第六讲-彩色图像处理复习课程
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数字图像处理第六章
彩色图像锐化（拉普拉斯微分）
RGB图像的 拉普拉斯变换 HSI图像的亮度I分量 图像的拉普拉斯变换 a图像和b图像的
差别图像
图a
图bLeabharlann 图c图c的原因：图a像素的锐化是不同彩色的锐化，而图b仅仅是亮度的 锐化，原彩色分量（色调H和饱和度S）保持不变
（把一幅图像分成多个区域）
基于彩色的图像分割
例： 多 R 光 谱 图 像 B 彩 色 编 码 R
G B 合 成
华盛顿特区的光谱卫星图像 G
近 红 外 近 红 外 代 替 R
木星卫星的伪彩色图像
在复杂图像中对感 兴趣的事物进行可 视化处理
活火山最 近喷出的 物质
第六章 彩色图像处理
彩色图像基础知识 彩色空间 伪彩色图像处理
全彩色图像处理
彩色变换
彩色图像平滑和尖锐化
全彩色图像处理
全彩色图像处理研究分为两大类：
分别处理每一分量图像，然后，合成彩色图像
直接对彩色像素处理：3个颜色分量表示像素
向量。令c代表RGB彩色空间中的任意向量
全彩色图像处理
彩色分量是坐标（x,y)的函数，有MN个这样的向量
对大小为 M N 的图像
彩色变换
彩色变换的简单形式
si Ti r1 , r2 ,..., rn
ri 和 si 是 f x , y 和
变量
g x, y
i 1,2,..., n
在任何点处彩色分量的
T1 , T2 ,...Tn 是一个对
射函数集
ri 操作产生 s i 的变换或彩色映
选择的彩色空间决定n的值，如RGB彩色空间，n=3,
第6章彩色图像处理资料
V=max(红色、蓝色、绿色)；
补充 YUV彩色空间
YUV是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编 码方法(属于PAL) 。
Y为颜色的亮度 U 为色差信号，为红色的浓度偏移量成份 V 为色差信号，为蓝色的浓度偏移量成份 YUV格式有：4∶4∶4 ；4∶2∶2 ；
4∶1∶1 ；4∶2∶0
YUV与RGB间的转换
6.1 彩色基础 p252
将红、绿、蓝的量称为三色值，表示为X,Y,Z， 则一种颜色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
CIE色度图
纯色在色度图边 界上，任何不在 边界上而在色度 图内的点都表示 谱色的混合色；
越靠近等能量点 饱和度越低，等 能量点的饱和度 为0；
Y 0.299 0.587 0.114R
U
0.147
0.289
0.436 G
V 0.615 0.515 0.1 B
R 1 0
1.1398 Y
G 1
0.3946
Hale Waihona Puke 0.5805UB 1 2.032 0.0005V
6.3 伪彩色图像处理
伪彩色(又称假彩色)图像处理是根据特定的 准则对灰度值赋以彩色的处理，即将灰度 图转换为彩色图。
6.2.2 CMY和CMYK模型
CMY模型和RGB模型间的关系：
C 1 R
M
1
G
Y 1 B
RGB三个值已归一化为[0,1]
等量的青色、品红和黄色应该产生黑色。但实 际产生的黑色不够纯正，另外加上价格因素， 引入黑色(打印的主色)，构成CMYK模型。
6.2.2 CMY和CMYK模型
补充 YUV彩色空间
YUV是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编 码方法(属于PAL) 。
Y为颜色的亮度 U 为色差信号，为红色的浓度偏移量成份 V 为色差信号，为蓝色的浓度偏移量成份 YUV格式有：4∶4∶4 ；4∶2∶2 ；
4∶1∶1 ；4∶2∶0
YUV与RGB间的转换
6.1 彩色基础 p252
将红、绿、蓝的量称为三色值，表示为X,Y,Z， 则一种颜色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
CIE色度图
