第六讲 彩色图像处理_PPT幻灯片

例4 行李中爆炸物的检测
行李的X光单色图像 彩色编码图像
例5 木星的伪彩色图像
木星的伪彩色图像
靠近木星的伪彩色图像
红色部分为活火山喷出的物质 周围黄色物质为陈旧的硫沉积物
五、全彩色处理
全彩色处理研究分为两大类：
1、分别处理每一分量图像，再合成彩色图像； 2、直接处理彩色像素。此时像素作为一个向量
例2 焊缝缺陷的检测
焊缝X光的单色图像
彩色编码的图像
在灰度级是已知的前提下，强度分层在可视化方面是简单而 有力的手段。简化工作，降低失误率。
Baidu Nhomakorabea
例3 降雨量的观察
强度与月平均降雨量对应的灰度图像
对强度值赋予颜色
彩色编码图像
南美区域放大图
2、灰度级到彩色转换
灰度级到彩色变换图 灰度级到彩色的变换是基于平滑的非线性函数。
为什么研究彩色图像？
第一、颜色是一个强有力的描绘子： 1、简化目标物的区分和从场景中提取目标 2、目标识别：根据目标的颜色特征。
第二、符合人类视觉的特点（对人工图像分析很重要）
1、可辨别的灰度层次约有四十种 2、对颜色的辨别能力和亮度
-> 光波波长改变1-2nm，人眼即可感觉到 ->人眼同时可辨别几千种不同色彩和亮度的颜色 -> 目标物的颜色变小时，色觉颜色也变，面积小到一定
如粉红色(红+白)欠饱和，纯谱色是全饱和。 色调与饱和度一起成为彩色。
三色值系数： x X
X Y Z
y Y XYZ
z Z XYZ
X、Y、Z分别表示某种颜色中红绿蓝的量，即三色值。
方法二：CIE色度图
三、彩色模型
1、RGB彩色模型（面向硬件）
笛卡尔坐标系中以700nm(红)、546.1nm (绿)、435.8nm (蓝)为三基色。
GI(1S)
R3IG B
注意：300~360之间为非可见
RGB→HSI
RGB分量和与之对应的HIS图像分量
HSI→RGB 色调
蓝绿区域 像素为零
饱和度
强度
青色区域饱 和度减半
白区强度减半 RGB
RGB分量和与之对应的HIS图像分量
四、伪彩色处理
伪彩色处理是根据特定的准则对灰度值赋以彩色的处理， 是区别于真彩色处理和对单色图像赋以彩色的处理。
cR(x,y) R(x,y) c(x,y)cG(x,y)G(x,y)
cB(x,y) B(x,y)
六、彩色变换
1、变换函数 g (x ,y ) T f(x ,y )
g(x,y)：变换后的彩色输出图像 f(x,y)：彩色输入图像 T：在空间邻域（x,y）上对f的操作。 2、彩色变换
si T i(r 1 ,r 2 , ,r n) ri、si：任何点处彩色分量的变量 在RGB、 HIS彩色空间 ，n=3；
一、彩色基础
紫外光
400nm 435.8nm
可见光区
546.1nm
700nm
红外光
780nm
二、颜色的描述
方法一：区别颜色的三特性：亮度、色调和饱和度
亮度：包含无色的强度的概念。主观描述不可测量 色调：光波混合中和主波长有关的属性，观察者接 受的主要颜色。 饱和度：色彩的纯度，纯度高则鲜明，纯度低则黯淡。
紧密相连。
5、HIS色彩空间中可以简化图像分析和处理的工作量
6、HIS和RGB是同一物理量的不同表示方法，因而可以相互 转化
3、RGB和HIS之间的转换 RGB→HSI
I1 3(RGB)
S13m RiG R n, G B (,B)
H2
GB GB
co1s
1 2[R (G )(RB)]
(RG )2(RB)G (B)
应用：人类视觉观察和解释图像中的灰度目标。 伪彩色处理方法：
1、强度分层 2、灰度级到彩色的转换
1、强度分层技术
图像的描述 （x,y, f(x,y)）分层技术总结：
垂直于灰度轴的P个平 面（分为p+1个间隔）的 量级定义为：
l1, l2 ,, lp
0 p L 1
灰度到彩色的幅值关系：
强度分层技术的几何解释
品红(255,0,255)
蓝(0,0,255)
青(0,255,255) 白(255,255,255)
红(255,0,0)
黑(0,0,0)
绿(0,255,0)
黄(255,255,0)
1、CCD直接感知的是RGB三个分量； 2、图像成像、显示、打印等设备的基础。
R:200 G:50 B:120
RGB正方体模型的展开
HSI → RGB
当 0H12 时 0
当 12 0 H24 时 0
GI[1Sccoo1sH s8( (0 1H 2))0]
RI(1S)
B3IRG
RI[1cSoc6so0 ( H sH )()]
BI(1S)
G 3IR B
当 24 0 H36 时 0
BI[1Sccoo3sH s0( (0 2H 4))0]
对切割平面以下部分编码为一种色彩，以上部 分编码为一种色彩，获得一幅两色图像。
f(x,y)ck
f(x,y)Vk
Ck是与强度间隔为Vk的第k级 强度有关的颜色，Vk由l=k-1 和l=k分割平面定义。
例1 强度分层
甲状腺模型及其强度分层图
甲状腺模型的单色图像
强度分为8个彩色的图像
单色灰度图像很难分辨出病变，强度分层图像很容易辨别病变部位。
2、HSI模型
符合人描述和解释颜色的方式。如：红色分为浅红和深红色等
H：色调，I：亮度，S：饱和度
I：亮度
H：色调
S：饱和度
（圆周为1，中心为0）
Note：亮度与色调和饱和度分开；仅分析反应色彩本质的色调和饱 和度，广泛用于计算机视觉、图像检索和视频检索。
HIS模型
色调（H） 的效果示意图
H=0º
程度，颜色变为灰色 -> 目标物的色度相同而背景色度不同，感觉到不同的颜色
-> 一个纯黑白物在特定条件下表现为不同的颜色（Benham黑 白园板）
Note：1、视觉是一种生理和心理现象，其机理在探索中。对彩色(颜色) 的许多结论是建立在实验和理论结果支持的基础上。 2、对彩色图像的处理是基于对其适当的描述方法。
草莓和咖啡杯的全彩色图像
草莓由深红 和黄色组成
草莓包含大量的红色， 绿色和蓝色很少
H=60º
H=120º
H=180º
H=240º
H=300º
HSI模型的优势
1、从人的视觉系统出发，有H、S、I描述色彩
2、相比REG彩色空间模型，更符合人的视觉特点
3、在图像处理和计算机视觉中的大量算法都可在 HIS空间中方便的使用
4、H、S、I可以分开处理而且相互独立 I分量与图像的彩色信息无关；HS分量与人感受颜色的方式