器可以接受重現(xiàn)24比特RGB圖像，但現(xiàn)在許多系統(tǒng)仍然限制在256種顏色。另外還有僅使用幾種顏色的情況，如偽彩色圖像。

當(dāng)前16頁，總共78頁。各系統(tǒng)通用的256種顏色，其中40種留作各種操作系統(tǒng)進(jìn)行不同的處理，僅留216種顏色。這216種顏色成為事實(shí)上的安全彩色。216種顏色的每一種同前面講的一樣都是由RGB值形成的，但每個(gè)值僅可取0,51,102,153,204和255共六種取值。這樣，RGB三元組數(shù)值給出(6)3=216個(gè)可能值。

RGB安全彩色立方體每個(gè)平面都有36種顏色，所以安全彩色立方體所有表面由216種不同的顏色覆蓋。當(dāng)前17頁，總共78頁。8.2.2CMY和CMYK模型青、深紅和黃色是光的二次色，卻是顏料的基色。大多數(shù)在紙上沉積顏料的設(shè)備，如彩色打印機(jī)和復(fù)印機(jī)，都采用減色法。要求輸入CMY數(shù)據(jù)或做RGB到CMY的轉(zhuǎn)換?？捎靡缓唵蔚淖儞Q式表示：假設(shè)所有的彩色值都?xì)w一化為[0，1]范圍。CMY彩色模型的三種基色再加上黑色——CMYK彩色模型。這種模式的文件大，占用的磁盤空間和內(nèi)存大。一般在印刷時(shí)使用。當(dāng)前18頁，總共78頁。8.2.3HSI彩色模型

HSI模型是Munseu提出的，它反映了人的視覺系統(tǒng)觀察彩色的方式。H:色調(diào)(Hue)；S:飽和度(Saturation)；I:亮度(Intensity)。模型的建立基于兩個(gè)重要的事實(shí)：I分量與圖像的彩色信息無關(guān)；H和S分量與人感受顏色的方式是緊密相聯(lián)的。

HSI模型中的顏色分量（色調(diào)和飽和度）可定義在下圖的三角形中。

當(dāng)前19頁，總共78頁。HSI彩色三角形注：基色之間相隔120°，二次色與基色相隔60°，二次色之間相隔120°。對于其中任意顏色點(diǎn)P，·顏色點(diǎn)P的色調(diào)H是該向量與紅色軸的夾角。當(dāng)H＝0°時(shí)，為紅色，H=60°時(shí)，為黃色等?！ゎ伾c(diǎn)P的飽和度S是指一種顏色被白色稀釋的程度，它與P點(diǎn)到三角形中心的距離成正比。P點(diǎn)據(jù)三角形中心越遠(yuǎn)，這種顏色的飽和度越大。當(dāng)前20頁，總共78頁。HSI模型中的亮度的測度與垂直于三角形并通過其中心的直線有關(guān)。沿著位于三角形下方的直線，亮度逐漸由暗到黑。相反，在三角形的下方，亮度逐漸由明亮變到白。

HSI彩色雙棱錐·這個(gè)結(jié)構(gòu)表面上的任一點(diǎn)代表一種完全飽和的顏色。·任一點(diǎn)的顏色的色調(diào)由該點(diǎn)到中心的連線與紅色軸的交角決定?！ち炼扔稍擖c(diǎn)與黑色點(diǎn)的垂直距離決定。與黑色點(diǎn)的距離越遠(yuǎn)，亮度越強(qiáng)?！て滹柡投入S該點(diǎn)與縱軸距離的減少而減少。

當(dāng)前21頁，總共78頁。RGB轉(zhuǎn)換到HSI

對任何3個(gè)［0，1］范圍內(nèi)的R、G、B值，其對應(yīng)HSI模型中的I、S、H分量的計(jì)算公式為：

·計(jì)算出的H值的范圍為［0°,180°］，對應(yīng)于Ｇ≥Ｂ。在Ｇ＜Ｂ時(shí)，Ｈ值大于180°，只要令Ｈ＝360°－H，即可把Ｈ轉(zhuǎn)換到［180°，360°］區(qū)間。·當(dāng)S＝0時(shí)對應(yīng)的是無色彩的中心點(diǎn)，這時(shí)H就沒有意義，此時(shí)定義H為0?！ぎ?dāng)I＝0時(shí)，S也沒有意義。當(dāng)前22頁，總共78頁。HSI轉(zhuǎn)換到RGB

