第2章电子教案

1、第二章 数字图像处理基础 第二章 数字图像处理基础 2.1 视觉感知要素视觉感知要素 2.2 光和电磁波谱光和电磁波谱2.3 图像感知和获取图像感知和获取 2.4 图像数字化技术图像数字化技术 2.5 数字图像类型数字图像类型 2.6 图像文件格式图像文件格式 2.7 颜色模型颜色模型 第二章 数字图像处理基础 2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素 人的直觉和分析在选择一种技术时起到核心作用。人的直觉和分析在选择一种技术时起到核心作用。这种选择常常是主观的视觉判断。这种选择常常是主观的视觉判断。 大概了解一下人类的视觉感知应作为学习数字图大概了解一下人类的视觉感知应作为学习数字图像的第一步

2、。像的第一步。 1.1.人眼中形成图像的机理与参数；人眼中形成图像的机理与参数； 2.2.了解人类视觉的物理限制。了解人类视觉的物理限制。第二章 数字图像处理基础 2.1.1 2.1.1 人眼的构造人眼的构造 眼睛的形状近似于眼睛的形状近似于一个圆球，其平均一个圆球，其平均直径大约为直径大约为?mm?mm。有三层薄膜包围着有三层薄膜包围着眼睛，即眼角膜和眼睛，即眼角膜和巩膜外壳，脉络膜巩膜外壳，脉络膜和视网膜。和视网膜。 第二章 数字图像处理基础 视网膜上杆状体和锥状体的分布视网膜上杆状体和锥状体的分布中央凹作为大小为中央凹作为大小为1.5mmx1.5mm1.5mmx1.5mm的方形传感器阵列

3、，锥状体数的方形传感器阵列，锥状体数量约为量约为337000337000个，恰好是一个个，恰好是一个CCDCCD中等分辨率的成像芯片可有中等分辨率的成像芯片可有的元素，且接收器阵列不大于的元素，且接收器阵列不大于5mmx5mm5mmx5mm。 第二章 数字图像处理基础 2.1.2 2.1.2 眼睛中图像的形成眼睛中图像的形成 眼睛的晶状体和普通光学透镜之间的主要差别在于前眼睛的晶状体和普通光学透镜之间的主要差别在于前者的适应性强。视网膜图像主要反射在中央凹区域上。者的适应性强。视网膜图像主要反射在中央凹区域上。然后，由光接收器的相应刺激作用产生感觉。感觉把然后，由光接收器的相应刺激作用产生感觉

4、。感觉把辐射能转变为电脉冲，最后由大脑解码。辐射能转变为电脉冲，最后由大脑解码。 第二章 数字图像处理基础 2.1.3 2.1.3 亮度适应和鉴别亮度适应和鉴别 人的视觉系统能够适应人的视觉系统能够适应的光强度级别范围是很的光强度级别范围是很宽的。宽的。 从夜视阈值到强闪光约从夜视阈值到强闪光约有有10101010量级。实验数据指量级。实验数据指出，主观亮度（即由人出，主观亮度（即由人的视觉系统感觉到的亮的视觉系统感觉到的亮度度) )是进入眼睛的光强度是进入眼睛的光强度的对数函数。的对数函数。第二章 数字图像处理基础 马赫带和同时对比现象马赫带和同时对比现象 证明主观亮度不是简单的光证明主观亮

5、度不是简单的光强度函数强度函数 ： 马赫带马赫带 同时对比现象同时对比现象 第二章 数字图像处理基础 视觉错觉视觉错觉 在错觉中，眼睛填在错觉中，眼睛填充上了不存在的信充上了不存在的信息或者错误地感知息或者错误地感知物体的几何特点。物体的几何特点。 视觉错觉是人类视视觉错觉是人类视觉系统的一个特性，觉系统的一个特性，这一特性尚未完全这一特性尚未完全了解。了解。 第二章 数字图像处理基础 第二章 数字图像处理基础 第二章 数字图像处理基础 第二章 数字图像处理基础 2.2 光和电磁波谱 原理上，如果可以开发出一种传感器，它可检测由一种电磁波原理上，如果可以开发出一种传感器，它可检测由一种电磁波谱

