彩色图像 处理

式中
h值的范围[0，2π] s值的范围为[0，1] i值的范围为[0，1]
H值的范围[0°，360°] S值的范围[0，100] I值的范围[0，255]
H h 180 / S s 100 I i 255
(2) HSI转换到RGB。利用h、s、i将HSI转换为 RGB的公式为
2 彩色模型
彩色模型（彩色空间或彩色系统）的用 途是用一些标准的，通常可接受的方式 来促进彩色规范。 彩色模型实际上是某个三维颜色空间中 的一个可见光子集。
彩色模型
用于进行有关颜色的理论研究。 RGB模型、CIE XYZ模型、Lab 模型等。
与人眼对颜色感知的视觉模型相似 的模型，它主要用于色彩的理解。 HSI模型、HSV模型、HSL模型。
彩色图像处理的应用——去红眼
去红眼技术常用的颜色模型有： RGB模型、CIE Lab模 型、HSI模型。 在此，采用HSI模型进行处理。统计资料表明，人像中 的红眼有如下特征：
- h 4 4 s 0.3
去红眼
彩色图像处理的应用——肤色检测
根据肤色特征，利用肤色模型，将肤色在色度空间进 行聚类分析，便可完成肤色检测。常用的肤色检测模 型有： 高斯模型、混合高斯模型和直方图模型。色度 空间可用常见的RGB、CIE Lab、HSI、YCbCr等模型。
2.2 CMY和CMYK彩色模型
C 1 R M 1 G Y 1 B
CMY彩色模型主要用于彩色打印。 相减混色模型 CMYK – K:黑色
2.2 HSI颜色模型
HSI模型是美国色彩学家孟塞尔 (H.A.Munseu)于1915年提出的，它反 映了人的视觉系统感知彩色的方式，以 色调、饱和度和强度三种基本特征量来 感知颜色。
计算颜色模型
用途
视觉颜色模型
工业颜色模型
侧重于实际应用，包括彩色显示系统、 彩色传输系统及电视传输系统。 CMYK模型、 YUV模型、 YCbCr模型。
2.1 RGB彩色模型
RGB颜色模型通常用于彩色显示器和彩色摄 象机。 建立在笛卡儿坐标系统里，其中三个轴分别 为R，G，B， 模型的空间是个正方体，原点对应黑色，离 原点最远的顶点对应白色 从黑到白的灰度值分布在从原点到离原点最 远顶点间的连线上，而立方体内其余各点对 应不同的颜色，可用从原点到该点的矢量表 示
彩色图像处理
2011.11
彩色图像处理
彩色基础 彩色模型 伪彩色处理 全彩色图像处理基础 彩色图像增强
1 彩色基础
三种感受器： 反应曲线：分布较宽，互相重叠
形成任何颜色需要的红、绿、蓝的量称为三色值，并分 别表示为X、Y、Z。 一种颜色可以由三色值系数定义为：
X x X Y Z Y y X Y Z Z z X Y Z x y z 1 C xX yY zZ
颜色的三要素 – 亮度：色彩的明亮度 – 色调：使一种颜色区别于另一种颜色的要 素 – 饱和度：颜色的纯度 色度：色调+饱和度
CIE色度图
– – – – x: 红 y: 绿 z: 蓝 z=1-(x+y)
彩色图像处理
彩色基础 彩色模型 伪彩色处理 全彩色图像处理基础 彩色图像增强
2 4 h 3 3
h h 4 / 3 g i(1 s ) 4 h 2 s cos h 3 b i 1 cos(600 h) r 3i ( x y ) 计算出的r、g、b值的范围为［0，1］，为便于理解与显 示，常将其转换为［0，255］：
的。
这些特点使得HSI模型非常适合彩色特 性检测与分析。
HIS颜色模型的 三角锥及圆锥 表示
HSI模型与RGB模型间相互转换
1) RGB转换到HSI。首先，对取值范围为 ［0，255］的R、G、B值按下式进行归一化 处理，得到3个［0，1］范围内的r、g、b值：
R r RG B G g RG B B b RG B
3.1 强度分层
3.2 灰度级到彩色转换
彩色图像处理
彩色基础 彩色模型 伪彩色处理 全彩色图像处理基础 彩色图像增强
4 全彩色图像处理基础
全彩色图像处理分为两大类： – ① 分别处理每一分量图像，然后从分别处 理过的分量图像合成彩色图像。 – ② 直接对彩色象素处理。
为了使每一彩色分量处理和基于向量的处理 等同，必须满足2个条件： – ① 处理必须对向量和标量都可用； – ② 对向量每一分量的操作对于其他分量必 须是独立的。
0 R 1 G 1 - 0.34414 B 1 1.772
彩色图像处理
彩色基础 彩色模型 伪彩色处理 全彩色图像处理基础 彩色图像增强
3 伪彩色处理
伪彩色（也称假彩色）图像处理是根据 特定的准则对灰度值赋予彩色的处理。 伪彩色的主要应用是为了人目视观察和 解释一幅图像或序列图像中的灰色目标。
设颜色传感器把数字图像上的一个像素编 码成(R，G，B)，每个分量量化范围为 ［0，255］共256级。 RGB模型可以表示 28×28×28=224=256×256×256=16 777 216≈1670万种颜色。这足以表示自然界 的任一颜色，故又称其为24位真彩色。
RGB24位真彩 色的立方体
b i (1 s ) s cos h r i 1 0 cos(60 h) g 3i ( x y ) 0h 2 3
h h 2 / 3 r i(1 s) s cos h g i 1 cos(600 h) b 3i ( x y )
彩色图像处理
彩色基础 彩色模型 伪彩色处理 全彩色图像处理基础 彩色图像增强
5 彩色图像增强
R,G,B → R’,G’,B’ – R,G,B → H,S,I – 只处理强度分量: I → I’ – H,S,I’ → R’,G’,B’
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5.1 直方图均衡
5.2 平滑
5.3 锐化
肤色检测
YCbCr与RGB之间的对应关系如下：
Y 0.299 Cb - 0.1687 Cr 0.5 0.587 - 0.3313 - 0.4187 R 0 0.5 G 128 - 0.0813 B 128 0.114 1.402 Y - 0.71414 Cb 128 Cr 128 0
R r 255 G g 255 B b 255
YCbCr模型
YCbCr模型充分考虑人眼的视觉特性， 以降低彩色数字图像存储量，是一种适 合于彩色图像压缩的模型。 YCbCr模型与YUV模型一样，由 亮度Y、色差Cb、色差Cr构成。与YUV 模型不同的是，在构造色差信号时，充 分考虑了R、G、B三个分量在视觉感受 中的不同重要性。
色调H、饱和度S 和强度I
H:与光波的波长有关，它 表示人的感官对不同颜色 的感受。
S:表示颜色的纯度，纯光 谱色是完全饱和的，加入 白光会稀释饱和度。饱和 度越大，颜色看起来就会 越鲜艳。 I:对应成像亮度和图像灰 度，是颜色的明亮程度。
HSI模型的建立基于两个重要的事实：
I分量与图像的彩色信息无关； H和S分量与人感受颜色的方式是紧密相联
则对应HSI模型中的H、S、I分量的计算公式为
h 2 g b g b
h [0,2 ]
s 1 3min(r, g , b)
RG B i 3 255 i [0,1]
s [0,1]
式中
(r g ) (r b) 2 arccos 1/ 2 2 (r g ) (r b)(g b)