CH07 彩色图象处理.ppt

,章毓晋,(,TH-EE-IE),第,*,页,第,7,讲,第,7,章 彩色,图象处理,7,.1,彩色视觉和描述,7,.2,彩色模型,7,.3,伪彩色增强,7,.4,真彩色处理,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.1,彩色视觉,和描述,颜色知觉,7.1.1,彩色视觉基础,7.1.2,三基色与色匹配,7.1.3,色度图,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.1.1,彩色视觉基础,彩色和颜色,颜色可分为无彩色和有彩色两大类,无彩色指白色、黑色和各种深浅程度不同的灰色,能够同样吸收所有波长光的表面看起来是灰色的，反射的光多显浅灰色，反射的光少显深灰色,以白色为一端，通过一系列从浅到深排列的各种灰色，到达另一端的黑色，这些灰色可以组成一个黑白系列,！彩色指除去上述黑白系列以外的各种颜色,！通常所说的颜色一般多指彩色,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.1.2,三基色与色匹配,三种基本色：,红（,R,，red,）：,700 nm,绿（,G,，green,）：,546.1 nm,蓝（,B,，blue,）：,435.8 nm,三种,补色,：,品红（,M,，magenta,，,即红加蓝）,蓝绿（,C,，cyan，,即绿加蓝）,黄（,Y,，yellow，,即红加绿）,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.1.2,三基色与色匹配,三,种感受器：,反应曲线：分布较宽，互相重叠,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.1.2,三基色与色匹配,三色混合/匹配,：,相加配对：,C,rR,+,gG,+,bB,R,，,G,，,B,：三原色,r,，,g,，,b,：比例系数，,r+g+b,=1,仅相加不能配对时：,C,rR,+,gG,bB,bB,+,C,rR,+,gG,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.1.2,三基色与色匹配,国际照度委员会,CIE,设定的彩色,R,，,G,，,B,章毓晋,(,TH-EE-IE),彩色的三种基本特性量：,辉度：与物体的反射率成正比,色调：与光谱中光的波长相联系,饱和度：与一定色调光的纯度有关,色调和饱和度合起来称为色度,彩色可用辉度和色度共同表示,7.1.3,色度图,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.1.3,色度图,设每种刺激量的比例系数为,x,，,y,，,z,，,则有,C,=,xX,+,yY,+,zZ,三,个,色系数,（归一化）：,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.1.3,色度图,色度图：,(舌形图),借助于已,归一化,的,三,个色系数,x,X,y,Y,z,=1,(,x+y,),章毓晋,(,TH-EE-IE),7.1.3,色度图,在色度图中：,(1),每点都对应一种颜色,(2),边界上的点代表纯颜色，中心点处纯度为零,(3),连接任两端点的直线上的各点表示将这两端点所代表的颜色相加可组成的一种颜色,(4),过,C,点直线端点的两彩色为互补色,(5),三角形包含由三顶点可组成的彩色,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.2,彩色模型,7.2.1,面向硬设备的彩色模型,诸如彩色显示器或打印机之类的硬设备(,RGB,模型，,CMY,模型),7.2.2,面向视觉感知的彩色模型,以彩色处理为目的的应用(,HSI,模型，,HSV模型),章毓晋,(,TH-EE-IE),7.2.1,面向硬设备的彩色模型,RGB,模型,：,建立在笛卡儿坐标系统里，其中三个轴分别为,R,，,G,，,B,，,模型的空间是个正方体，原点对应黑色，离原点最远的顶点对应白色,从黑到白的灰度值分布在从原点到离原点最远顶点间的连线上，而立方体内其余各点对应不同的颜色，可用从原点到该点的矢量表示,章毓晋,(,TH-EE-IE),RGB,模型,：,7.2.1,面向硬设备的彩色模型,章毓晋,(,TH-EE-IE),CMY,模型,：,主要用于彩色打印，这三种补色可分别由从白光中减去三种基色而得到,从,CMY,到,RGB,的转换为,7.2.1,面向硬设备的彩色模型,章毓晋,(,TH-EE-IE),I,1,，,I,2,，,I,3,模型,：,将彩色用,RGB,的不同组合来表达,I,1,是最佳特征，,I,2,是次佳特征,变型,7.2.1,面向硬设备的彩色模型,章毓晋,(,TH-EE-IE),归