6、发射的能量，就可以在那一波段上对感兴趣的事件成像。谱发射的能量，就可以在那一波段上对感兴趣的事件成像。“观看观看”一个物体的电磁波的波长必须小于或等于物体的尺寸。一个物体的电磁波的波长必须小于或等于物体的尺寸。 其它还有超声波图像，电子显微镜的电子束和用于图形和可视其它还有超声波图像，电子显微镜的电子束和用于图形和可视化的合成图像。化的合成图像。 第二章 数字图像处理基础 2.3 2.3 图像感知和获取图像感知和获取 2.3.1 2.3.1 用单个传感器获取图像用单个传感器获取图像 最熟悉的是光二极最熟悉的是光二极管，输出电压波形管，输出电压波形与光成正比。单个与光成正比。单个传感器为了产生二

7、传感器为了产生二维图像，在传感器维图像，在传感器和成像区之间，还和成像区之间，还必须在必须在x x和和y y方向有方向有相对位移（例：滚相对位移（例：滚筒扫描）。筒扫描）。第二章 数字图像处理基础 第二章 数字图像处理基础 2.3.2 2.3.2 用带状传感器获取图像用带状传感器获取图像 例：例： 平板扫描仪平板扫描仪 航空成像航空成像 计算机断层扫描。计算机断层扫描。第二章 数字图像处理基础 2.3.3 2.3.3 用传感器阵列获取图像用传感器阵列获取图像 传感器阵列传感器阵列第二章 数字图像处理基础 图像的数字化包括图像的数字化包括采样采样和和量化量化两个过程。两个过程。 设连续图像设连续

8、图像f(x, y)f(x, y)经数字化后，可以经数字化后，可以用一个离散量组成的矩阵用一个离散量组成的矩阵g(i, j)g(i, j)（即二维数（即二维数组）来表示。组）来表示。 2 24 4 图像数字化技术图像数字化技术 第二章 数字图像处理基础 ) 1, 1() 1 , 1()0 , 1() 1, 1 () 1 , 1 ()0 , 1 () 1, 0() 1 , 0()0 , 0(),(nmfmfmfnffgnfffjig 矩阵中的每一个元素称为像元、像素或图像元素。而矩阵中的每一个元素称为像元、像素或图像元素。而g (i, j)代代表表(i, j)点的灰度值，即亮度值。以上数字化有以下

9、几点说明：点的灰度值，即亮度值。以上数字化有以下几点说明： （1） 由于由于g (i, j)代表该点图像的光强度，而光是能量的一种代表该点图像的光强度，而光是能量的一种形式，故形式，故g (i, j)必须大于零，且为有限值，即：必须大于零，且为有限值，即： 0g (i, j)。 第二章 数字图像处理基础 （2） 数字化采样一般是按正方形点阵取样的，数字化采样一般是按正方形点阵取样的， 除此之外还有除此之外还有三角形点阵、正六角形点阵取样。三角形点阵、正六角形点阵取样。 （3）以上是用）以上是用g (i, j)的数值来表示的数值来表示(i, j)位置点上灰度级值的大位置点上灰度级值的大小，即只反

10、映了黑白灰度的关系，小，即只反映了黑白灰度的关系， 如果是一幅彩色图像，如果是一幅彩色图像， 各点各点的数值还应当反映色彩的变化，可用的数值还应当反映色彩的变化，可用g (i, j, )表示，其中表示，其中是波长。是波长。如果图像是运动的，还应是时间如果图像是运动的，还应是时间t的函数，即可表示为的函数，即可表示为g (i, j, , t)。 第二章 数字图像处理基础 采样网格采样网格 (a) 正方形网格正方形网格; (b) 正六角形网格正六角形网格 (a)(b)第二章 数字图像处理基础 2.4.1 2.4.1 采样采样 图像在空间上的离散化称为采样。也就是用空间上部分点的图像在空间上的离散化