假設(shè)S、I的值在［0，1］之間，R、G、B的值也在［0，1］之間，則HSI轉(zhuǎn)換為RGB的公式為(分成3個(gè)相隔120°的扇區(qū))：（1）當(dāng)H在［0°，120°］之間（即RG扇區(qū)）當(dāng)前23頁，總共78頁。(2)當(dāng)H在［120°，240°］之間（GB扇區(qū)）(3)當(dāng)H在［240°，360°］之間（BR扇區(qū)）當(dāng)前24頁，總共78頁。例：圖像的R、G、B分解

（a）原圖像（b）R分量

（c）G分量（d）B分量圖

當(dāng)前25頁，總共78頁。例：圖像的HSI分解（a）原RGB圖像（b）H分量

..

（c）S分量（d）I分量當(dāng)前26頁，總共78頁。例：彩色圖像的R、G、B和H、I、S各分量的圖示彩色圖像的R、G、B和H、S、I各分量圖當(dāng)前27頁，總共78頁。HSI分量圖像處理

(a)由RGB基色和二次色合成的圖像，(b)色調(diào)，(c)飽和度，(d)強(qiáng)度注：圖(b)中的灰度值對應(yīng)于角度。如紅色對應(yīng)0°。圖(c)中的灰度值對應(yīng)飽和度。圖(d)中的灰度值對應(yīng)是平均強(qiáng)度。當(dāng)前28頁，總共78頁。圖(a)把色調(diào)分量圖像的藍(lán)、綠區(qū)域的像素變?yōu)?。圖(b)S分量圖像中青色區(qū)域的飽和度減少一半。圖(c)強(qiáng)度圖像中心的白區(qū)域強(qiáng)度減少一半。圖(d)把改進(jìn)后的HSI圖像變換回RGB圖像。

當(dāng)前29頁，總共78頁。Lab表色系CIE于1976年推薦的設(shè)計(jì)成符合孟塞爾彩色系統(tǒng)的表色系。Lab顏色與設(shè)備無關(guān)，無論使用何種設(shè)備（如顯示器、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)或掃描儀）創(chuàng)建或輸出圖像，這種模型都能生成一致的顏色。Lab模式是Photoshop內(nèi)部的顏色模式。

Lab顏色由亮度或光亮度分量L(Lightness)和a、b兩個(gè)色度分量組成：L：亮度，范圍在0～100；a：是由綠到紅的光譜變化，范圍在－120～120之間。a的正向數(shù)值越大表示越紅，在負(fù)向的數(shù)值越大則表示越綠；b：是由藍(lán)到黃的光譜變化，范圍在－120～120之間。b的正向數(shù)值越大表示越黃，在負(fù)向的數(shù)值越大表示越藍(lán)。當(dāng)前30頁，總共78頁。式中，X0、Y0、Z0為標(biāo)準(zhǔn)白色對應(yīng)的X、Y、Z值。注：標(biāo)準(zhǔn)白色在CIE標(biāo)準(zhǔn)D65照明下典型的完美漫反射白色當(dāng)前31頁，總共78頁。Lab彩色空間的特點(diǎn)：·比色，即在各種色調(diào)中感覺彩色差別一致?！じ杏X一致，即與感覺相匹配的編相同的碼?！お?dú)立于設(shè)備，雖然沒有直接可顯示的格式，其色域包含全部可見光譜并可以準(zhǔn)確描述任何顯示、打印或輸入設(shè)備的彩色。優(yōu)秀的亮度和彩色分離器：L表示亮度，a表示紅減綠，b表示綠減藍(lán)。使得它在圖像的色調(diào)、對比度編輯和圖像壓縮方面很有用。當(dāng)前32頁，總共78頁。8.3偽彩色圖像處理真彩色：自然物體的彩色，能真實(shí)反映自然界物體本來顏色的圖像。如由彩色攝像機(jī)攝制，并由彩色監(jiān)視器復(fù)原的彩色圖像就近于真彩色。假彩色：