纯色在色度图边 界上，任何不在 边界上而在色度 图内的点都表示 谱色的混合色；
越靠近等能量点 饱和度越低，等 能量点的饱和度 为0；
Y 0.299 0.587 0.114R
U
0.147
0.289
0.436 G
V 0.615 0.515 0.1 B
R 1 0
1.1398 Y
G 1
0.3946
Hale Waihona Puke 0.5805UB 1 2.032 0.0005V
6.3 伪彩色图像处理
伪彩色(又称假彩色)图像处理是根据特定的 准则对灰度值赋以彩色的处理，即将灰度 图转换为彩色图。
6.2.2 CMY和CMYK模型
CMY模型和RGB模型间的关系：
C 1 R
M
1
G
Y 1 B
RGB三个值已归一化为[0,1]
等量的青色、品红和黄色应该产生黑色。但实 际产生的黑色不够纯正，另外加上价格因素， 引入黑色(打印的主色)，构成CMYK模型。
6.2.2 CMY和CMYK模型
第六章彩色图象处理
标准光源 ▪ D光源：更接近生活习惯的白昼平均照明，
1960年规定作为彩电标准光源 ▪ E光源：等能光源, 无法直接产生, 但在光
度测量中往往把测量数据折算成相应的E光 源数据
第六章彩色图象处理
6.2 彩色模型
对不同的应用目的，产生了为其提供最 方便的几种彩色模型。
第六章彩色图象处理
1 RGB 彩色模型
CIE规定了以700nm(红)、546.1nm (绿)、435.8nm (蓝)三个色光为三基 色。又称为物理三基色。
第六章彩色图象处理
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)光学原理解释的色彩的形成
第六章彩色图象处理
电磁波谱与光谱特性
电磁波谱：各种电磁波按波长排列成的图 表
电磁辐射形成电磁波，电磁波的波谱范 围很广
无线电波、微波、红外线、可见光、紫 外线、γ射线和宇宙射线
可见光的波长从380nm～780nm，不同波 长呈现不同的颜色，太阳辐射电磁波波 谱范围主要是可见光
减色法
C=G+B=W-R(减红原色） M=R+B=W-G(减绿原色） Y=R+G=W-B(减蓝原色）
在印刷行业，以色料 减色法为基础的基本 模型为CMY，但是目 前生产不出理想品质 的油墨，所以实用的 模型是CMYK,其中K 是黑色。
第六章彩色图象处理
通常用以区别颜色特性，可以用它的三 个要素表征：色调(Hue)，饱和度 （Saturation)，亮度(Intensity).
❖ CIE（国际照明委员会）在进行大量的彩色测 试实验的基础上提出了一系列的彩色模型用 于对颜色进行描述。
1960年规定作为彩电标准光源 ▪ E光源：等能光源, 无法直接产生, 但在光
度测量中往往把测量数据折算成相应的E光 源数据
第六章彩色图象处理
6.2 彩色模型
对不同的应用目的，产生了为其提供最 方便的几种彩色模型。
第六章彩色图象处理
1 RGB 彩色模型
CIE规定了以700nm(红)、546.1nm (绿)、435.8nm (蓝)三个色光为三基 色。又称为物理三基色。
第六章彩色图象处理
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)光学原理解释的色彩的形成
第六章彩色图象处理
电磁波谱与光谱特性
电磁波谱：各种电磁波按波长排列成的图 表
电磁辐射形成电磁波，电磁波的波谱范 围很广
无线电波、微波、红外线、可见光、紫 外线、γ射线和宇宙射线
可见光的波长从380nm～780nm，不同波 长呈现不同的颜色，太阳辐射电磁波波 谱范围主要是可见光
减色法
C=G+B=W-R(减红原色） M=R+B=W-G(减绿原色） Y=R+G=W-B(减蓝原色）
在印刷行业，以色料 减色法为基础的基本 模型为CMY，但是目 前生产不出理想品质 的油墨，所以实用的 模型是CMYK,其中K 是黑色。
第六章彩色图象处理
通常用以区别颜色特性，可以用它的三 个要素表征：色调(Hue)，饱和度 （Saturation)，亮度(Intensity).
