数字图像处理_第六章_色彩模型与彩色处理
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6.4 全彩色图像处理基础
6.4 全彩色图像处理基础
全彩色图像处理分为 （1）处理每一分量，然后合成 （2）直接对彩色处理 全彩色至少有3个分量。
原则上前边的灰度处理可移植到彩色，而对每一 分量进行处理。
令c代表RGＢ彩色空间中的任意向量：
cR R ccGG
cB B
cR(x,y) R(x,y) c(x,y)cG(x,y)G(x,y)
6.2.3 HIS彩色模型
图6.15是三个对应于RGB立方体的图像的HSI值 。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩色 模型
图6.16是RGB 及其二次色给出的图 像，而（b）,（c）, （d）为其色调、饮 和度和弱度图像。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩 色模型
我们用六 边形来表示色调和 饱和度。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩 色模型
我们用六边 形来表示色调和饱 和度。
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。
数字图像处理
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。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.2 灰度级到彩色转换
另一种更加通用的灰度级到彩色的转换是对输入灰度 级必行3个独立的处理，得到3个结果→红，绿，蓝通道。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.1 强度分层
灰度→彩色实例：
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.1 强度 分层
灰度→彩色 实例： 焊接实例
数字图像处理
6.3.1 强度 分层
灰度→彩色 实例：
用颜色突出降 雨水平
Chapter 6
Color Image Processing
RG B I 1 (R G B)
3 如 果 R G B [ 0 , 1 ]， 则 ： H S I [ 0 , 1 ]
数字图像处理
Chapter 6
Color Image Processing
6.2.3 HIS彩色模型
从HIS到RGB的转换
6.2 彩色模型
RG扇 形 ： （0 H 120 ）
令 [0, L
1]
为灰度级：l0
黑色，lL
白色
1
灰度轴定义P个平面 l1, l2 lP
0 P L 1共分成P＋1个间隔。
v1, v2
vP
，则
1
f ( x, u) ck f ( x, u) Vk ck : 是与强度间隔Vk相关的颜色。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2.3 HIS彩色模型
在图中，白（1，1，1），黑（0，0，0），其连线 是垂直的。经过一彩色点，作⊥该连线的平面，则该平面 与垂直连线的交点位置即是强度值。强度轴上的饱和度是0 ，其上全部是灰度点。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩色模型
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
人眼的锥状细胞负责彩色传感的，大眼 的6~7百万个锥状细胞分三类：
红：65%， 绿：33%， 蓝：2%。 P226图6.3为人眼对的吸取实验。
数字图像处理
人眼的锥状
细胞负责彩色传感 的，大眼的6~7百万 个锥状细胞分三类 ：
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
图6.6的三角形是 KGB监视器产生的颜 色范围，不规则区域 是彩色打印机的彩色 域。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2 彩色模型
亦彩色空间或彩色系统。最通用的就是 RGB模型（用于如摄像机等）。
)
B 3I (R G )
BR扇 形 ： （240 H 360 ） 首 先 H = H -240 o 然 后 ： G =I（1-S ）
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B
I
1
S cos cos(60
H H
)
R 3I (G B)
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
在图6.12中，连接白、青、黑三点组成一平面，则该平 面（三角形）点有相的色调，理由是：三角形内任一点的颜色 均为由顶点来得出，而黑白点不改变色调。旋转这个平面可以 得到不同的色调，该平面与立方体的横截面决定的边界不是呈 三角形就是六边形。这样我们可以用六边形来表示色调和饱和 度。具体参见下页图所示：
在[0，1]内给出
B =I（1-S ）
HSI→RGN 分三个区域（相隔
120°）
R
I
1
S cos H cos(60 H
)
G 3I (R B)
G B扇 形 ： （120 H 240 ） 首 先 H = H -120 o 然 后 ： R = I（1-S ）
G
I
1
S cos H cos(60 H
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩 色模型
图6.17为简 单的HSI图像处理 的图像。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
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。
大家好
1
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