·把真實(shí)景物圖像的像素逐個(gè)地映射為另一個(gè)顏色，使目標(biāo)在原圖像中各突出?！ぐ褜庾V圖像中任三個(gè)光譜圖像映射為可見光紅、綠、藍(lán)三個(gè)可見光譜段的信號，再合成為一幅彩色圖像?！ぐ押诎讏D像，用灰度映射或頻譜映射而成為類似真實(shí)彩色的處理。偽彩色：對原來灰度圖像中不同灰度值的區(qū)域賦予不同的顏色以更明顯的區(qū)分它們。當(dāng)前33頁，總共78頁。為什么偽彩色處理可以達(dá)到增強(qiáng)的效果呢？由于人眼對彩色的分辨能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對黑白灰度的分辨率。對于一般的觀察者來說。通常能分辨十幾級灰度，就是經(jīng)專業(yè)訓(xùn)練的人員也只能分辨幾十級灰度。而對于彩色來說，人的眼睛可分辨出上千種彩色的色調(diào)和強(qiáng)度。因此，在一幅黑白圖像中檢測不到的信息，經(jīng)偽彩色增強(qiáng)后可較容易的被檢測出來。8.3.1強(qiáng)度分層

如果一幅圖像可被看作一個(gè)三維亮度圖像，這種方法可理解為放置一些平行于圖像坐標(biāo)面的平面，每個(gè)平面在相交的區(qū)域切割圖像函數(shù)。當(dāng)前34頁，總共78頁。設(shè)一幅灰度圖像f(x,y)，在某一個(gè)灰度級（如f(x,y)=L1

）上設(shè)置一個(gè)平行于xy平面的切割平面，如下圖所示：強(qiáng)度分層技術(shù)示意圖對切割平面以下的像素分配給一種顏色，對切割平面以上的像素分配給另一種顏色。這樣切割結(jié)果就可以將灰度圖像變?yōu)橹挥袃蓚€(gè)顏色的偽彩色圖像。當(dāng)前35頁，總共78頁。若將灰度圖像級用M個(gè)切割平面去切割。就會得到M+1個(gè)不同灰度級的區(qū)域S1，S2，…，SM，SM+1。對這M+1個(gè)區(qū)域中的像素人為分配給M+1種不同顏色，就可以得到具有M+1種顏色的偽彩色圖像，如下圖所示：多灰度偽彩色分割示意圖當(dāng)前36頁，總共78頁。例：強(qiáng)度分層(a)甲狀腺模型的單色圖像，(b)強(qiáng)度分層為8個(gè)彩色的結(jié)果當(dāng)前37頁，總共78頁。8.3.2灰度級彩色變換對輸入像素的灰度值進(jìn)行三個(gè)相互獨(dú)立地變換，然后，將這三個(gè)變換結(jié)果分別送到彩色監(jiān)視器的紅、綠、藍(lán)通道，產(chǎn)生一幅彩色合成圖像。它的顏色內(nèi)容由變換函數(shù)的性質(zhì)決定。注意：這種方法是一幅圖像灰度級值的變換函數(shù)而不是位置函數(shù)。當(dāng)前38頁，總共78頁。一組彩色變換函數(shù)當(dāng)前39頁，總共78頁。例：突出裝在行李內(nèi)的爆炸物的偽彩色應(yīng)用當(dāng)前40頁，總共78頁。8.4真彩色圖像處理基礎(chǔ)

