彩色图像处理-概述.

象
处
理
彩色图像处理-彩色视觉和描述
*人眼把不同频率的电磁波感知为不同颜色。
*随着技术的进步，彩色图像采集设备和处理设备 得到广泛的普及和应用。
*彩色和颜色不同：彩色是除去黑白以外的颜色。
*彩色视觉物理基础：三种不同感受彩色的接收器，
锥Cone细胞。柱Rod细胞？
数 *彩色视觉的生理基础与视觉感知的化学过程有关，
在人的视觉系统中存在着杆状细胞和锥状细
数 胞两种感光细胞。杆状细胞为暗视器官，锥状细 字 胞是明视器官，在照度足够高时起作用， 并能分 图 别辨颜色。锥状细胞将电磁光谱的可见部分分为 象 处 三个波段：红、绿、蓝。由于这个原因，这三种 理 颜色被称为三基色。
彩色图像处理-彩色视觉和描述
蓝 100
绿
转移定律：若C1与C2匹配，C2又与C3匹配，
则C1与C3匹配，即已知 [C2]=[ C1]，
数
[C2]=[ C3]，则 [C1]=[ C3]
字
匹配定律（Grassman定理）：在亮度既不太 高，也不太低的条件下，有三种配色方案：
图
– [C] = 1[C1]+2 [ C2] +3 [ C3]
象
彩色相加定律：若一彩色C1与彩色C2相匹配（同样
数
彩色感觉），而彩色C’1与彩色C’2相混合的彩色匹 配，可以如下表示：
字 图
– [C1]=[ C2]，即C1彩色与C2彩色相匹配；
– 1[C1]+2 [ C2]，即一混合色包含1份的[C1]和2份的 [wenku.baidu.com2]。
象
– 彩色相加定律表示为： – 若 [C1]=[C2]， [C’1]=[C’2]
彩色图像处理-概述
*对彩色的感知是人类视觉系统固有的能力
*随着技术的进步，彩色图像采集设备和处理设备 得到广泛的普及和应用。
*彩色图下述哪个包含比黑白图像更多的信息，建 立彩色表达模型，研究彩色图像处理技术。
数 *彩色图形处理技术分类：
字
伪彩色处理—灰度图像处理转化为彩色图像。
图
真彩色图像处理—彩色图像不同分量处理。
象 具有特别好的区分能力，如果给蓝色分量的比特
处 理
数比红色或绿色少，图像中蓝色区域将出现虚假 轮廓效应
彩色图像处理-彩色视觉和描述
彩色匹配：
任何彩色可以用不多于三个基色配成；
混合色的光亮度等于各分量亮度之和；
人眼不能分解混合彩色的各个分量；
在某一亮度等级上的彩色匹配可适用于较宽的亮度 范围；
际照度委员会(CIE)早在1931年就规定三种基本色的波
长分别为R：700 nm，G：546.1 nm，B： 435.8 nm。
数
【并不是仅仅三种波长可以产生红、绿蓝的感觉；定义
字
三种波长并不表明仅仅三个固定RGB分量可以组成所有
图
颜色】一幅彩色图像的像素值可看作是光强和波长的函
象
数值f(x, y, λ)，但实际使用时，将其看作是一幅普通二
字
并与大脑中神经系统的神经处理过程有关。彩
图
色仅仅存在于眼睛和大脑中。
象 处
*人类色觉-发光光源、发射或透射、人眼、视网 膜细胞、神经信号、神经传导、人脑解释。
理
彩色图像处理-概述
在前面学习灰度图像时，图像的像素值是光强，
即二维空间变量的函数f(x, y)。如果把灰度值看
成是二维空间变量和光谱变量的函数f(x, y, λ)，
理
RGB
彩色图像处理-彩色视觉和描述
色匹配
人类视觉系统和显示设备对不同彩色的不同 敏感度 。在匹配时各个系数值不同，对应
CRT显示器Rec.ITU-R BT.709国际标准规定 CIE亮度：
数
Y709 0.2125 R 0.7154 G 0.072 B
字
图 蓝色对亮度感觉影响最小，但人类视觉对蓝色调
即多光谱图像，也就是通常所说的彩色图像。
数 在计算机上显示一幅彩色图像时，每一个像素
字 图
的颜色是通过三种基本颜色（即红、绿、蓝）
象 合成的，即最常见的RGB颜色模型。要理解颜
处 色模型， 首先应了解人的视觉系统。 理
彩色图像处理-彩色视觉和描述
三基色—三原色（其中任意两种混合不能生成第三 色）。
处 理
维图像， 且每个像素有红、绿、蓝三个灰度值会更直
彩色图像处理-彩色视觉和描述
色匹配
为组成某种颜色所需的红、绿、蓝的量称为3个
刺激量，分别用R、G、B表示。
C rR gG bB
色品值r、g、b（相对色系数）定义如下
数
字
图
r R , g G ,
象
RGB
RGB
处
b B , r g b 1
处
–则
1[C1]+2 [C2]= 1[C’1]+2 [C’2]
理
彩色图像处理-彩色视觉和描述
彩色匹配
彩色相减：当C1、C2混合色与C’1、C’2混合
色相匹配时，若C2与C’2相匹配，则C1和C’1 也匹配，即已知 [C1]+ [ C2]= [C’1]+
[ C’2]，若 [C’2]=[ C2]，则 [C’1]=[ C1]
红
光 吸 收性 %
80
60
40
数
20
字
0
图
400 450 500 550 600 650 700
象
波 长 / n m
处
人类视觉系统三类锥状细胞的光谱敏感曲线
理
彩色图像处理-彩色视觉和描述
根据人眼的结构，所有颜色都可看作是三种基本
颜色——R表示红（Red）、 G表示绿（Green)和B表示蓝
（Blue)按照不同的比例组合而成。为了建立标准，国
– [C] +1[C1]= 2 [ C2] +3 [ C3]
处
– [C] +1[C1] +2 [ C2]= 3 [ C3]
理
彩色图像处理-彩色视觉和描述
颜色是外界光刺激作用于人的视觉器官而产生的 主观感觉。颜色分两大类：非彩色和彩色。非彩色是 指黑色、白色和介于这两者之间深浅不同的灰色， 也
数 称为无色系列。彩色是指除了非彩色以外的各种颜色。 字 颜色有三个基本属性， 分别是色调、 饱和度和亮度。 图 基于这三个基本属性，提出了一种重要的颜色模型 象 处 HSI（Hue、 Saturation、 Intensity）。在HSI颜色模 理 型部分中， 我们将详细介绍这三个基本属性。
彩色图像处理-彩色视觉和描述
Intensity-亮度-与物体的反射率成正比，对应色的明亮 度。
Hue-色调-与混合光谱中主要波长相联系，表示观察者 感受到的主要颜色。白光参入不改变色调。
数 Saturation-饱和度-与一定色调的纯度有关，纯光谱色 字 图 是完全饱和的，白光加入饱和度减少。 象 色度和饱和度合起来成为色度，彩色可以用亮度和色 处 度表示。 理