11、称为采样。也就是用空间上部分点的灰度值代表图像，这些点称为采样点。灰度值代表图像，这些点称为采样点。采样行采样行采样列采样列像素像素行间隔行间隔采样间隔采样间隔采样示意图采样示意图 第二章 数字图像处理基础 采用方法和原则：采用方法和原则： 采样间隔的大小选取要依据原图像中包含的细微浓淡变化来采样间隔的大小选取要依据原图像中包含的细微浓淡变化来决定。一般，决定。一般， 图像中细节越多，采样间隔应越小。根据一维采样图像中细节越多，采样间隔应越小。根据一维采样定理，若一维信号定理，若一维信号g(t)的最大频率为的最大频率为， 以以T1/2为间隔进行采为间隔进行采样，则能够根据采样结果样，则能够根据

12、采样结果g(iT) (i=, -1, 0, 1， )完全恢复完全恢复g(t)， 即即iiTtsiTgtg)()()(式中式中 ttts2)2sin()(第二章 数字图像处理基础 2.4.2 2.4.2 量化量化 模拟图像经过采样后，在时间和空间上离散化为像素。但采模拟图像经过采样后，在时间和空间上离散化为像素。但采样所得的像素值（即灰度值）仍是连续量。把采样后所得的各像样所得的像素值（即灰度值）仍是连续量。把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。素的灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。第二章 数字图像处理基础 量化示意图量化示意图（a） 量化；量化；

13、(b) 量化为量化为8 bit 连续灰度值连续灰度值 量化值量化值 (整数值整数值)灰度标度灰度标度 灰度量化灰度量化Zi1ZiZi1qi1qi125525412812710(a)(b)第二章 数字图像处理基础 量化方法和原则：量化方法和原则： 等间隔量化（均匀量化）等间隔量化（均匀量化）适合像素灰度值在黑适合像素灰度值在黑白范围较均匀分布的图像。白范围较均匀分布的图像。 非等间隔量化（非均匀量化）非等间隔量化（非均匀量化）对图像中像素灰度对图像中像素灰度值频繁出现的灰度值范围，量化间隔取小一些，而对值频繁出现的灰度值范围，量化间隔取小一些，而对那些像素灰度值极少出现的范围，则量化间隔取大一那

14、些像素灰度值极少出现的范围，则量化间隔取大一些。些。第二章 数字图像处理基础 第二章 数字图像处理基础 2.4.3 采样与量化参数的选择采样与量化参数的选择 采样时行、列的采样点与量化时每个像素量化的级数，既采样时行、列的采样点与量化时每个像素量化的级数，既影响数字图像的质量，也影响该数字图像数据量的大小。假定影响数字图像的质量，也影响该数字图像数据量的大小。假定图像取图像取MN个样点，每个像素量化后的灰度二进制位数为个样点，每个像素量化后的灰度二进制位数为k，一般一般k总是取为总是取为2的整数幂，则存储一幅数字图像所需的二进制的整数幂，则存储一幅数字图像所需的二进制位数位数b为为 kNMb当

15、当M=N时，时，kNNb第二章 数字图像处理基础 k k一定时一定时 采样点数越多，图像质量越好；当采样点数减少时，图上的采样点数越多，图像质量越好；当采样点数减少时，图上的块状效应就逐渐明显。块状效应就逐渐明显。 N N2 2一定时一定时 量化级数越多，图像质量越好，当量化级数越少时，图像质量化级数越多，图像质量越好，当量化级数越少时，图像质量越差，量化级数最小的极端情况就是二值图像，量越差，量化级数最小的极端情况就是二值图像， 图像出现假图像出现假轮廓。轮廓。 第二章 数字图像处理基础 一幅一幅10241024，8比特图像逐次减少取样比特图像逐次减少取样至至3232象素，量化级数不变象素，