图像中应用彩色主要是因为：（1）简化 区分目标；（2）人眼可以辨别几千种颜色色调 和亮度，而对灰度辨别仅几十种，进行人工图 像分析，彩色图像处理可分为2个主要领域:全 彩色、伪彩色。
原则上讲，前面各章的灰度处理方法均 可直接用于彩色处理。
红：65%， 绿：33%， 蓝：2%。
图6.3为人眼 对的吸取实验。
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
CIE（国际照明委员 会）规定了如下三种波为主 原色：蓝：435.8nm，绿： 546.1nm，红：700nm。
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。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
通常区分颜色的特征是亮度 ，色调和饱和度。
亮度：明亮程度。
红色，只是一个带，而不 是单一一个波长
绿蓝也是一样。 原色相加→二次色 R+B=深红=红+蓝 G+B=表色=绿+蓝 R+G=黄=红+绿 R+G+B可得白色，或一个 二次色与其，补色→白光， 如图6.4(a)
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
r2 G 分 量
r3 B 分 量
数字图像处理
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。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.1 强度分层
可以简单地按如下方式来把灰度→彩色
颜色的
另一种表示方 法用CIE色度 图。
该图以
（红），（绿 ）函数表示颜 色组成而。
如图6.5所 示
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础 图中边界上的颜色为 纯色，内部的表示混和色。 等能量点→白，等能量点的 饱和度为0。 规律：连接任意两点 的直线所定义的不同颜色， 均可由这两类颜色相加得到 同样，从等能量点到边界上 任一点的连线，可以定义特 定谱色的所有色调。还可以 扩展到三种颜色，图中任何 三点连成一三角形，内部所 有颜色均可用三个顶点色来 混合形成。
CMY（青，深红，黄）、CMYK（青 ，深红，黄，黑）是针对彩色打印机，而HIS （色调，饱和度，亮度）更符合人描述颜色， 也适合本书给出的灰度处理技术。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.1 RGB彩色 模型
为方便，假定 所有颜色都归一化。 如果每一分量用8比 特表示，共有24 称 为全彩色。例6.1（ P230）介绍了彩色平 面的概念。
数字图像处理
Chapter 6
Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩色模型
从RGB到HIS的彩色转换
BG
H
3
6
0
B G
arccos
1 (R G ) (R B )
2
1
( R
G
)2
(R
G
)(R
B
)
2
S 1 3 m in(R ,G , B )
6.3 伪彩色处理
6.3.2 灰度级到彩 色转换
例6.6为多光谱彩 色编码。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.2 灰度级 到彩色转换
例6.6为多 光谱彩色编码。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
色调：光波混合中，与主波长相 关的属性，指观察的主要颜色。
饱和度：纯色+白色多少 色调+饱和度→色度，即颜色用 色度和亮度来表征。 形成任何特殊颜色需要R，G，B ，叫三色值，分别用X，Y，Z，表 示。 一种颜色由三色值系数定义：
x
X
X Y Z
y
Y
X Y Z
z
Z
X Y Z
X Y Z 1
数字图像处理
数字图像处理
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。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.2 CMY和CMYK模型
等量的青，深红，黄产生黑色。而实际 中，组合产生的黑色不纯，为产生真正的黑色， 加入第四种颜色——黑色。
即CMYK模型（四色打印）
C 1 R M 1 G(归一化为1） Y 1 B
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
彩色可见光：400~700nm，我们可以用3 个基本量来描述光源的质量：
radiance（辐射度 辐射通量）：W总能量 luminace（光通量）：可见光 brightness（亮度）：主观描述
数字图像处理
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩色模型
上述模型中适应人眼。这里介绍的HIS彩色模型恰 好能满足这个要求。
H：色调， S：饱和度， I：亮度 H+S表示了彩色信息。 下面说明HSI可以从RGB信息中得来的。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
cB(x,y) B(x,y)
数字图像处理
Chapter 6
Color Image Processing
6.5 彩色变换
6.5 彩色变换
6.5.1 公式 g(x,y)Tf(x,y)
：类似于基本灰度变换过程。
Si Ti(r1,r2 rn) i1,2 n
举 例 RGB空 间 ， 则 n＝ 3，
f(x,y) g(x,y) T1,T2 Tn r1 R 分 量
6.4 全彩色图像处理基础
全彩色图像处理分为 （1）处理每一分量，然后合成 （2）直接对彩色处理 全彩色至少有3个分量。
原则上前边的灰度处理可移植到彩色，而对每一 分量进行处理。
令c代表RGＢ彩色空间中的任意向量：
cR R ccGG
cB B
cR(x,y) R(x,y) c(x,y)cG(x,y)G(x,y)
6.2.3 HIS彩色模型
