真彩色图转灰度图及RGB转HSV

数字图像处理数字图像处理 实验实验 报告 一 报告 一 学 号 121310401 姓 名 赵华婧 专 业 机械设计制造及其自动化 课序号 0 计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 数字图像处理 实验报告 一 1 实验1 颜色空间变换 一 实验学时 4 学时 本部分占实验成绩的 20 二 实验目的 1 理解并掌握颜色的原理及相互之间的转换算法 2 掌握并编程实现颜色空间的互相转换 3 学会 Matlab 有关图像处理的基本操作 三 必须学习和掌握的知识点 颜色空间的特性及相互转换 四 实验题目 1 真彩色图像转换成 8 位灰度图像 2 编程实现图像由 RGB 色彩空间到 YUV 的变换 注 输入为 RGB 空间 的彩色图像 输出图像将 Y U V 三个通道分别显示 五 思考题 选做 有加分 颜色空间的表示方法有很多种 例如 常说的真彩色图像指的就是 24 位 RGB 图像 而 CMYK 颜色表示则常用于印刷 油画等 还有很多种其他的表 示方法 如 HSI HSV YCbCr 等 它们与 RGB 之间均有相应的转换公式 除了完成实验题目之外 建议大家尝试完成如下实验思考题 1 RGB YCbCr 要求转换得到的三个通道分别显示 2 RGB HSV 要求转换得到的三个通道分别显示 六 实验报告 请按照要求完成下面报告内容并提交相关材料 数字图像处理 实验报告 一 2 1 请详细描述本实验的原理 1 24 位真彩色图转换灰度图的原理 彩色位图是由 R G B 三个分量组成 如果是 24 位真彩图 则每个点是由三个字节分别表 示 R G B 所以这里直接跟着图像的色彩信息 灰度图是指只含亮度信息 不含色彩信息的图象 就象我们平时看到的黑白照片 亮度由 暗到明 变化是连续的 因此 要表示灰度图 就需要把亮度值进行 量化 通常划分成 0 到 255 共 256 个级别 其 中 0 最暗 全黑 255 最亮 全白 在表示颜色的方法中 YUV 的表示方法 Y 分量的物理含义就是亮度 Y 分量包含了灰 度图的所有信息 只用 Y 分 量就能完全能够表示出一幅灰度图来 24 位真彩色的图像直接使用像素表示颜色 不带调色板 只需要把图像数据按每个点的位 数都转换成相同的灰度值即可 2 RGB 转 YUV 在表示颜色的方法中 除了 RGB 外 还有一种叫 YUV 的表示方法 电视信号中用的就是 一种类似于 YUV 的颜色表示方法 其中 Y 表示明亮度 Luminance 或 Luma 也就是 灰阶值 而 U 和 V 表示的则是色度 Chrominance 或 Chroma 作用是描述影像色 彩及饱和度 用于指定像素的颜色 亮度 是透过 RGB 输入信号来建立的 方法是将 RGB 信号的特定部分叠加到一起 色度 则定义了颜色的两个方面 色调与饱和度 分 别用 Cr 和 Cb 来表示 其中 Cr 反映了 RGB 输入信号红色部分与 RGB 信号亮度值之间的差 异 而 Cb 反映的是 RGB 输入信号蓝色部分与 RGB 信号亮度值之间的差异 从 RGB 到 YUV 空间的 Y 转换公式为 Y 0 299R 0 587G 0 114B RGB 图象存储机制 R 表示红色信息 占用 1 个字节 8bit G 表示绿色信息 占用 1 个字节 8bit B 表示蓝色信息 占用 1 个字节 8bit R G B 8 8 8 YUV 与 RGB 图象之间的变换关系 Y 0 2990R 0 5870G 0 1140B 数字图像处理 实验报告 一 3 U 0 1687R 0 3313G 0 5000B 128 V 0 5000R 0 4187G 0 0813B 128 反变换关系 R 1 0Y 0 1 402 V 128 G 1 0Y 0 34413 U 128 0 71414 V 128 B 1 0Y 1 772 U 128 0 另一种变换关系 Y U R G V B G 反变换 G Y R U G B V G 说明 式中表示 Y 0 257 R 0 504 G 0 098 B 16 Cb 0 148 R 0 291 G 0 439 B 128 Cr 0 439 R 0 368 G 0 071 B 128 subplot 1 4 1 imshow I title 原图 subplot 1 4 2 imshow Y title Y subplot 1 4 3 imshow Cb title Cb subplot 1 4 4 imshow V title Cr 4 RGB HSV I imread C Users admin Desktop photo lenna256c bmp bmp H