16、量化级数不变第二章 数字图像处理基础 各种采样数目的典型效果各种采样数目的典型效果 第二章 数字图像处理基础 不同采样点数对图像质量的影响不同采样点数对图像质量的影响（a）原始图像）原始图像(256256)（b）采样图像）采样图像1(128128)（c） 采样图像采样图像2(6464)； （d）采样图像）采样图像3(3232)（e）采样图像）采样图像4(1616)（f） 采样图像采样图像5(88) 第二章 数字图像处理基础 不同量化级别对图像质量的影响不同量化级别对图像质量的影响（a） 原始图像原始图像(256色色)； （b） 量化图像量化图像1(64色色)； （c） 量化图像量化图像2(32

17、色色)； （d） 量化图像量化图像3(16色色)； （e） 量化图像量化图像4(4色色)； （f） 量化图像量化图像5(2色色) 第二章 数字图像处理基础 灰度级值变化的典型效果灰度级值变化的典型效果 第二章 数字图像处理基础 胡昂胡昂19651965实验：实验：实验方法实验方法 选取一组细节多少不同的、不同选取一组细节多少不同的、不同N N、k k的图象的图象 让观察者根据他们的主观质量感觉给这些图象排让观察者根据他们的主观质量感觉给这些图象排序序实验结论实验结论 随着采样分辨率和灰度级的提高，主观质量也提随着采样分辨率和灰度级的提高，主观质量也提高高 对有大量细节的图象，质量对灰度级需求相

18、应降对有大量细节的图象，质量对灰度级需求相应降低低改变改变N N和和k k如何影响图像如何影响图像 第二章 数字图像处理基础 曲线曲线1： 细节较少的人脸图象细节较少的人脸图象 等同偏爱曲线按主观等同偏爱曲线按主观质量递增的顺序被从质量递增的顺序被从左向右排列左向右排列45k3264128256N质量质量第二章 数字图像处理基础 曲线曲线2：细节中等多的摄影师图象细节中等多的摄影师图象45k3264128256N质量质量第二章 数字图像处理基础 曲线曲线3：细节较多的球赛观众图像细节较多的球赛观众图像45k3264128256N质量质量第二章 数字图像处理基础 总结总结 一般，当限定数字图像的

19、大小时一般，当限定数字图像的大小时, 为了得到质量较好的图像可为了得到质量较好的图像可采用如下原则：采用如下原则： （1）对缓变的图像，应该细量化，粗采样，以避免假轮廓。）对缓变的图像，应该细量化，粗采样，以避免假轮廓。 （2）对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊。）对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊。 对于彩色图像，是按照颜色成分对于彩色图像，是按照颜色成分红、绿、蓝分别采样和红、绿、蓝分别采样和量化的。若各种颜色成分均按量化的。若各种颜色成分均按8 bit量化，即每种颜色量级别是量化，即每种颜色量级别是256， 则可以处理则可以处理2563=16 777 216种颜色

20、。种颜色。 第二章 数字图像处理基础 2.4.4 2.4.4 放大和收缩数字图像放大和收缩数字图像 放大和收缩数字图像这个题目关系到采样和量化，因为放大可看做过放大和收缩数字图像这个题目关系到采样和量化，因为放大可看做过采样，收缩可看做欠采样。采样，收缩可看做欠采样。放大要求执行两步操作：创立新的像素位置和对这些新位置赋灰度值放大要求执行两步操作：创立新的像素位置和对这些新位置赋灰度值。最近邻域内插和。最近邻域内插和4 4个最邻近点的双线性内插。个最邻近点的双线性内插。图像收缩可以与放大相类似的方法操作。图像收缩可以与放大相类似的方法操作。 最近最近邻域邻域内插内插法法 双线双线性内性内插方插

21、方法法 第二章 数字图像处理基础 2.4.5 2.4.5 图像数字化设备图像数字化设备 常见的数字化设备有数字相机、扫描仪、数字化仪等。常见的数字化设备有数字相机、扫描仪、数字化仪等。 1. 图像数字化设备的组成图像数字化设备的组成 为完成采样和量化功能，为完成采样和量化功能， 图像数字化设备必须包含以下五图像数字化设备必须包含以下五个部分：个部分： (1) 采样孔采样孔(Sampling aperture)： 使数字化设备能够单独地使数字化设备能够单独地观测特定的图像元素而不受图像其他部分的影响。观测特定的图像元素而不受图像其他部分的影响。 (2) 图像扫描机构：图像扫描机构： 使采样孔按照

