第三章 视觉特性和彩色电视信号

Y
U
V
PAL彩色电视制式中采用YUV模型来表 示彩色图像
YUV
U
信号：0.493（B－Y） V 信号：0.877（R－Y） Y＝0.30R＋0.59G＋0.11B 1、YUV的三个信号相互独立，黑白电视 可以接受彩色电视信号。 2、YUV利用了人眼的特性来降低彩色图 像所需的存储量。
感知亮度，又可感知颜色。 杆状：只能感知Fra Baidu bibliotek度。
视觉的时间域响应
视觉惰性 当一定强度的光，突然作用于视网
膜时，不能在瞬间形成主观亮度感 觉。
彩 色 视 觉
光的三个基本参量 亮度：光作用于人眼引起的明亮程度的
感觉 色调：由吸收和反射，透射特性有关。 例如，某物体在日光下呈现绿色是因为 它反射的光中绿色成分占有优势，而其 它成分被吸收掉了。对于透射光，其色 调则由透射光的波长分布或光谱所决定。
人眼对闪烁频率的响应
请看动画：
视觉的彩色掩蔽效应
3.2图像的颜色基础
3.2.1三基色原理（格拉兹曼法则） 若适当选取三种基色，将它们按不同
的比例进行合成，就可以引起各种不 同的彩色感觉。
合成彩色的亮度由三基色的亮度之
和决定。三基色必须是相互独立的。 相互独立的含义：任何一种基色不 能由其他两种基色混合产生。
这三种颜色是青色(Cyan)、品红
(Magenta)和黄色(Yellow)，通常写成 CMY，称为CMY模型。用这种方法产生 的颜色之所以称为相减色，乃是因为它 减少了为视觉系统识别颜色所需要的反 射 光。
相减混色
3.2.2颜色空间

1、RGB模型
电视机和计算机显示器使用的阴极射线
管(cathode ray tube，CRT)是一个有 源物体。CRT使用3个电子枪分别产生 红(Red)、绿(Green)和蓝(Blue)三种波 长的光，并以各种不同的相对强度综合 起来产生颜色，如图所示。组合这三种 光波以产生特定颜色称为相加混色，称 为RGB相加模型。
3.2.3 彩色空间的线性变换
YUV模型
在PAL彩色电视制式中采用YUV模型来 表示彩色图像。其是Y表示亮度，U，V 用来表示色差，是构成彩色的两个分 量。与此类似，在NTSC彩色电视制式 中使用YIQ模型，其中的Y表示亮度，I， Q是两个彩色分量。
YUV表示法的重要性是它的亮度信号(Y)
2.视觉阈（Visibility Threshold）
人眼刚好分清两个相邻区域的亮度差别。
这与人眼的分辨力有关。 人眼的分辨角：指刚能看出两黑点时， 两黑点对人眼的张角。人眼分辨图像细 节的能力称为分辨力，可用分辨角来衡 量，分辨角的倒数为分辨力。它也反映 了人眼的视力。
3.掩蔽效应（Masking）

背景亮度变化越剧烈，人眼的对比度灵敏度 越低。
空间频率与视觉的空间频率响应

空间频率：在单位空间距离内，周期变化的次 数。 表示亮度信号在X方向上的空间频率。 表示亮度信号在角度向上的空间频率。


涉及观察距离的空间频率
3.1.1亮度、彩色
光敏细胞按形状分：锥状和杆状细胞。
锥状：分布在视网膜的中心部分。既能
3.3
NTSC
彩色电视信号
3.3.1彩色电视制式
(National Television Committee) PAL (Phase Alternative Line) SECAM ( Sequential Coleur Avec Memoire)
空间频率与时间频率的转换
3.3.3
第三章
视觉特性和彩色电视信号
3.1人眼的视觉特性
1.图像的对比度 对比度：指光源或发光面的最大亮度与最小 亮度之比值。用下式表示


亮度层次：指画面最大亮度和最小亮度之间 可分辨的亮度级差数，也称灰度层次 .亮度 层次是图像质量的重要参数。亮度层次多， 图像显得明暗层次丰富，柔和细腻；亮度层 次少，图像会显得单调生硬。
基于以上事实，有人提出了一种假设，
认为视网膜上的视锥细胞有三种类型， 即红视谁细胞、绿视锥细胞和蓝视锥细 胞。黄光既能激励红视锥细胞，又能激 励绿视锥细胞。由此可推论，当红光和 绿光同时到达视网膜时，这两种视锥细 胞同时受到激励，所造成的视觉效果与 单色黄光没有区别 。
不同比例的三基色光相加得到彩色称为
行扫描频率：
设n为扫描线数
所以有：
电视水平宽（w）所能分辨的线数。 由于一周对应峰值黑白，所以有2条。 则
和色度信号(U、V)是相互独立的，也就 是Y信号分量构成的黑白灰度图与用U、 V信号构成的另外两幅单色图是相互独 立的。
由于Y、U、V是独立的，所以可以对这
些单色图分别进行编码。采用YUV模型 的优点之一是亮度信号和色差信号是分 离的，容易使彩色电视系统与只对亮度 敏感的黑白电视机亮度信号兼容。
饱和度：彩色光所程彩色的深浅程度
（浓度）。对于同一色调的彩色光，其 饱和度越高，颜色就越深， 或越纯 ； 而饱和度越小，颜色 就越浅 ，或纯度 越低。
高饱和度的
彩色光可因 掺入白光而降 低纯度或变浅，变成低饱和度的色光。 因而饱和度是色光纯度的反映。 100%饱和度的色光就代表完全没有混 入白光阴纯色光。色调与饱和度又合称 为色度，它即说明彩色光的颜色类别， 又说明颜色的深浅程度。
相加混色，其规律为： 红＋绿＝黄 红＋蓝＝紫 蓝＋绿＝青 红＋蓝＋绿＝白
C＝R×％＋G×％ ＋B×％

此为相加混色
CMYK模型 （相减混色）
用彩色墨水或颜料进行混合，这样得到
的颜色称为相减色。在理论上说，任何 一种颜色都可以用三种基本颜料按一定 比例混合得到。 用途：相减混色主要用于美术、印刷、 纺织等。

逐行和隔行扫描
1.逐行扫描
(a) 仅有水平扫描时的基线 及与之相对应的波形 (b) 仅有垂直扫描时的基线 及与之相对应的波形
请看动画
隔行扫描 (a) 奇数场； (b) 偶数场； (c) 嵌套后的一帧图像
3.3.4

电视信号带宽
场频
f fv 每秒传送 f
幅图像，有： v
f
＝2 f f