❖ CIE（国际照明委员会）在进行大量的彩色测 试实验的基础上提出了一系列的彩色模型用 于对颜色进行描述。
数字图像处理第六章色彩模型与彩色处理课件
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
在颜料或着色剂中 ，原色的定义是这样 的：
白：减去一种原色 ， 反射或传输另两种 原色。故其原色是： 深红、青、黄。而二 次色是R、G、B。如 图6.4所示。
Chapter 6 Color Image Processing
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.1 RGB彩色模型
下面介绍所谓 全RGB彩色子集。
Chapter 6
Color Image Processing
6.2 彩色模型
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.3 伪彩色处理
6.3 伪彩色处理 给特定的灰度值赋以彩色。伪彩色的 目的是为了人眼观察和解释图像中的目标。
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.1 强度分层
参见图6.18，图像被看成三维函数。
Chapter 6 Color Image Processing
6.3.2 灰度级到 彩色转换
例6.5是一突出 装在行李内的爆炸物 的伪彩色应用。
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.2 灰度级到彩 色转换
例6.5是一突出装 在行李内的爆炸物的伪彩 色应用。
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
彩色图像处理课件
详细描述
色彩映射通过将一种颜色空间的像素值映射到另一种颜色空间，实现图像的颜色转换和调整。在色彩映射过程中， 可以根据需要选择不同的映射函数和算法，以实现不同的颜色转换效果。
03
彩色图像处理应用
艺术创 作
数字绘画
利用彩色图像处理技术， 可以将传统绘画作品转化 为数字形式，进行更方便
的复制、修改和展示。
总结词
专业的图像处理软件，功能强大，适合 专业人士使用。
VS
详细描述
Adobe Photoshop是全球最知名的图像 处理软件之一，拥有丰富的编辑工具和特 效功能，支持各种图像格式和分辨率，可 进行精确的色彩调整和复杂的图层操作。 它还提供了广泛的插件和扩展功能，可与 其他Adobe软件无缝集成，适合专业设 计师和摄影师使用。
GIMP
总结词
免费的开源软件，功能齐全，适合初学者使用。
详细描述
GIMP是一款免费的开源图像处理软件，拥有与Adobe Photoshop相似的功能和工具。它支持各种图 像格式，提供丰富的滤镜和效果，可进行图层编辑、色彩调整、选取和绘画等操作。GIMP还具有良 好的用户界面和可定制性，适合初学者和预算有限的用户使用。
总结词：通过对肤色的调 整，使人像照片的肤色更 加健康、自然。
使用可选颜色工具，调整 红色和黄色通道，以影响 肤色。
详细描述
结合曲线工具，对肤色的 亮部和暗部进行精细调整。
案例三：广告海报的色彩搭配与增强
总结词：通过色彩搭配与增 强，突出广告海报的主题， 吸引观众的注意力。
04
使用饱和度工具，增强主要 色彩的饱和度，突出主题元素。
色彩调整
艺术家可以通过调整图像 的色彩，创造出独特的视 觉效果，丰富艺术作品的
色彩映射通过将一种颜色空间的像素值映射到另一种颜色空间，实现图像的颜色转换和调整。在色彩映射过程中， 可以根据需要选择不同的映射函数和算法，以实现不同的颜色转换效果。
03
彩色图像处理应用
艺术创 作
数字绘画
利用彩色图像处理技术， 可以将传统绘画作品转化 为数字形式，进行更方便
的复制、修改和展示。
总结词
专业的图像处理软件，功能强大，适合 专业人士使用。
VS
详细描述