22、预先确定的方式在图像上使采样孔按照预先确定的方式在图像上移动，从而按顺序观测每一个像素。移动，从而按顺序观测每一个像素。第二章 数字图像处理基础 (3) (3) 光传感器：光传感器： 通过采样检测图像的每一像素的亮度，通过采样检测图像的每一像素的亮度， 通常采用通常采用CCDCCD阵列。阵列。 (4) (4) 量化器：将传感器输出的连续量转化为整数值。典型量化器：将传感器输出的连续量转化为整数值。典型的量化器是的量化器是A/DA/D转换电路，它产生一个与输入电压或电流成比例转换电路，它产生一个与输入电压或电流成比例的数值。的数值。 (5) (5) 输出存储装置：将量化器产生的灰度值按适当格式存

23、输出存储装置：将量化器产生的灰度值按适当格式存储起来，以用于计算机后续处理。储起来，以用于计算机后续处理。 第二章 数字图像处理基础 2. 图像数字化设备的性能图像数字化设备的性能 (1) 像素大小像素大小 采样孔的大小和相邻像素的间距是两个重要的性能指标。采样孔的大小和相邻像素的间距是两个重要的性能指标。如果数字化设备是在一个放大率可变的光学系统上，那么对应如果数字化设备是在一个放大率可变的光学系统上，那么对应于输入图像平面上的采样点大小和采样间距也是可变的。于输入图像平面上的采样点大小和采样间距也是可变的。 (2) 图像大小图像大小 图像大小即数字化设备所允许的最大输入图像的尺寸。图像大小

24、即数字化设备所允许的最大输入图像的尺寸。 第二章 数字图像处理基础 (3) (3) 线性度线性度 对光强进行数字化时，灰度正比于图像亮度的实际精确程对光强进行数字化时，灰度正比于图像亮度的实际精确程度是一个重要的指标。非线性的数字化设备会影响后续过程的度是一个重要的指标。非线性的数字化设备会影响后续过程的有效性。有效性。 (4) (4) 噪声噪声 数字化设备的噪声水平也是一个重要的性能参数，数字化数字化设备的噪声水平也是一个重要的性能参数，数字化设备中固有的噪声却会使图像的灰度发生变化。因此数字化设设备中固有的噪声却会使图像的灰度发生变化。因此数字化设备所产生的噪声是图像质量下降的根源之一，应

25、当使噪声小于备所产生的噪声是图像质量下降的根源之一，应当使噪声小于图像内的反差点图像内的反差点( (即对比度即对比度) )。 第二章 数字图像处理基础 2.5 2.5 数字图像类型数字图像类型 静态图像可分为矢量静态图像可分为矢量(Vector)图和位图（图和位图（Bitmap），位图也），位图也称为栅格图像。称为栅格图像。 矢量图是用一系列绘图矢量图是用一系列绘图指令指令来表示一幅图，其本质是用数学来表示一幅图，其本质是用数学(更准确地说是几何学更准确地说是几何学)公式描述一幅图像。图像中每一个形状都公式描述一幅图像。图像中每一个形状都是一个完整的公式，称为一个是一个完整的公式，称为一个对象

26、对象。对象是一个封闭的整体，所。对象是一个封闭的整体，所以定义图像上对象的变化和对象与其他对象的关系对计算机来说以定义图像上对象的变化和对象与其他对象的关系对计算机来说是简单的，是简单的， 所有这些变化都不会影响到图像中的其他对象。所有这些变化都不会影响到图像中的其他对象。 第二章 数字图像处理基础 优点：优点： 文件数据量很小；文件数据量很小； 图像质量与分辨率无关。图像质量与分辨率无关。 缺点：缺点： 不易制作色调丰富或色彩变化太多的图像；不易制作色调丰富或色彩变化太多的图像； 绘出来的图像不是很逼真；绘出来的图像不是很逼真； 不易在不同的软件间交换文件。不易在不同的软件间交换文件。第二章

