彩色图像处理

)
]
B I (1 S) 3
G 3I R B
二、HSI 色系
2. HSI到RGB的转换 2） 当120 H 240 时
G
I 3
[1
S cos(H cos(180
120 H
) )
]
R I (1 S) 3
B 3I R G
二、HSI 色系
2. HSI到RGB的转换
3）
当240 H 300 时
第七章 彩色图像
一、彩色的描述原理：
可视光区的波长在400nm~700nm，当光 谱采样限制到三个人类视觉系统敏感的红、 绿、蓝光波段时，对这三个光谱带的光能量 进行采样，就可以得到一幅彩色图像。
紫外光
400nm
435.8nm
可见光区
546.1nm
700nm
红外光
780nm
第七章 彩色图像
二、感兴趣的范围： 红外区、可见光区一直到紫外光区。
图中将物体分离出来。这种现象称为颜色 扩散。
一、彩色补偿
2. 彩色补偿算法
1） 在画面上找到主观视觉看是纯红、绿、蓝的三个点。 （如果可以根据硬件知道频段的覆盖则无须这样做）。
p1 (R1, G1, B1) 它们的理想值为： p1* (R*,0,0)
p2 (R2 ,G2 , B2 )
p2* (0, G*,0)
一、彩色补偿
3）构造变换矩阵
将所取到的三个点的GRB值分别如下所示构成彩色补 偿前及补偿后的两个矩阵A1和A2。
R1 R2 R3
A1 G1
G2
G3
B1 B2 B3
R* 0 0
A2
0
G*
0
0 0 B*
一、 彩色补偿
4）进行彩色补偿
设
Rs ( x, y) S ( x, y) Gs ( x, y)
1. 问题的提出： 当一幅彩色图像数字化后，在显示时颜色 经常看起来有些不正常。这是因为色通道 的不同敏感度、增光因子、偏移量等原因 导致。称之为三基色不平衡。将其校正的 过程就是彩色平衡。
二、彩色平衡
2. 彩色平衡算法：
1）从画面中选出两点颜色为灰色的点，设为：
F1 (R1, G1, B1) F2 (R2 , G2 , B2 )
Cr 2(1 0.299)(R Y )
四、YCbCr色系
2. YCbCr到RGB的转换
k 1 r 2(10.299)
k 1 b 2(10.114)
R Y kr Cr
B Y kb Cb
G Y 0.299 / 0.587 * krCr 0.114 / 0.587 * kbCb
五、CMYK色系
B
I 3
[1
S cos(H 240 cos(300 H
)] )
G I (1 S) 3
R 3I G B
三、YUV电视信号表色系
在这种表色系统中 Y：亮度；U，V：色差信号。 目的是为了可以与黑白电视兼容。
电视信号在发射时，转换成YUV形式，接 受时再还原成RGB三基色信号，由显像管 显示。
象的组合体，先分别单独处理，再将结果 合成 (2) 将一幅彩色图象中的每个象素看 作具有三个属性值，即属性现在为一个矢 量，利用对矢量的表达方法进行处理
一、彩色补偿
1. 问题的提出： 在某些应用中，目标是分离出主要或
完全是颜色不同的各种类型的物体。 由于常用的彩色图像设备具有较宽而
且相互覆盖的光谱敏感区，加上待拍摄图 像的染色是变化的，所以很难在三个分量
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彩色图像灰度级校正处理示例
彩色图像灰度级校正处理示例
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基于色差压缩的效果图
原图
基于YCrCb 压缩图
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基于YUV 压缩图
彩色补偿效果图
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彩色补偿的作用示意图
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彩色平衡效果图
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饱和度效果示意图
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色度效果示意图
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亮度效果示意图
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红点顺时针移动的效果
返回
红点逆时针移动的效果
返回
红点上、下移动的效果
返回
红点向圆心方向移动的效果
CMYK是一种减色系统，主要用于彩色 打印或颜料调色中。
从CMY到RGB的转换为
R 1C G 1 M
B 1Y
7.2 彩色图像处理
在灰度图像处理中我们讨论了灰度级 的修正，图像的平滑滤波，图像的锐 化处理等方法，在彩色图像中仍旧需 要也可以进行这些处理。
7.2 彩色图像处理