Adobe Photoshop是全球最知名的图像 处理软件之一，拥有丰富的编辑工具和特 效功能，支持各种图像格式和分辨率，可 进行精确的色彩调整和复杂的图层操作。 它还提供了广泛的插件和扩展功能，可与 其他Adobe软件无缝集成，适合专业设 计师和摄影师使用。
GIMP
总结词
免费的开源软件，功能齐全，适合初学者使用。
详细描述
GIMP是一款免费的开源图像处理软件，拥有与Adobe Photoshop相似的功能和工具。它支持各种图 像格式，提供丰富的滤镜和效果，可进行图层编辑、色彩调整、选取和绘画等操作。GIMP还具有良 好的用户界面和可定制性，适合初学者和预算有限的用户使用。
总结词：通过对肤色的调 整，使人像照片的肤色更 加健康、自然。
使用可选颜色工具，调整 红色和黄色通道，以影响 肤色。
详细描述
结合曲线工具，对肤色的 亮部和暗部进行精细调整。
案例三：广告海报的色彩搭配与增强
总结词：通过色彩搭配与增 强，突出广告海报的主题， 吸引观众的注意力。
04
使用饱和度工具，增强主要 色彩的饱和度，突出主题元素。
色彩调整
艺术家可以通过调整图像 的色彩，创造出独特的视 觉效果，丰富艺术作品的
第六章 彩色图像处理 2
3.彩色分层
作用：突出图像中特殊的彩色区域、从其周围分离出目 标物。
基本思路是：(1)显示感兴趣的颜色以便从背景中把它们 分离出来；(2)像模板那样使用由彩色定义的区域，以便进一 步处理。 最直接的方法沿用灰度分层技术。然而，因为一个彩色 像素是一个n维参量，彩色变换函数比相对应的灰度变换函数 要复杂得多，事实上，所要求的变换比到目前为止考虑的彩 色分量变换也复杂得多。这是因为所有的彩色分层方法都要 求，每个像素变换后的彩色分量是所有n个原始像素彩色分量 的函数。 对一幅彩色图像分层的最简单的方法之一是，把某些感 兴趣区域以外的区域的彩色映射为不突出的自然色。
上图显示了一碗草莓和一个咖啡杯的高分辨率彩色图像。这是从大幅 (4“×5”)彩色负片数字化的图像。 图中的第二行包含原始的CMYK扫描分量图像。在这些图像的每一个 CMYK彩色分量中，白用1表示，黑用0表示。这样，我们看到草莓是由大 量的深红和黄色组成的，因为对应于这两种CMYK分量的图像最亮。黑色 较少并通常限于咖啡和草莓碗中的阴影。 当CMYK图像被转换为RGB时，如图中第三行所示，可以看到草莓包含 大量的红色和很少的绿色与蓝色。 最后一行显示了用式计算出的HSI分量图像。如期望的那样，强度分量 是全彩色原像的单色复现。另外，草莓在彩色方面相对较纯净。它们具有 最高的饱和度或图像中色调被白光稀释得最少。最后注意到说明色度分量 时的某些困难。问题包含这样一些事实：(1)在HSI模型中，0o和360o相遇 处有一个不连续点．(2)色调对于0饱和度没定义(对白、黑和纯灰)。模型 的不连续点多出现在草莓周围，它们用接近白(1)和黑(0)的灰度值描述。 其结果是不希望的高对比灰度级的混合去描述单颜色——红色。
彩色图像处理课件
白平衡
消除由于光照条件不同而 引起的色彩偏差，使得图 像的色彩更加真实自然。
色彩映射
通过建立输入图像和输出 图像之间的映射关系，实 现图像色彩的变换和调整。
色彩分离与合成
将彩色图像分离成不同的 颜色通道进行处理，然后 再合成彩色图像，以实现 色彩平衡的调整。
锐化与去噪
锐化滤波器
联合锐化与去噪
通过增强图像的高频分量来提高图像 的清晰度，使得图像的边缘和细节更 加突出。
混合压缩方法
JPEG压缩
结合有损和无损压缩技术，先通过色彩空间转换和量化进行有损压 缩，再利用预测编码和算术编码进行无损压缩。
渐进式JPEG
一种特殊的JPEG压缩方法，允许图像在下载时由模糊到清晰逐渐显 示。
有损至无损转换
首先应用有损压缩方法减少数据量，然后对压缩后的数据进行无损压 缩以确保数据的完整性。
01
02
03
直方图均衡化
通过拉伸像素强度分布来 增强图像对比度，使得图 像的亮度分布更加均匀。
对比度拉伸
通过线性或非线性的映射 函数，将原始图像的像素 值映射到更宽的范围，从 而增强图像的对比度。
自适应对比度增强
根据图像的局部特征动态 调整对比度增强算法，以 更好地突出图像的细节和 纹理。
色彩平衡调整