兩類：·分別處理每個(gè)分量圖像，然后從分別處理過的分量圖像形成合成彩色圖像。·直接對彩色像素處理。全彩色圖像至少有3個(gè)分量，彩色像素實(shí)際上是一個(gè)向量。如，在RGB系統(tǒng)中，令C代表RGB彩色空間中的任意向量：當(dāng)前41頁，總共78頁。8.5彩色變換8.5.1公式

可用下式表達(dá)表達(dá)彩色變換的模型：其中，f(x,y)是彩色輸入圖像，g(x,y)是變換或處理后的彩色輸出圖像，T是在空間鄰域(x,y)上對f的操作。對于每個(gè)彩色分量，這里，ri和si是f(x,y)和g(x,y)任意像素點(diǎn)的彩色分量的變量。是一個(gè)對ri操作產(chǎn)生si的變換或彩色映射函數(shù)集。當(dāng)前42頁，總共78頁。全彩色圖像和它的不同彩色空間分量當(dāng)前43頁，總共78頁。如，要改進(jìn)上圖的亮度，使用g(x,y)=kf(x,y)，0<k<1HSI彩色空間，可以作簡單變換：s3=kr3，這里s1=r1，s2=r2，僅僅改變亮度分量r3。

RGB彩色空間，3個(gè)分量都必須變換：si=kri

i=1,2,3。

CMY空間為一個(gè)相似的線性變換集：si=kri＋(1－k)，i=1,2,3。

(a)原像，(b)減少亮度30％(k=0.7)，(c)~(e)所要求的RGB,CMY和HSI變換函數(shù)當(dāng)前44頁，總共78頁。8.5.2補(bǔ)色在補(bǔ)色環(huán)上，與一種色調(diào)直接相對立的另一種色調(diào)稱為補(bǔ)色。彩色環(huán)上的補(bǔ)色

當(dāng)前45頁，總共78頁。例：計(jì)算彩色圖像的補(bǔ)色

(a)原圖像，(b)補(bǔ)色變換函數(shù)，(c)基于RGB映射函數(shù)的(a)的補(bǔ)色，(d)用HSI變換的RGB補(bǔ)色的近似當(dāng)前46頁，總共78頁。8.5.3彩色分層

突出圖像中特殊的彩色區(qū)域?qū)钠渲車蛛x出目標(biāo)物是很有用的?；舅悸罚海?）顯示感興趣的顏色以便從背景中把它們分離出來；（2）像模板那樣使用由彩色定義的區(qū)域，以便進(jìn)一步處理?！ぷ钪苯拥姆椒ㄊ茄赜没叶确謱蛹夹g(shù)?！ぷ詈唵蔚姆椒ㄖ皇前涯承└信d趣區(qū)域以外的區(qū)域的彩色映射為不突出的自然色。當(dāng)前47頁，總共78頁。如果感興趣的顏色由寬為W，中心在原彩色點(diǎn)并具有分量(a1,a2,…,an)的立（超）方體所包圍，則必要的變換集是：如果用一個(gè)圓球確定感興趣的顏色，變換集為：當(dāng)前48頁，總共78頁。例：彩色分層

(a)在寬度為W＝0.2549,中心在(0.6863,0.1608,0.1922)的RGB立方體中檢測紅色的彩色分層變換(b)在半徑為0.1765，中心在相同的RGB球形中檢測紅色，處在立方體和球形外邊的像素由彩色(0.5,0.5,0.5)代替當(dāng)前49頁，總共78頁。8.5.4色調(diào)和彩色校正