两种处理策略 (1) 将一幅彩色图象看作三幅分量图
二、 HSI色系
I： 表示光照强度或称为亮度，它确定了像 素的整体亮度，而不管其颜色是什么。
二、 HSI色系
H：表示色度，由角度表示。反映了该颜色最接近 什么样的光谱波长（既彩虹中的那种颜色）0o 为红色，120o为绿色，240o为蓝色。0 o到240o 覆盖了所有可见光谱的颜色，240o到300o是人 眼可见的非光谱色（紫色）。
二、彩色平衡
2) 设以G分量为基准，匹配R和B分量，则：
F1 (R1, G1, B1) F2 (R2 , G2 , B2 )
F1* (G1, G1, G1) F2* (G2 , G2 , G2 )
三、彩色平衡
3) 由
R1* k1* R1 k 2 R2* k1* R2 k 2
B1* l1* B1 l2 B2* l1* B2 l2
1. RGB到HSI的转换：
I 1 (R G B) 3
S 1 3min(R,G,B) RGB
H
2
GB GB
cos1
1 2
[(R
G)
(
R
B)]
(R G)2 (R B)(G B)
二、HSI 色系
2. HSI到RGB的转换
1） 当0 H 120 时
R
I 3
[1
S cos(H ) cos(60 H
二、HSI色系
S：表示饱和度，饱和度参数是色环的原点 到彩色点Fra Baidu bibliotek半径长度。在环的外围圆周是 纯的或称饱和的颜色，其饱和度值为1。在 中心是中性（灰）影调，即饱和度为0。
二、HSI色系
白
S
I
黑
思考问题：在这个圆柱体上，红色的点顺（逆）时 针旋转会变成什么样？上下移动呢？向圆心方向移 动呢？
二、HSI 色系
三、多光谱图像： 光谱采样不限于三个波段，即为多光谱图 像。其研究课题最多的是在遥感领域。
7.1 几种常用的表色系统
前面我们已经提到，当在三基 色光波段的光谱采样时，可以形成 彩色图像。但是为了不同的研究目 的，便产生了为其提供最方便的几 种彩色描述方法。
一、RGB色系
国际照明委员会（CIE） 规定以 700nm(红)、546.1nm (绿)、435.8nm (蓝)三个色光为三基色。又称为物理 三基色。自然界的所有颜色都可以通 过选用这三基色按不同比例混合而成。
p3 (R3, G3, B3 )
p3* (0,0, B*)
一、 彩色补偿
2）计算R*,G*,B*的值 考虑到彩色补偿之后图像的亮度不变，对 R*,G*,B*的计算如下：
R* 0.30 R1 0.59 G1 0.11 B1 G* 0.30 R2 0.59 G2 0.11 B2 B* 0.30 R3 0.59 G3 0.11 B3
Bs ( x, y)
RF ( x, y) F ( x, y) GF (x, y)
BF ( x, y)
分别为新、旧图像的像素值，则：
S (x, y) C 1 * F ( x, y)
其中：
C A1 * A21
一、 彩色补偿
3. 彩色补偿的作用：
可以通过不同的颜色通道提取不同的目标物。
二、 彩色平衡
三、YUV电视信号表色系
1. RGB到YUV的转换
Y 0.299R 0.587G 0.114B
U BY
V RY
三、YUV电视信号表色系
2、 YUV到RGB的转换
R Y V
G Y 0.192U 0.509V
B Y U
四、YCbCr色系
这是常用于彩色图像压缩时的一种表 色系统。
Y:
代表亮度；
Cb、Cr：代表色差。
四、YCbCr色系
与YUV表色系统不同的是它充分 考虑了色彩组成时RGB三色的重要因 素。 YUV考虑的是简单，YCbCr考虑 的是压缩时可以充分取出冗余量。
四、YCbCr色系
1. RGB到YCbCr的转换
Y 0.299R 0.587G 0.114B
Cb 2(1 0.114 )(B Y )
求出：k1和k2 求出：l1和l2
二、彩色平衡
4) 用
R(x, y)* k1* R(x, y) k 2 B(x, y)* l1* B(x, y) l2 G(x, y)* G(x, y)
得到的图像就是彩色平衡后的图像。
7.3 用彩色信息进行图像识别
对灰度图像： 灰度跳变的视觉反
映是边界的存在。 对彩色图像： 颜色跳变的视觉反
映是边界的存在。
作 业 (共1题)
1. 假设你数字化一个测试目标，它有4个由黑到白亮度 等间隔的灰度条。4个条的平均HSI值[H,S,I]为: [0, 0.25, 23], [101,0.16,144], [199,0.192,300], [300,0.083,416]。 在HIS空间上画出这4个点，这4个条分别表现为什么 颜色？这个数字化仪是否彩色平衡？如果没有，请问 哪个颜色通道最敏感？哪个颜色通道最不敏感？
一、RGB色系
品红(255,0,255)
蓝(0,0,255)
青(0,255,255) 白(255,255,255)
红(255,0,0)
R:200 G:50 B:120
黑(0,0,0)
绿(0,255,0)
黄(255,255,0)
二、 HSI色系
这种彩色系统格式的设计反映了人 类观察彩色的方式。如：红色又分为浅 红和深红色等等。