素划分为不同的区域。
适用范围
适用于目标和背景灰度差异较大 的图像。
基于边缘的分割
边缘检测
边缘连接
区域划分
利用边缘检测算子（如 Sobel、Canny等）提取
图像中的边缘信息。
将检测到的边缘点连接 起来，形成封闭的边界。
根据边界信息将图像划 分为不同的区域。
适用范围
适用于边缘明显且连续 的图像。
图像处理课件-chapter6讲解
X射线管
准直器
扫描
检测器
测量电路
计算机
CT扫描成像的示意图
1
第一代CT
单个探测器 平移－旋转 并行光光束
(From G. Wang)
1
第二代CT
多个探测器 平移－旋转 小扇形光束
(From G. Wang)
1
第三代CT
多个探测器 平移－旋转 大扇形光束
(From G. Wang)
1
➢ CT一次平移扫描所获得的输出信号
F
u,
vexp
j
2ux
vdudv
F
u,
v
vdv
exp
j
2uxdu
F
u,0exp
j
2uxdu
2
上式表明gy(x)是F(u,0)的傅立叶反变换 。或者说gy(x)的傅立叶变换G(u)与 F(u,0)相同。由此可知，函数f(x,y)在x 轴上投影的傅立叶变换等于f(x,y)的傅立 叶变换在(u,v)平面上沿u轴平面上的切 片。
f x, y
f
x,
y;
d
0
3
➢ 由此可得，用傅立叶变换法重建图像的 步骤如下：
➢ ① 根据式（6.12）或式（6.18）对N个不 同θ方向上投影进行一维傅立叶变换。
➢ ② 在傅立叶变换空间从极坐标向直角坐 标插值。
➢ ③ 利用式（6.15）或离散形式的傅立叶 频谱进行反变换得到重建图像。
3
6.4 卷积逆投影重建
1 f (x, y) e xp[ j2 r(xu yv)]dxdy F (u, v)
G(r, ) F(r cos ,r sin ) F(u,v)
3
上式表明，f(x,y)在一条与x轴夹角为θ， 离开原点距离为r的直线上的投影的傅立 叶变换等于二维傅立叶变换在与u轴成θ 方向上的切片，这就是投影定理，也称 之为切片定理。
《彩色图像处理》课件
人脸识别
02
利用彩色图像处理技术，对人脸图像进行特征提取、比对和分
析，实现人脸识别和身份验证。
指纹识别
03
通过对指纹图像进行彩色图像处理，提取指纹特征，实现指纹
识别和身份验证。
彩色图像处理在广告设计领域的应用
色彩校正
通过对图像进行色彩校正，调整颜色、亮度和对 比度，以达到更好的视觉效果和品牌形象。
数字摄影和艺术创作
利用彩色图像处理技术对数字 摄影作品和艺术作品进行后期 处理和创作。
安全和监控
利用彩色图像处理技术对监控 视频进行分析，如人脸识别、
行为分析等。
彩色图像处理的基本流程
特征提取
从彩色图像中提取出感兴趣的 特征，如边缘、角点等。
增强和变换
对彩色图像的色彩、对比度等 进行增强和变换，以突出某些 特征或改善视觉效果。
图片美化
利用彩色图像处理技术，对图片进行美化处理， 如磨皮、美白、瘦脸等，提高图片质量和观感。
创意设计
通过彩色图像处理技术，实现创意设计和艺术效 果，如动态海报、数字绘画等。
THANKS
谢谢
视频捕捉
将纸质图像扫描成数字格式，转换为彩色图 像。
网络下载
从互联网上下载彩色图像资源。
彩色图像的预处理技术
01
02
03
04
灰度转换
将彩色图像转换为灰度图像， 减少颜色信息，突出图像的明
暗对比。
噪声消除
去除图像中的噪声和干扰，提 高图像的清晰度和质量。
尺寸调整
去雾处理
去除图像中的雾气和阴影，提高图像 的可见度和清晰度。
03
CHAPTER
彩色图像的分割与识别
彩色图像的分割算法
Ch06 彩色图像处理
➢ HSI比HSV更符合视觉特性，但HSV与RGB空间相互转换的计算
更简单
6.2.2 HSI色彩空间与HSV色彩空间
➢ 不同色彩空间各分量图比较
(a)原图
(b)R分量
(c)G分量
(d)B分量
(e)C分量
(f)M分量
(g)Y分量
(c)H分量
(d)S分量
(e)I分量
∗ ∗ ∗
6.2.3 色彩空间
伪色彩图像
➢ 常用于将多个光谱图像合成伪彩色图像
f1
变换T1
g1
hr
f2
.
