宋怀波第4讲：图像处理基础知识

数字图像处理宋怀波机械与电子工程学院12色彩的三要素

视觉所感知的一切色彩现象，都具有亮度、色调和饱和度三种性质，这三种性质称为色彩的三要素。

亮度：光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉。

色调：反映颜色的种类，是决定颜色的基本特性。

饱和度：指颜色的纯度，或者说指颜色的深浅程度。对于同一色调的彩色光，饱和度越深颜色越鲜明。3色彩模型在进行视频图像处理时，常常涉及到用几种不同色彩模型(或颜色模型)来表示图像的颜色。使用色彩模型的目的：尽可能有效地描述颜色，以便需要时能方便选择。各个应用领域一般使用不同的色彩模型：如计算机显示时采用RGB模型；彩色电视信号传输时采用YUV模型；打印输出彩色图像时用CMY模型，还有另外一些色彩模型的表示方法。4RGB模型自然界常见的各种颜色，都可由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而成。同样，绝大多数颜色光也可以分解成红、绿、蓝三种色彩。这就是色度学的基本原理三基色原理。RGB模式产生色彩的方式称为加色法，没有光是全黑，各色光加入后才产生色彩，越加越高，加到极限时成为白色。5HSL模型HSL(Hue,Saturation,Lightness)模型是使用H、S和L生成颜色。H为色调，改变它的数值可生成不同的颜色表示；S为饱和度，改变它可使颜色变亮或变暗；L为亮度参量。HSL模型描述颜色更加自然，符合人眼对颜色的感知方式，比较容易理解，但使用时不方便。HSL和RGB色彩模型之间是线性关系，使得颜色的编辑十分直观方便，有助于理解这两种色彩模型。原始图像饱和度分量HSL模型原始图像我的结果对比结果HSL模型9CMY模型打印时一般需要使用CMY模型。CMY模型(Cyan、Magenta、Yellow)是采用青、粉红、黄色三种基本颜色按一定比例合成颜色的方法。CMY模式：由照射在颜料上反射回来的光线所产生。颜料会吸收一部分光线，而未吸收的光线会反射出来，成为视觉判定颜色的依据，这种色彩的产生方式称为减色法。所有的颜料都加入后才能成为纯黑，当颜料减少时才开始出现色彩，颜料全部除去后才成为白色。理论上CMY三基色可制作出所需要的各种颜色，但实际上同量的CMY混合后并不能产生完善的黑色或灰色，因此在印刷时必须加上一个黑色(Black)，这样，又称为CMYK模式。1.二维数组方式:

M行×N

列2.多波段图像数据结合结构1）按各个波段存储

列

行红绿蓝2.2.3图像存储的数据结构2）按扫描行存储红

绿

蓝

…第1行3）按各个像素存储

红绿

蓝

…（1，1）（1，2）2.2.3图像存储的数据结构2.3图像文件格式2.3.1BMP文件格式2.3.2GIF文件格式2.3.3TIFF文件格式2.3.4JPEG文件格式2.3.5DICOM文件格式2.3.1BMP文件格式Windows中定义了两种位图文件类型：一般位图文件格式，设备无关位图文件格式。BMP图像文件的结构可以分为如下三个部分：文件头（由位图像文件和位图信息头两部分组成），调色板数据，图像数据。其中：文件头的长度为固定值54个字节；调色板数据对所有不超过256色的图像模式都需要进行设置，即使是单色图像模式也不例外。

BITMAPFILEHEADER包含文件类型和大小等信息，定义为：typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{ WORD bfType;

/*代表BMP格式，必为“BM”即“0x4d42”*/ DWORDbfSize; /*BMP文件总字节数*/ WORDbfReserved1; /*预留，必为0*/ WORDbfReserved2; /*预留，必为0*/DWORDbfOffBits;

/*以字节为单位，表示图像数据在文件内的起始地址，即图像数据针对文件头的偏移量*/}BITMAPFILEHEADER

2.3.1位图文件头BITMAPFILEHEADERBITMAPINFOHEADER包含位图的尺寸和颜色格式等信息，其定义如下：typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{DWORD biSize; /*bitmapinfo结构的字节数为40*/LONG biWidth; /*图像宽度(像素数)*/LONG biHeight; /*图像高度(像素数)*/WORD biPlanes; /*目标设备平面数，总为1*/WORD biBitCount; /*每像素位数，可为1、4、8或24*//*数据压缩方式，为0(不压缩)；1(BI_RLE8)或2(BI_RLE4)*/DWORD biCompression;DWORD biSizeImage; /位图的大小，以字节表示*/LONG biXPelsPerMeter;/*设备水平分辨率,以每米像素数为单位*/LONG biYPelsPerMeter;/*设备垂直分辨率,以每米像素数为单位*/DWORD biClrUsed; /*位图使用的颜色数,0表示所有颜色都使用*/DWORD biClrImportant;/*重要的颜色索引,0表示所有颜色均重要*/}BITMAPINFOHEADER2.3.2位图信息头BITMAPINFOHEADER图像文件头示例bfType=4D42H=“BM”图像文件头示例bfSize=000027A0H=10144图像文件头示例Reserverd1=0图像文件头示例Reserverd2=0图像文件头示例bfOffset=0000003EH图像文件头示例biSize=00000028H=40图像文件头示例biWidth=00000140H=320图像文件头示例biHeight=000000FCH=252图像文件头示例biPlanes=0001H图像文件头示例biBitCount=0001H图像文件头示例biCompression=00