图像处理ppt6.ppt
第六章第六章 彩色图像处理彩色图像处理16.1 6.1 概概 述述2 彩色基础彩色基础彩色基础彩色基础 彩色模型彩色模型彩色模型彩色模型 全彩色图像处理的常用技术全彩色图像处理的常用技术全彩色图像处理的常用技术全彩色图像处理的常用技术 伪彩色处理伪彩色处理伪彩色处理伪彩色处理 36.2 彩色基础彩色基础 4图图图图6.1 6.1 人眼截面图人眼截面图人眼截面图人眼截面图 56 自然界中可见颜色都可以用三种原色按一定比例混合得到；自然界中可见颜色都可以用三种原色按一定比例混合得到；自然界中可见颜色都可以用三种原色按一定比例混合得到；自然界中可见颜色都可以用三种原色按一定比例混合得到；反之，任意一种颜色都可以分解为三种原色；反之，任意一种颜色都可以分解为三种原色；反之，任意一种颜色都可以分解为三种原色；反之，任意一种颜色都可以分解为三种原色；作作作作为为为为原原原原色色色色的的的的三三三三种种种种颜颜颜颜色色色色应应应应该该该该互互互互相相相相独独独独立立立立，即即即即其其其其中中中中任任任任何何何何一一一一种种种种都都都都不不不不能能能能用其他两种混合得到；用其他两种混合得到；用其他两种混合得到；用其他两种混合得到；三原色之间的比例直接决定混合色调的饱和度；三原色之间的比例直接决定混合色调的饱和度；三原色之间的比例直接决定混合色调的饱和度；三原色之间的比例直接决定混合色调的饱和度；混合色的亮度等于各原色的亮度之和。混合色的亮度等于各原色的亮度之和。混合色的亮度等于各原色的亮度之和。混合色的亮度等于各原色的亮度之和。7 C C1 1 、C C2 2 、C C3 3为三原色（又称为三基色）为三原色（又称为三基色）为三原色（又称为三基色）为三原色（又称为三基色）A A、b b、c c为三种原色的权值（即三原色的比例或浓度）为三种原色的权值（即三原色的比例或浓度）为三种原色的权值（即三原色的比例或浓度）为三种原色的权值（即三原色的比例或浓度）C C为所合成的颜色，可为任意颜色为所合成的颜色，可为任意颜色为所合成的颜色，可为任意颜色为所合成的颜色，可为任意颜色8红色红色红色红色+绿色绿色绿色绿色=黄色黄色黄色黄色红色红色红色红色+蓝色蓝色蓝色蓝色=品红品红品红品红绿色绿色绿色绿色+蓝色蓝色蓝色蓝色=青色青色青色青色红色红色红色红色+绿色绿色绿色绿色+蓝色蓝色蓝色蓝色=白色白色白色白色 PALPAL电视制式电视制式电视制式电视制式NTSCNTSC电视制式电视制式电视制式电视制式白色光白色光白色光白色光Y Y与三基色关系与三基色关系与三基色关系与三基色关系相相相相加加加加混混混混色色色色实实实实例例例例96.3 颜色模型颜色模型 10加色混色模型加色混色模型以以RGBRGB三色光互相叠加来实现混色的方法三色光互相叠加来实现混色的方法适合于显示器等发光体的显示适合于显示器等发光体的显示 11任何一种颜色在任何一种颜色在RGBRGB颜色颜色空间中都可以用三维空间空间中都可以用三维空间中的一个点来表示中的一个点来表示 12减色混色模型减色混色模型减色基：减色基：青（青（CyanCyan）、）、品红（品红（MagentaMagenta）、）、黄（黄（YellowYellow）是加色基是加色基R R、GG、B B的补色的补色颜色是从白光中减去一定成分得到的颜色是从白光中减去一定成分得到的 适合于适合于彩色打印，彩色打印，印刷行业等印刷行业等13青（青（C C）=白色光白色光-红色光红色光品红（品红（MM）=白色光白色光-绿色光绿色光黄（黄（Y Y）=白色光白色光-蓝色光蓝色光14青（青（C C）=（红色光红色光+绿色光绿色光+蓝色光）蓝色光）-红色光红色光=绿色绿色+蓝色蓝色品红（品红（M M）=（红色光红色光+绿色光绿色光+蓝色光）蓝色光）-绿色光绿色光=红色红色+蓝色蓝色黄（黄（Y Y）=（红色光红色光+绿色光绿色光+蓝色光）蓝色光）-蓝色光蓝色光=红色红色+绿色绿色 CMYCMY模型与模型与模型与模型与RGBRGB模型关系模型关系模型关系模型关系15印刷时印刷时CMYCMY模型不可能产生真正的黑色，因此在印刷业中实模型不可能产生真正的黑色，因此在印刷业中实际上使用的是际上使用的是CMYKCMYK彩色模型，彩色模型，K K为第四种颜色，表示黑色为第四种颜色，表示黑色.从从从从CMYCMY到到到到CMYKCMYK的转换公式的转换公式的转换公式的转换公式16 RGBRGB空间的彩色图像空间的彩色图像空间的彩色图像空间的彩色图像 CMYCMY空间的彩色图像空间的彩色图像空间的彩色图像空间的彩色图像图图图图6.7 6.7 RGBRGB与与与与CMYCMY空间的转换空间的转换空间的转换空间的转换17HSIHSI模型用模型用模型用模型用HH、S S、I I三参数描述颜色特性三参数描述颜色特性三参数描述颜色特性三参数描述颜色特性 H H定义颜色的波长，称为色调定义颜色的波长，称为色调 S S表示颜色的深浅程度，称为饱和度表示颜色的深浅程度，称为饱和度 I I表示强度或亮度表示强度或亮度HSIHSI颜色模型反映了人的视觉对色彩的感觉颜色模型反映了人的视觉对色彩的感觉颜色模型反映了人的视觉对色彩的感觉颜色模型反映了人的视觉对色彩的感觉 18色调色调H H由角度表示，它反映了颜色最接由角度表示，它反映了颜色最接近什么样的光谱波长，即光的不同颜近什么样的光谱波长，即光的不同颜色。