图6.15是三个对应于RGB立方体的图像的HSI值 。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩色 模型
图6.16是RGB 及其二次色给出的图 像，而（b）,（c）, （d）为其色调、饮 和度和弱度图像。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩 色模型
我们用六 边形来表示色调和 饱和度。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩 色模型
我们用六边 形来表示色调和饱 和度。
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。
数字图像处理
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。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.2 灰度级到彩色转换
另一种更加通用的灰度级到彩色的转换是对输入灰度 级必行3个独立的处理，得到3个结果→红，绿，蓝通道。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.1 强度分层
灰度→彩色实例：
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.1 强度 分层
灰度→彩色 实例： 焊接实例
数字图像处理
6.3.1 强度 分层
灰度→彩色 实例：
用颜色突出降 雨水平
Chapter 6
Color Image Processing
RG B I 1 (R G B)
3 如 果 R G B [ 0 , 1 ]， 则 ： H S I [ 0 , 1 ]
数字图像处理
Chapter 6
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6.2.3 HIS彩色模型
从HIS到RGB的转换
6.2 彩色模型
RG扇 形 ： （0 H 120 ）
令 [0, L
1]
为灰度级：l0
黑色，lL
白色
1
灰度轴定义P个平面 l1, l2 lP
0 P L 1共分成P＋1个间隔。
v1, v2
vP
，则
1
f ( x, u) ck f ( x, u) Vk ck : 是与强度间隔Vk相关的颜色。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2.3 HIS彩色模型
在图中，白（1，1，1），黑（0，0，0），其连线 是垂直的。经过一彩色点，作⊥该连线的平面，则该平面 与垂直连线的交点位置即是强度值。强度轴上的饱和度是0 ，其上全部是灰度点。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩色模型
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
人眼的锥状细胞负责彩色传感的，大眼 的6~7百万个锥状细胞分三类：
红：65%， 绿：33%， 蓝：2%。 P226图6.3为人眼对的吸取实验。
数字图像处理
人眼的锥状
细胞负责彩色传感 的，大眼的6~7百万 个锥状细胞分三类 ：
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
图6.6的三角形是 KGB监视器产生的颜 色范围，不规则区域 是彩色打印机的彩色 域。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2 彩色模型
亦彩色空间或彩色系统。最通用的就是 RGB模型（用于如摄像机等）。
)
B 3I (R G )
BR扇 形 ： （240 H 360 ） 首 先 H = H -240 o 然 后 ： G =I（1-S ）
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B
I
1
S cos cos(60
H H
)
R 3I (G B)
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
在图6.12中，连接白、青、黑三点组成一平面，则该平 面（三角形）点有相的色调，理由是：三角形内任一点的颜色 均为由顶点来得出，而黑白点不改变色调。旋转这个平面可以 得到不同的色调，该平面与立方体的横截面决定的边界不是呈 三角形就是六边形。这样我们可以用六边形来表示色调和饱和 度。具体参见下页图所示：
在[0，1]内给出
B =I（1-S ）
HSI→RGN 分三个区域（相隔
120°）
R
I
1
S cos H cos(60 H
)
G 3I (R B)
G B扇 形 ： （120 H 240 ） 首 先 H = H -120 o 然 后 ： R = I（1-S ）
G
I
1
S cos H cos(60 H
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6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩 色模型
图6.17为简 单的HSI图像处理 的图像。
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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。
大家好
1
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
图像中应用彩色主要是因为：（1）简化 区分目标；（2）人眼可以辨别几千种颜色色调 和亮度，而对灰度辨别仅几十种，进行人工图 像分析，彩色图像处理可分为2个主要领域:全 彩色、伪彩色。
原则上讲，前面各章的灰度处理方法均 可直接用于彩色处理。
红：65%， 绿：33%， 蓝：2%。
图6.3为人眼 对的吸取实验。
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