臺式計(jì)算機(jī)與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、平面掃描儀及噴墨打印機(jī)相配合，就由個(gè)人計(jì)算機(jī)構(gòu)成了數(shù)字暗室。雖然色調(diào)和彩色校正在其他成像領(lǐng)域也很有用，但現(xiàn)在討論的焦點(diǎn)集中在最通用的照相增強(qiáng)和彩色重現(xiàn)上。所以，本節(jié)討論的變換效果歸根到底是在打印中評價(jià)。因?yàn)榇饲把芯?、改進(jìn)和評價(jià)的那些變換都是在監(jiān)視器上，在所用的監(jiān)視器和最終輸出設(shè)備之間保持高度的彩色一致性是必要的。事實(shí)上，監(jiān)視器上的彩色應(yīng)該準(zhǔn)確的顯示任何數(shù)字掃描的原圖像以及最后打印輸出，這可用獨(dú)立于設(shè)備的彩色模型實(shí)現(xiàn)，該模型與監(jiān)視器的色移、輸出設(shè)備以及其他設(shè)備有關(guān)。這一方法隨用來把設(shè)備映射到模型及模型本身的彩色分布質(zhì)量變化。許多彩色處理系統(tǒng)選擇的模型是CIE的Lab模型，也稱作CIELAB。包括對灰度和不平衡的彩色交互和獨(dú)立地校正。當(dāng)前50頁，總共78頁?；叶茸儞Q

例：校正灰度不平衡的變換對平淡的、亮的（高主調(diào)）、暗的（低主調(diào)）彩色圖像的校正。等量地調(diào)整紅、綠、藍(lán)分量沒有改變圖像色調(diào)當(dāng)前51頁，總共78頁。彩色平衡

當(dāng)存在彩色不平衡時(shí)，有很多方法來校正它。如要增加某種彩色的比例·可用減小相對色（或補(bǔ)色）總量的方法實(shí)現(xiàn)?！た梢蕴岣邇蓚€(gè)直接鄰接的彩色比例或減小兩個(gè)鄰接的彩色補(bǔ)色的百分比。注意：在調(diào)整一幅圖像的彩色分量時(shí)，完成的每一個(gè)步驟都影響圖像的全部彩色平衡。當(dāng)前52頁，總共78頁。

例：用于校正簡單的CMYK輸出不平衡的變換當(dāng)前53頁，總共78頁。8.5.5直方圖處理彩色圖像是由多個(gè)分量組成的，所以，必須考慮適應(yīng)多于一個(gè)分量的直方圖的灰度級技術(shù)?？梢灶A(yù)料，獨(dú)立地進(jìn)行彩色圖像分量的直方圖均衡通常是不明智的，這將產(chǎn)生不正確的彩色。更合乎邏輯的方法是均勻地?cái)U(kuò)展彩色強(qiáng)度，保留彩色本身（即色調(diào)）不變。這種方法對HSI彩色空間最為適用。當(dāng)前54頁，總共78頁。例：在HSI彩色空間的直方圖均衡當(dāng)前55頁，總共78頁。8.6平滑和尖銳化8.6.1彩色圖像平滑

由灰度圖像平滑很容易擴(kuò)展到全彩色圖像處理。只是用分量向量代替灰度標(biāo)量值。令Sxy表示在RGB彩色圖像中定義一個(gè)中心在(x,y)的鄰域的坐標(biāo)集，在該鄰域中RGB分量的平均值為：向量形式為：

當(dāng)前56頁，總共78頁。例：用鄰域平均進(jìn)行彩色圖像平滑(a)RGB圖像，(b)紅分量圖像，(c)綠分量圖像，(d)藍(lán)分量圖像當(dāng)前57頁，總共78頁。上圖的RGB彩色圖像的HSI分量。(a)色調(diào)，(b)飽和度，(c)強(qiáng)度用5×5平均模板平滑圖像。(a)處理RGB每一分量圖像的結(jié)果，(b)處理HSI圖像強(qiáng)度分量，轉(zhuǎn)換為RGB圖像的結(jié)果，(c)兩種結(jié)果間的差別當(dāng)前58頁，總共78頁。8.6.2彩色圖像尖銳化以拉普拉斯為例討論圖像的銳化處理。在RGB彩色系統(tǒng)中，相量C的拉普拉斯變換為：當(dāng)前59頁，總共78頁。例：用拉普拉斯尖銳化