一化颜色模型：,对观察方向、物体几何、照明方向和亮度变化具有不变性,7.2.1,面向硬设备的彩色模型,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.2.2,面向视觉感知的彩色模型,HSI,模型：,H,表示色调（,hue,）,S,表示饱和度（,saturation,）,I,表示密度（,intensity,，,对应成象亮度和图象灰度）,两个基本特点：,I,分量与图象的彩色信息无关,H,和,S,分量与人感受颜色的方式紧密相连（合称色度）,章毓晋,(,TH-EE-IE),HSI,模型表示：,7.2.2,面向视觉感知的彩色模型,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.2.2,面向视觉感知的彩色模型,从,RGB,转换到,HSI,：,P.169,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.2.2,面向视觉感知的彩色模型,从,HSI,转换到,RGB,：,(1),当,H,在,0,120,之间：,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.2.2,面向视觉感知的彩色模型,从,HSI,转换到,RGB,：,(2),当,H,在,120,240,之间：,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.2.2,面向视觉感知的彩色模型,从,HSI,转换到,RGB,：,(3),当,H,在,240,360,之间：,章毓晋,(,TH-EE-IE),7.2.2,面向视觉感知的彩色模型,HSV,模型,一般用六棱锥（,hexcone,）来表示,H,同,HSI,模型,章毓晋,(,TH-EE-IE),7,.,3 伪,彩色,增强,原理,人眼对颜色比对灰度有较大的分辨能力,对灰度：几十,对彩色：几千,分类,(1),伪彩色增强方法,(2),真彩色增强方法,章毓晋,(,TH-EE-IE),7,.,3,伪彩色,增强,特点,对原来灰度图象中不同灰度值的区域赋予,不同的颜色以更明显地区分他们,不同灰度区域,赋予不同颜色,典型方法,(1)亮度切割,(2)利用变换函数,(3)频域滤波,“,伪”,章毓晋,(,TH-EE-IE),7,.,3,伪彩色,增强,(1)亮度切割,将图象看作,2-D,亮度函数,用,1,个平行于图象坐标平面的平面去切割图象亮度函数，从而把亮度函数分成,2,个灰度值区间,章毓晋,(,TH-EE-IE),7,.,3,伪彩色,增强,(2),从灰度到彩色的变换（映射）,利用（点,点）幅度变换函数,对灰度值用,3,个独立变换来处理,不同范围的,灰度值由不同颜色增强,章毓晋,(,TH-EE-IE),7,.,3,伪彩色,增强,(2),从灰度到彩色的变换,将,3个变换的结果分别输入3,个电子枪,?,该方法可看作亮度切割的推广（任意函数）,章毓晋,(,TH-EE-IE),7,.,3,伪彩色,增强,(3)频域滤波,对原来灰度图象中的不同频率分量（可分别借助低通，带通,/,带阻，高通滤波器获得）赋予不同的颜色,章毓晋,(,TH-EE-IE),7,.,4,真彩色,处理,7.4.1,处理策略,7.4.2,单分量变换增强,7.4.3,全彩色增强,章毓晋,(,TH-EE-IE),7,.,4,.1,处理策略,两种处理策略,(1),将一幅彩色图象看作三幅分量图象的组合体，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,章毓晋,(,TH-EE-IE),7,.,4,.2,单分量变换增强,变换增强,对单分量进行增强,(1)将,R,，,G,，,B,分量图转化为,H,，,S,，,I,分量图,(2)利,用对灰度图增强的方法增强其中的某个分量图,(3)再将结果转换为,R,，,G,，,B,分量图,章毓晋,(,TH-EE-IE),7,.,4,.2,单分量变换增强,亮度增强,只需对亮度变换,不改变原图的彩色内容，但增强后的图看起来还可能会有些色感不同,章毓晋,(,TH-EE-IE),彩色切割,自然图象中对应同一个物体或物体部分的象素的颜色在彩色空间中应该是聚集在一起的,在彩色空间将与需增强部分对应的聚类确定出来并进行增强,增强,m,R,d,R,/2:,m,R,+,d,R,/2,7,.,4,.3,全彩色增强,章毓晋,(,TH-EE-IE),彩色滤波,为保证不偏色，需对各个分量同时处理,邻域平均,/,低通滤波,7,.,4,.3,全彩色增强,章毓晋,(,TH-EE-IE),通信地址：,北京清华大学电子工程系,邮政编码：,100084,办公地址：,清华大学东主楼，,9,区,307,室,办公电话,：,[phone],传真号码,：,[phone],电子邮件：,zhangyj,个人主页：,系 信 息,章毓晋,(,TH-EE-IE),