数字图像处理
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6.1 彩色基础
CIE（国际照明委员 会）规定了如下三种波为主 原色：蓝：435.8nm，绿： 546.1nm，红：700nm。
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。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
通常区分颜色的特征是亮度 ，色调和饱和度。
亮度：明亮程度。
红色，只是一个带，而不 是单一一个波长
绿蓝也是一样。 原色相加→二次色 R+B=深红=红+蓝 G+B=表色=绿+蓝 R+G=黄=红+绿 R+G+B可得白色，或一个 二次色与其，补色→白光， 如图6.4(a)
数字图像处理
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6.1 彩色基础
r2 G 分 量
r3 B 分 量
数字图像处理
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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。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.3 伪彩色处理
6.3.1 强度分层
可以简单地按如下方式来把灰度→彩色
颜色的
另一种表示方 法用CIE色度 图。
该图以
（红），（绿 ）函数表示颜 色组成而。
如图6.5所 示
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.1 彩色基础 图中边界上的颜色为 纯色，内部的表示混和色。 等能量点→白，等能量点的 饱和度为0。 规律：连接任意两点 的直线所定义的不同颜色， 均可由这两类颜色相加得到 同样，从等能量点到边界上 任一点的连线，可以定义特 定谱色的所有色调。还可以 扩展到三种颜色，图中任何 三点连成一三角形，内部所 有颜色均可用三个顶点色来 混合形成。
CMY（青，深红，黄）、CMYK（青 ，深红，黄，黑）是针对彩色打印机，而HIS （色调，饱和度，亮度）更符合人描述颜色， 也适合本书给出的灰度处理技术。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.1 RGB彩色 模型
为方便，假定 所有颜色都归一化。 如果每一分量用8比 特表示，共有24 称 为全彩色。例6.1（ P230）介绍了彩色平 面的概念。
数字图像处理
Chapter 6
Color Image Processing
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩色模型
从RGB到HIS的彩色转换
BG
H
3
6
0
B G
arccos
1 (R G ) (R B )
2
1
( R
G
)2
(R
G
)(R
B
)
2
S 1 3 m in(R ,G , B )
6.3 伪彩色处理
6.3.2 灰度级到彩 色转换
例6.6为多光谱彩 色编码。
数字图像处理
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6.3 伪彩色处理
6.3.2 灰度级 到彩色转换
例6.6为多 光谱彩色编码。
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
色调：光波混合中，与主波长相 关的属性，指观察的主要颜色。
饱和度：纯色+白色多少 色调+饱和度→色度，即颜色用 色度和亮度来表征。 形成任何特殊颜色需要R，G，B ，叫三色值，分别用X，Y，Z，表 示。 一种颜色由三色值系数定义：
x
X
X Y Z
y
Y
X Y Z
z
Z
X Y Z
X Y Z 1
数字图像处理
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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。
数字图像处理
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6.2 彩色模型
数字图像处理
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6.2 彩色模型
6.2.2 CMY和CMYK模型
等量的青，深红，黄产生黑色。而实际 中，组合产生的黑色不纯，为产生真正的黑色， 加入第四种颜色——黑色。
即CMYK模型（四色打印）
C 1 R M 1 G(归一化为1） Y 1 B
数字图像处理
Chapter 6 Color Image Processing
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6.1 彩色基础
彩色可见光：400~700nm，我们可以用3 个基本量来描述光源的质量：
radiance（辐射度 辐射通量）：W总能量 luminace（光通量）：可见光 brightness（亮度）：主观描述
数字图像处理
6.2 彩色模型
6.2.3 HIS彩色模型
上述模型中适应人眼。这里介绍的HIS彩色模型恰 好能满足这个要求。
H：色调， S：饱和度， I：亮度 H+S表示了彩色信息。 下面说明HSI可以从RGB信息中得来的。
数字图像处理
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6.2 彩色模型
cB(x,y) B(x,y)
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6.5 彩色变换
6.5 彩色变换
6.5.1 公式 g(x,y)Tf(x,y)
：类似于基本灰度变换过程。
Si Ti(r1,r2 rn) i1,2 n
举 例 RGB空 间 ， 则 n＝ 3，
f(x,y) g(x,y) T1,T2 Tn r1 R 分 量