27、 数字图像处理基础 位图位图是通过许多像素点表示一幅图像，每个像素具有颜色是通过许多像素点表示一幅图像，每个像素具有颜色属性和位置属性。属性和位置属性。 优点：优点： 具有丰富的层次和色彩具有丰富的层次和色彩 。 缺点：缺点： 缺少灵活性，分辨率固定；缺少灵活性，分辨率固定； 文件数量大。文件数量大。 第二章 数字图像处理基础 2.5.1 2.5.1 位图位图 1. 线画稿（线画稿（ LineArtLineArt ） 2. 灰度图像灰度图像(GrayScale)(GrayScale) 3 . 索引图像索引图像(Index Color)(Index Color) 4. 真彩色图像真彩色图像（Tr

28、ue ColorTrue Color）第二章 数字图像处理基础 2.5.2 2.5.2 位图的有关术语位图的有关术语 1. 像素（像素（Pixel）、点（）、点（Dot）和样点（）和样点（Sample） 在计算机中，图像是由显示器上许多光点组成的，在计算机中，图像是由显示器上许多光点组成的， 将显示将显示在显示器上的这些点（光的单元）称为像素。在显示器上的这些点（光的单元）称为像素。 扫描一幅图像时，扫描仪将源图像看成由大量的网格组成，扫描一幅图像时，扫描仪将源图像看成由大量的网格组成，然后在每一个网格里取出一点，用该点的颜色值来代表这一网然后在每一个网格里取出一点，用该点的颜色值来代表这一网

29、格里所有点的颜色值，这些被选中的点就是样点。格里所有点的颜色值，这些被选中的点就是样点。第二章 数字图像处理基础 2. 分辨率分辨率 1） 图像分辨率图像分辨率 图像分辨率是指每英寸图像含有多少个点或像素，图像分辨率是指每英寸图像含有多少个点或像素， 分辨率分辨率的单位为的单位为dpi。图像的尺寸、图像的分辨率和图像文件的大小三。图像的尺寸、图像的分辨率和图像文件的大小三者之间有着密切的联系：图像的尺寸越大，图像的分辨率越高，者之间有着密切的联系：图像的尺寸越大，图像的分辨率越高，图像文件也就越大。所以，图像文件也就越大。所以， 调整图像的大小和分辨率即可改变图调整图像的大小和分辨率即可改变图

30、像文件的大小。像文件的大小。第二章 数字图像处理基础 2） 屏幕分辨率屏幕分辨率 显示器上每单位长度显示的像素或点的数量称为屏幕分辨显示器上每单位长度显示的像素或点的数量称为屏幕分辨率。通常以每英寸点数率。通常以每英寸点数(dpi)来表示。屏幕分辨率取决于显示器来表示。屏幕分辨率取决于显示器的大小及其像素设置。屏幕分辨率由计算机的显示卡决定。的大小及其像素设置。屏幕分辨率由计算机的显示卡决定。 3） 打印机分辨率打印机分辨率 又称输出分辨率，是指打印机输出图像时每英寸的点数又称输出分辨率，是指打印机输出图像时每英寸的点数(dpi)。打印机分辨率也决定了输出图像的质量，打印机分辨率。打印机分辨率

31、也决定了输出图像的质量，打印机分辨率越高，可以减少打印的锯齿边缘，在灰度的半色调表现上也会越高，可以减少打印的锯齿边缘，在灰度的半色调表现上也会较为平滑。打印机的分辨率可达较为平滑。打印机的分辨率可达3001200 dpi。第二章 数字图像处理基础 4） 扫描仪分辨率扫描仪分辨率 单位长度上采样的像素个数单位长度上采样的像素个数。台式扫描仪的分辨率可。台式扫描仪的分辨率可以分为光学分辨率和输出分辨率。光学分辨率是扫描仪硬件以分为光学分辨率和输出分辨率。光学分辨率是扫描仪硬件所真正扫描到的图像分辨率，可达所真正扫描到的图像分辨率，可达8001200 dpi以上。输出以上。输出分辨率是通过软件强化

