冈萨雷斯数字图像处理6

1、第6章 彩色图像处理 一、色彩基础一、色彩基础n太阳光由各种颜色组成，通过三菱镜可以看到彩色太阳光由各种颜色组成，通过三菱镜可以看到彩色光谱光谱 一、色彩基础一、色彩基础n可见范围电磁波谱的波长组成可见范围电磁波谱的波长组成 一、色彩基础一、色彩基础n人眼对不同波长光线的吸收函数人眼对不同波长光线的吸收函数 一、色彩基础一、色彩基础n可见光的波长范围：可见光的波长范围：400700nmn三基色：红、绿、蓝（主要是因为人眼对这三种颜三基色：红、绿、蓝（主要是因为人眼对这三种颜色的光线的吸收率最高）色的光线的吸收率最高）n标准蓝光波长：标准蓝光波长：435.8nmn标准绿光波长：标准绿光波长：54

2、6.1nmn标准红光波长标准红光波长: 700nmn加性二次色：光混合，原色相加，如深红加性二次色：光混合，原色相加，如深红=红红+蓝蓝，青色，青色= 绿绿+蓝，黄蓝，黄=红红+绿绿n减性二次色：颜料混合，原色相减减性二次色：颜料混合，原色相减 一、色彩基础一、色彩基础n光线混合和颜色混合产生的二次色光线混合和颜色混合产生的二次色 一、色彩基础一、色彩基础n色彩三要素：亮度、色调和饱和度色彩三要素：亮度、色调和饱和度n亮度是色彩明亮程度的概念。亮度是色彩明亮程度的概念。n色调表示观察者接收的主要颜色。色调表示观察者接收的主要颜色。n饱和度与所加白光的数量成反比，如纯谱色是全饱饱和度与所加白光的

3、数量成反比，如纯谱色是全饱和的，像粉红色和淡紫色是欠饱和的。和的，像粉红色和淡紫色是欠饱和的。n色调与饱和度一起称为彩色。色调与饱和度一起称为彩色。nMatlab中将彩色图像当做索引图像或中将彩色图像当做索引图像或RGB图像。图像。 二、二、RGB图像图像n一幅一幅RGB图像就是彩色像素的图像就是彩色像素的MXNX3的数组，的数组，其中每一个彩色像素点都是在特定位置的彩色图其中每一个彩色像素点都是在特定位置的彩色图像对应的红、绿、蓝三个分量。像对应的红、绿、蓝三个分量。 二、二、RGB图像图像n彩色立方体示意图彩色立方体示意图n沿主对角线的是从黑色到白色的灰度值沿主对角线的是从黑色到白色的灰度

4、值二、二、RGB图像图像n若若fR、fG和和fB分别代表三种分别代表三种RGB分量图像，则分量图像，则nrgb_image=cat(3, fR, fG, fB);n灰度图像，灰度图像，fR=fG=fBn提取分量图像的命令：提取分量图像的命令： fR=rgb_image(:, :,1); fG=rgb_image(:, :,2); fB=rgb_image(:, :,3);n观察彩色立方体的命令：观察彩色立方体的命令：rgbcube(vx,vy,vz) 三、索引图像三、索引图像n索引图像包括数据矩阵索引图像包括数据矩阵X和彩色映射矩阵和彩色映射矩阵map两两部分部分n映射矩阵映射矩阵map是一个

5、大小为是一个大小为m*3且范围在且范围在0,1之间的浮点值构成的之间的浮点值构成的double类数组，其中类数组，其中m是是map中定义的颜色数目中定义的颜色数目n像素由一个个指针组成，指针指向像素由一个个指针组成，指针指向map中的某个中的某个单元单元三、索引图像三、索引图像n索引图像的元素。索引图像的元素。x元素值的多少决定彩色映射元素值的多少决定彩色映射map的行数。的行数。map中每一行包含一个中每一行包含一个RGB三元组，三元组，L是总行数。是总行数。三、索引图像三、索引图像n显示索引图像，使用语句显示索引图像，使用语句 imshow(x, map)n例：例： x=ones(50,