用拉普拉斯進(jìn)行圖像尖銳化，(a)處理每一個(gè)RGB通道的結(jié)果，(b)處理強(qiáng)度分量并轉(zhuǎn)換為RGB的結(jié)果，(c)兩種結(jié)果的差別當(dāng)前60頁，總共78頁。8.7彩色分割8.7.1HSI彩色空間的分割典型的情況：為了在色調(diào)圖像中分割出感興趣的特征區(qū)，飽和度被用作一個(gè)模板圖像。在彩色圖像分割中強(qiáng)度圖像不常使用，因?yàn)樗粩y帶彩色信息。當(dāng)前61頁，總共78頁。例：在HSI空間的分割

在HSI空間的圖像分割。(a)原圖像，(b)色調(diào)，(c)飽和度，(d)強(qiáng)度,(e)二值飽和度模板(以最大飽和度的10％為門限)，(f)(b)和(e)相乘，(g)(f)的直方圖，(h)(a)中紅分量的分割(0.9為門限)當(dāng)前62頁，總共78頁。8.7.2RGB向量空間分割

假如目標(biāo)是在RGB圖像中分割特定彩色區(qū)域的物體。給定一個(gè)感興趣彩色的有代表性的彩色點(diǎn)樣本集，可得到一個(gè)彩色“平均”估計(jì)，這種彩色是我們希望分割的彩色。令這個(gè)平均彩色為RGB向量A。Z代表RGB空間中的任意一點(diǎn)，如果它們之間的距離小于特定的閾值D0，我們說Z與A是相似的，Z和A間的歐氏距離由下式給出：這里，下角標(biāo)R、G、B表示向量A和Z的RGB分量。

（1）

當(dāng)前63頁，總共78頁。

的點(diǎn)的軌道是半徑為D0的實(shí)心球，如下圖所示:·包含在球內(nèi)部和表面上的點(diǎn)符合特定的彩色準(zhǔn)則；·球外面的點(diǎn)則不符合準(zhǔn)則。·在圖像中對這兩類點(diǎn)集編碼（如黑或白），產(chǎn)生一幅二值分割圖像。當(dāng)前64頁，總共78頁。推廣得到如下形式的距離測度：

這里C是希望分割的彩色的典型樣本的協(xié)方差矩陣。的點(diǎn)的軌道是實(shí)心的三錐球體，如下圖所示:

當(dāng)C＝I時(shí)，則3×3單位矩陣簡化為（1）式。當(dāng)前65頁，總共78頁。計(jì)算（1）（2）式的代價(jià)很高。折衷方案是使用邊界盒，如下圖所示。盒的中心在A上，沿每個(gè)彩色軸的尺度選擇與沿每一個(gè)軸取樣的標(biāo)準(zhǔn)差成正比，標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算值使用一次樣本彩色數(shù)據(jù)。判定一個(gè)彩色點(diǎn)是在盒子內(nèi)部還是外部的計(jì)算比求球或橢球界限是要簡單得多。當(dāng)前66頁，總共78頁。例：在RGB空間的彩色分割RGB空間分割(a)由封閉的矩形所示的感興趣的彩色原圖像，(b)RGB向量空間分割的結(jié)果·利用包含在長方形中的彩色點(diǎn)計(jì)算平方向量A，然后計(jì)算這些樣點(diǎn)的紅、綠、藍(lán)的標(biāo)準(zhǔn)差。·盒子中點(diǎn)在A

，它的尺度沿每個(gè)RGB軸以沿相應(yīng)軸的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差的1.25倍選擇。當(dāng)前67頁，總共78頁。8.7.3彩色邊緣檢測

以單獨(dú)圖像為基礎(chǔ)計(jì)算邊緣和在彩色空間直接計(jì)算邊緣的問題?！し謩e計(jì)算RGB分量圖像的梯度，然后合成彩色圖像將會導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。例:設(shè)有兩幅M×M（M為奇數(shù)）彩色圖像圖(d)(h)，它們分別由(a)到(c)和(e)到(g)中的3個(gè)分量圖像合成。(a)~(c)R,G,B分量圖像，(d)產(chǎn)生的彩色圖像(f)~(g)R,G,B分量圖像，(h)產(chǎn)生的彩色圖像當(dāng)前68頁，總共78頁。結(jié)論：