静态图像处理

2018/11/9
14ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
非相关性压缩
在不同的情况下，人对信号失真的分辨能力是不 一样的。
当观看运动图像时，人对灰度等级和细节的分辨能力 均会降低。 对于图像的细节，人眼的色彩感觉又不太敏感。
当人眼对图像的某种特性的感受性提高时，那么 对图像其他特性的感受性就会降低 。
可以允许图像编码的一些更大的失真，从而达到减小 数据量的目的。 人们采用了自适应技术，可以根据图像的每一局部特 点来决定采样的频率和量化的精度。
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4.1.3 图像的显示和存储
可以用一定长度的二进制数来分别表示色彩的红绿蓝三分 量的强度值。 对于 RGB8:8:8 ，它可以生成的颜色数为 224 种，人眼是很 难分辨出这么多的颜色的。我们通常称这种彩色叫全彩色。 对于一幅具体的图像，它使用的颜色可能远远少于 224种， 这样，我们通常将它用到的颜色做成一个表（调色板）， 在图像的各像素中只记录像素颜色对应的调色板中的颜色 索引号。这种图像存储方式构成的图像我们称为伪彩色 (Pseudo Color) 图像，我们把这种做颜色索引表的过程叫 索引颜色。
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其他影响图像存储的因素
创建图像时，我们可能使用一些图形方法。 为了编辑的方便，我们也需要一些文件格式来支 持各种编辑信息的存储。
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常用的图像文件格式
BMP GIF TIFF PNG JPEG PCX PSD
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相减混色法
在印刷、绘图时，我们的纸张是不会发光的，它 只能反射环境光产生颜色。纸张上的内容产生的 色彩实际上是色彩颜料吸收了环境光中的特定波 长的光而导致的。我们在相减混色法中使用青色 （ Cyan ）、品红（ Magenta ）和黄色（ Yellow ） 作为基色，又叫CMY模型。 在实际中我们在产生黑色时，通常直接用黑色的 颜料，而不是使用三种颜料混合得到。因此我们 的减色模型模型实际上又多了一种颜色黑色 （ Black ）。因此我们又叫减色模型为 CMYK 模 型。
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变换编码
原理 变换编码的基本原理是将原始数据作某种正交变换， 这样原始数据就变换到了另外的一组正交的向量空间， 我们称之为变换域。原来在空间域具有很强相关性的 图像，经过变换之后，相关性被去除了，在变换域我 们对图像进行量化和压缩就达到了减小数据量的目的。 算法 主要成分变换（K-L变换） 傅利叶变换 阿达马变换 哈尔变换 离散余弦变换（DCT变换）
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4.2.2 经典编码技术
预测编码 原理 用像素前值对新的像素值进行预测，并得到实际 信号与预测信号之间的差值。可以想象，图像的 相关性越高，预测的精度也就越高，那么差值也 就越小，如果对差值进行编码，就可以达到减小 比特数的目的。 算法 增量调制（Delta Modulation DM） 差分脉冲调制（Differential Pulse Code Modulation DPCM）
4.1 图像的基本知识
4.1.1 颜色与混色法 4.1.2 彩色空间 4.1.3 图像的显示和存储
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4.1.1 颜色与混色法
视觉特性
与某一单色光相同的彩色视觉，可由具有不同光谱成 分的色光组合所代替。利用这个原理，我们可以由几 个基本的色彩，配出其他的色彩。 人眼的亮暗感觉是相对的。人眼可以在相当宽的一个 亮度范围内工作，但是却不能同时感受到所有的亮度。 利用这一点，我们不需要恢复景物的真实亮度，也能 给人同样的亮度感觉。 人眼可产生色彩浓淡的感觉。通常，如果在颜色中混 入白光，颜色的饱和度就会降低。
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相减混色法混色示意图
黄
绿 黑 青 蓝
红
品红
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4.1.2 彩色空间
RGB彩色空间 F=r(R)+g(G)+b(B) 如果每种颜色以 8 位二进制位来表示，那么可以 表示的色彩为224=1,670 万种颜色，这也就是我 们常说的真彩色。计算机的显示器就是使用 RGB 模型显示颜色的。
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4.2 图像的压缩技术
4.2.1 图像压缩的原理 4.2.2 经典编码技术 4.2.3 第二代图像编码技术
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4.2.1 图像压缩的原理
相关性压缩
在场景不变时，两帧画面之间实际上只有一些细小的 差别 。 在同一帧内，相邻像素之间也具有一定的相关性。 去除图像的相关性，这样就有效减少了图像的冗余， 达到了压缩数据的目的。
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基色原理与混色法
相加混色法 我们的彩色显示器可以发出红绿蓝三种波长的光。 这三种光的不同比例的相加构成了实际的显示器 表示的颜色。我们把这种由基色光按不同比例相 加获得不同色光叫做相加混色法。 红色+绿色=黄色 红色+蓝色=品红 绿色+蓝色=青色 红色+绿色+蓝色=白色
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YUV与RGB的转换关系
亮度公式：Y＝0.3 R + 0.59 G + 0.11B
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HIS彩色空间
H (Hue) 表示颜色的色调，S (Saturation)表示颜色 的饱和度， I (Intensity)表示颜色的亮度。这种表 示法又叫画家表示法。如果S和I都设置为1 （100%），那么改变H值就可以得到不同的纯颜 色，减小S就得到了渗入白色光的效果，而减小I, 颜色就会变暗，相当于加入了黑色。 利用这种彩色空间，我们容易选择需要的颜色。
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YUV和YIQ色彩空间
对于彩色电视系统，通常把彩色图像信号，经分 色、放大、校正后得到RGB三分量，再经过矩阵 变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R－Y、 B－Y即 U 和 V ，最后由发送端将亮度和色差三个 信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这就 是我们常用的YUV色彩空间。 这样做的好处是： Y和色度信号U、V是分离的。 没有U、V分量只有Y分量，那么得到的就是图 像的黑白灰度图。 YUV三个分量在一起就是彩色图像。