.
.
.
fk
变换T2
.
.
.
.
变换Tk
g2
gk附加处来自理hghb
g=[ hr ,hg , hb ]
6.3.2 频域滤波伪彩色处理
➢ 首先对灰度图像(, )进行离散傅里叶变换得到(, )
➢ 然后用三个独立的频域滤波器分别对(, )进行滤波
++
= + + /3
其中 = cos−1
0.5[ − +(−)]
(−)2 +(−)(−）
1/2
6.2.2 HSI色彩空间与HSV色彩空间
HSI色彩空间与RGB色彩空间转换
➢ 当、、分量已知时，求、、有：
✓00 ≤ < 1200 时：
• =
➢ 对灰度图像像素值(, )进行三次独立变换，将(, )通过映
射 (=1，2，3)变换为 (, )(=r, g, b)
➢ 每个变换结果做为RGB空间的一个色彩分量
红色变换
f
绿色变换
蓝色变换
gr
更简单
6.2.2 HSI色彩空间与HSV色彩空间
➢ 不同色彩空间各分量图比较
(a)原图
(b)R分量
(c)G分量
(d)B分量
(e)C分量
(f)M分量
(g)Y分量
(c)H分量
(d)S分量
(e)I分量
∗ ∗ ∗
6.2.3 色彩空间
伪色彩图像
➢ 常用于将多个光谱图像合成伪彩色图像
f1
变换T1
g1
hr
f2
.
.
.
.
fk
变换T2
.
.
.
.
变换Tk
g2
gk附加处来自理hghb
g=[ hr ,hg , hb ]
6.3.2 频域滤波伪彩色处理
➢ 首先对灰度图像(, )进行离散傅里叶变换得到(, )
➢ 然后用三个独立的频域滤波器分别对(, )进行滤波
++
= + + /3
其中 = cos−1
0.5[ − +(−)]
(−)2 +(−)(−）
1/2
6.2.2 HSI色彩空间与HSV色彩空间
HSI色彩空间与RGB色彩空间转换
➢ 当、、分量已知时，求、、有：
✓00 ≤ < 1200 时：
• =
➢ 对灰度图像像素值(, )进行三次独立变换，将(, )通过映
射 (=1，2，3)变换为 (, )(=r, g, b)
➢ 每个变换结果做为RGB空间的一个色彩分量
红色变换
f
绿色变换
蓝色变换
gr
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
例3 降雨量的观察
两种基色系统：加色系和减色系统
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。
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。
色色
色
色
色
700nm
人类视觉对红、绿、蓝三种颜色的光最为敏感。从 而构成了三基色假说。
三基色假说(格拉斯曼定律)：
三基色是这样的三种颜色，它们相互独 立，其中任一色均不能由其它二色混合 产生。但它们又是完备的，即其它所有 的颜色都可以由三基色按照不同的比例 混合而得到。
任何颜色均可有RGB产生： C=a(R)+b(G)+c(B)
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 ,, l p 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
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。
(RG)2(RB)G ( B)
HSI → RGB
当 0H12时 0
RI[1cSoc6so(0 H s(H ) )]
BI(1S)
G3IRB
当 12 0H24 时 0
ScoH s(12)0 GI[1 co1s8(0H) ]
RI(1S)
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
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。
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
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)]
三色值系数： x X
X Y Z
y Y X Y Z
z Z X Y Z
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。
品红(255,0,255)
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。
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：
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、彩色基础
紫外光
400nm 435.8nm
可见光区
546.1nm
70绿蓝锥状体的波长吸收系数
光
的
蓝
绿
红
吸
收
率
400 450 500 550 600 650
蓝 紫 蓝蓝 绿 黄黄橙 红 红
紫 蓝 色绿 色 绿色色 橙 色
B3IRG
当 24 0H36 时 0
BI[1Sccoo3sH s0((02H 4))0]
GI(1S)
R3IGB
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
第 六 讲 彩色图像处理
西安电子科技大学机电工程学院 王 义敏
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
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
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
H=60º
H=120º