double I H 为 RGB 图像 hue s v rgb2hsv H subplot 1 4 1 imshow I title 原图 subplot 1 4 2 imshow hue title H subplot 1 4 3 imshow s title S subplot 1 4 4 imshow v title V 直接转为 HSV 三图层 RGB imread C Users admin Desktop photo lenna256c bmp bmp I rgb2hsv RGB imshow I title HSV 图 数字图像处理 实验报告 一 7 H double I H 为 RGB 图像 hue s v rgb2hsv H subplot 1 4 1 imshow I title 原图 subplot 1 4 2 imshow hue title H subplot 1 4 3 imshow s title S subplot 1 4 4 imshow v title V RGB 先转 HSV 再转为 HSV 三图 层 数字图像处理 实验报告 一 8 3 实验结果分析 要求附上结果图像 1 24 位真彩色图像转灰度图像 彩色图 灰度图 数字图像处理 实验报告 一 9 2 RGB 图像转 YUV 图像 分 3 图层输出 原图YUV 数字图像处理 实验报告 一 10 3 RGB 转 YCbCr 图 YCbCr 图 原图YCbCr 原图YCbCr 数字图像处理 实验报告 一 11 4 RGB 转 HSV 图 HSV 图 原图HSV 原图HSV 数字图像处理 实验报告 一 12 4 实验体会 这次的实验确实收获不少 从原理的整理 程序的获取 处理和调试 每一步都能学到很多新的知识和技巧 课上听老师讲的原理 与真正用 matlab 进行数字图像处理实践 感觉似乎大不相同 实际却是相通的 十分赞叹 matlab 的强大内部程序处理的功能 一个轻巧简便的 rgb2gray 查看它 的定义子程序要几十行 更不用说 rgb2ycbcr rgb2hsv 还有直接分矩阵独立出 3 图层 可以直接引用的效果 工欲善其事 必先利其器 诚哉斯言 数字图像处理 实验报告 一 13 5 思考题部分 1 RGB YCbCr RGB imread C Users wh Desktop photo lenna512c bmp bmp 读入彩色图片 figure 1 imshow RGB title RGB 图 显示 RGB 图片 figure 2 I rgb2ycbcr RGB rgb 转化 YCbCr 图 imshow I title YCbCr 图 I imread C Users wh Desktop photo lenna512c bmp R I 1 G I 2 B I 3 Y 0 299 R 0 587 G 0 114 B Cb 0 564 B Y Cr 0 713 R Y subplot 1 4 1 imshow I title 原图 subplot 1 4 2 imshow Y title Y subplot 1 4 3 imshow Cb title Cb subplot 1 4 4 imshow V title Cr I imread C Users admin Desktop photo lenna256c bmp bmp R I 1 G I 2 B I 3 Y 0 257 R 0 504 G 0 098 B 16 Cb 0 148 R 0 291 G 0 439 B 128 Cr 0 439 R 0 368 G 0 071 B 128 subplot 1 4 1 imshow I title 原图 subplot 1 4 2 imshow Y title Y subplot 1 4 3 imshow Cb title Cb subplot 1 4 4 imshow V title Cr 数字图像处理 实验报告 一 14 2 RGB HSV I imread C Users admin Desktop photo lenna256c bmp bmp H double I H 为 RGB 图像 hue s v rgb2hsv H subplot 1 4 1 imshow I title 原图 subplot 1 4 2 imshow hue title H subplot 1 4 3 imshow s title S subplot 1 4 4 imshow v title V 直接转为 HSV 三图层 RGB imread C Users admin Desktop photo lenna256c bmp bmp I rgb2hsv RGB im