32、以及内插补点之后产生的分辨率，大分辨率是通过软件强化以及内插补点之后产生的分辨率，大约为光学分辨率的约为光学分辨率的34倍（倍（48006400dip）。）。 1000DPI1600DPI1000象素象素1600象素象素1英寸英寸原稿原稿第二章 数字图像处理基础 2.6 2.6 图像文件格式图像文件格式 要进行图像处理，必须了解图像文件的格式，要进行图像处理，必须了解图像文件的格式， 即图像文件的即图像文件的数据构成。每一种图像文件均有一个文件头，数据构成。每一种图像文件均有一个文件头， 在文件头之后才是在文件头之后才是图像数据。文件头的内容由制作该图像文件的公司决定，一般包图像数据。文件头的

33、内容由制作该图像文件的公司决定，一般包括文件类型、文件制作者、制作时间、版本号、括文件类型、文件制作者、制作时间、版本号、 文件大小等内容。文件大小等内容。各种图像文件的制作还涉及到图像文件的压缩方式和存储效率等。各种图像文件的制作还涉及到图像文件的压缩方式和存储效率等。 第二章 数字图像处理基础 2.7 2.7 色度学基础与颜色模型色度学基础与颜色模型2.7.1 2.7.1 色度学基础色度学基础 400020406080100波长/ nm光吸收性%蓝绿红450500550600650700人类感光细胞的敏感曲线人类感光细胞的敏感曲线 第二章 数字图像处理基础 根据人眼的结构，所有颜色都可看作

34、是三种基本颜色根据人眼的结构，所有颜色都可看作是三种基本颜色示红（示红（R）、）、 绿（绿（G)和蓝（和蓝（B)按照不同的比例组合而成。为了按照不同的比例组合而成。为了建立标准，国际照度委员会建立标准，国际照度委员会(CIE)早在早在1931年就规定三种基本色年就规定三种基本色的波长分别为的波长分别为R：700 nm，G：546.1 nm，B： 435.8 nm。 第二章 数字图像处理基础 2.7.2 2.7.2 颜色模型颜色模型 为了科学地定量描述和使用颜色，人们提出了各种颜色模为了科学地定量描述和使用颜色，人们提出了各种颜色模型。目前常用的颜色模型按用途可分为两类，一类是面向诸如型。目前常

35、用的颜色模型按用途可分为两类，一类是面向诸如视频监视器、视频监视器、 彩色摄像机或打印机之类的硬件设备的彩色摄像机或打印机之类的硬件设备的RGB模型。模型。另一类面向以彩色处理为目的的另一类面向以彩色处理为目的的HSI模型，另外，在印刷工业上模型，另外，在印刷工业上和电视信号传输中，经常使用和电视信号传输中，经常使用CMYK和和YUV色彩系统。色彩系统。 第二章 数字图像处理基础 1. RGB模型模型 在在RGB模型立方体中，原点所对应的颜色为黑色，它的三个模型立方体中，原点所对应的颜色为黑色，它的三个分量值都为零。距离原点最远的顶点对应的颜色为白色，它的三分量值都为零。距离原点最远的顶点对应

36、的颜色为白色，它的三个分量值都为个分量值都为1。从黑到白的灰度值分布在这两个点的连线上，。从黑到白的灰度值分布在这两个点的连线上， 该线称为灰色线。立方体内其余各点对应不同的颜色。彩色立方该线称为灰色线。立方体内其余各点对应不同的颜色。彩色立方体中有三个角对应于三基色体中有三个角对应于三基色红、绿、蓝。剩下的三个角对应红、绿、蓝。剩下的三个角对应于三基色的三个补色于三基色的三个补色黄色、黄色、 青色（蓝绿色）、品红（紫色）。青色（蓝绿色）、品红（紫色）。 第二章 数字图像处理基础 RGB模型单位立方体模型单位立方体 z蓝 (Blue) 品 红 (Magenta)红 (Red)绿 (Green) 黄 (Yellow)青 (Cyan)xyO第二章 数字图像处理基础 2. HSI模型模型 HSI模型是模型是Munseu提出的，