6、50); x(26:50, :)=2; map= 1.0 1.0 1.0; 0 0 0; imshow(x,map); %黑白图像黑白图像 map=1 0 0; 0 1 0; imshow(x, map); %红绿图像红绿图像三、常用三、常用RGB、索引图像处理函数、索引图像处理函数n函数函数rgb2ind从从RGB图像创建索引图像图像创建索引图像 X, map = rgb2ind(rgb_image, n, option) 其中其中rgb_image是是RGB彩色图像，彩色图像，X是索引图像，是索引图像， map是映射矩阵是映射矩阵(调色板调色板)，n是颜色的数目。是颜色的数目。 处理后的图

7、像存储空间减少到原来的处理后的图像存储空间减少到原来的1/3。n 函数函数ind2rgb从索引图像创建从索引图像创建RGB图像图像 rgb_image=ind2rgb(X, map) 处理后图像的存储空间增加到原来的处理后图像的存储空间增加到原来的3倍。倍。 三、常用三、常用RGB、索引图像处理函数、索引图像处理函数n函数函数rgb2gray将彩色图像转换为灰度图像将彩色图像转换为灰度图像 gray_image=rgb2gray(rgb_image);n例例6.1 X1, map1=rgb2ind(f, 8, nodither); imshow(X1, map1); X2, map2=rgb2

8、ind(f, 8,dither); imshow(X2, map2); g = rgb2gray(f); imshow(g); 四、其他色彩空间四、其他色彩空间nNTSC彩色空间彩色空间n主要用于主要用于NTSC制式电视，优点是灰度信息和彩色制式电视，优点是灰度信息和彩色分开，可以兼容彩色电视和黑白电视分开，可以兼容彩色电视和黑白电视.nY代表亮度，代表亮度，I代表色调，代表色调，Q代表饱和度代表饱和度n函数函数rgb2ntsc可以提供变换可以提供变换 BGRQIY312. 0523. 0211. 0322. 0274. 0596. 0114. 0587. 0299. 0四、其他色彩空间四、其

9、他色彩空间nYUV/YCbCr彩色空间彩色空间n主要用于主要用于PAL制式电视，优点是灰度信息和彩色制式电视，优点是灰度信息和彩色分开，可以兼容彩色电视和黑白电视分开，可以兼容彩色电视和黑白电视.nY代表亮度，代表亮度，U、V代表色差代表色差n函数函数rgb2ycbcr可以提供变换可以提供变换 BGRVUY100. 0515. 0615. 0436. 0289. 0147. 0114. 0587. 0299. 0四、其他色彩空间四、其他色彩空间nHSI彩色空间彩色空间nH:色调，色调，S:饱和度，饱和度，I:亮度亮度n通常把色调和饱和度通称为通常把色调和饱和度通称为色度色度，用来表示颜色，用来

10、表示颜色的类别与深浅程度。的类别与深浅程度。n人的视觉对亮度的敏感人的视觉对亮度的敏感 程度远强于对颜色浓淡的程度远强于对颜色浓淡的敏感程度，人的视觉系统经常采用敏感程度，人的视觉系统经常采用HSI色彩空间，色彩空间， 比比RGB色彩空间更符合人的视觉特性色彩空间更符合人的视觉特性。n在图像处理和计算机视觉中大量算法都可在在图像处理和计算机视觉中大量算法都可在HSI色彩空间中色彩空间中 方便地使用，它们可以分开处理而且方便地使用，它们可以分开处理而且是相互独立的。是相互独立的。 四、其他色彩空间四、其他色彩空间nHSI彩色空间模型彩色空间模型n图中图中H是色度，表示为图中某一点与红轴的夹角是色度，表示为图中某一点与红轴的夹角nS是饱和度，表示为某一点到中心的距离是饱和度，表示为某一点到中心的距离 四、其他色彩空间四、其他色彩空间nHSI彩色空间模型彩色空间模型 四、其他色彩空间四、其他色彩空间 )(31),)min(31)()()()(21arccosG B 360GB 2/12BGRIBGRBGRSBGGRBRBRGRH四、其他色彩空间四、其他色彩空间nHSI彩色空间模型彩色空间模型nRGB到到HSI的转换函数的转换函数nhsi = rgb2h