通常假定色。通常假定00表示的颜色为红色，表示的颜色为红色，120120的为绿色，的为绿色，240 240的为蓝色。的为蓝色。从从从从00到到到到360360的色相覆盖了所有可见光谱的色相覆盖了所有可见光谱的色相覆盖了所有可见光谱的色相覆盖了所有可见光谱的彩色的彩色的彩色的彩色饱和度饱和度S S表征颜色的深浅程度，饱和度表征颜色的深浅程度，饱和度越高，颜色越深。饱和度参数是色环的越高，颜色越深。饱和度参数是色环的原点（圆心）到彩色点的半径的长度。原点（圆心）到彩色点的半径的长度。在环的边界上的颜色饱和度最高，其饱在环的边界上的颜色饱和度最高，其饱和度值为和度值为1 1；在中心的饱和度为；在中心的饱和度为0 0。19亮度亮度I I是指光波作用于感受器所发生的效是指光波作用于感受器所发生的效应，其大小由物体反射系数来决定，反射应，其大小由物体反射系数来决定，反射系数越大，物体的亮度愈大，反之愈小。系数越大，物体的亮度愈大，反之愈小。如果把亮度作为色环的垂线，那么如果把亮度作为色环的垂线，那么H H、S S、I I构成一个柱形彩色空间。灰度阴影沿构成一个柱形彩色空间。灰度阴影沿着轴线自下而上亮度逐渐增大，由底部的着轴线自下而上亮度逐渐增大，由底部的黑渐变成顶部的白。圆柱顶部的圆周上的黑渐变成顶部的白。圆柱顶部的圆周上的颜色具有最高亮度和最大饱和度。颜色具有最高亮度和最大饱和度。20HSIHSI模型与模型与模型与模型与RGBRGB模型关系模型关系模型关系模型关系21三原色（原图）三原色（原图）三原色（原图）三原色（原图）（b b）HH分量分量分量分量 （c c）S S分量分量分量分量 （d d）I I分量分量分量分量图图图图6.9 6.9 三原色三原色三原色三原色RGBRGB空间及其在空间及其在空间及其在空间及其在HSIHSI空间的各个分量空间的各个分量空间的各个分量空间的各个分量226.4 全彩色图像处理全彩色图像处理23平滑滤波平滑滤波平滑滤波平滑滤波 对图像中的像素（三基色）进行邻域平均对图像中的像素（三基色）进行邻域平均对图像中的像素（三基色）进行邻域平均对图像中的像素（三基色）进行邻域平均 24平滑滤波平滑滤波平滑滤波平滑滤波 原图原图原图原图平滑滤波结果图平滑滤波结果图平滑滤波结果图平滑滤波结果图25锐化增强锐化增强锐化增强锐化增强 原图原图原图原图锐化结果图锐化结果图锐化结果图锐化结果图LaplacianLaplacianLaplacianLaplacian滤波模板滤波模板滤波模板滤波模板26原图原图原图原图维纳滤波复原维纳滤波复原维纳滤波复原维纳滤波复原运动模糊运动模糊+高斯噪声高斯噪声退化彩图退化彩图退化彩图退化彩图2728梯度梯度梯度梯度法法法法边缘检测边缘检测边缘检测边缘检测 梯度的幅值梯度的幅值梯度的幅值梯度的幅值图像图像图像图像f f(x,yx,y)在在在在(x,yx,y)的梯度的梯度的梯度的梯度29梯度梯度梯度梯度法法法法边缘检测边缘检测边缘检测边缘检测 R RGGB B空空空空间间间间中中中中梯梯梯梯度度度度30梯度梯度梯度梯度法法法法边缘检测边缘检测边缘检测边缘检测 R RGGB B空空空空间间间间中中中中梯梯梯梯度度度度梯度的幅度梯度的幅度梯度的幅度梯度的幅度(x,yx,y)处变化率最大的方向处变化率最大的方向处变化率最大的方向处变化率最大的方向31梯度梯度梯度梯度法法法法边缘检测边缘检测边缘检测边缘检测 边缘检测结果边缘检测结果边缘检测结果边缘检测结果图图图图6.14 6.14 6.14 6.14 利用梯度进行边缘检测示例利用梯度进行边缘检测示例利用梯度进行边缘检测示例利用梯度进行边缘检测示例原图原图原图原图326.5 伪彩色处理 33伪伪伪伪彩彩彩彩色色色色处处处处理理理理是是指指将将黑黑白白图图像像转转化化为为彩彩色色图图像像，或或者者是是将将单单色色图图像变换成给定彩色分布的图像。像变换成给定彩色分布的图像。基本原理基本原理基本原理基本原理是将黑白图像或者单色图像的各个灰度级匹配到彩色空间是将黑白图像或者单色图像的各个灰度级匹配到彩色空间中的一点，从而使单色图像映射成彩色图像。黑白图像中不同的灰度中的一点，从而使单色图像映射成彩色图像。黑白图像中不同的灰度级赋予不同的彩色。级赋予不同的彩色。主要目的主要目的主要目的主要目的是为了提高人眼对图像的细节分辨能力，以达到图像增强是为了提高人眼对图像的细节分辨能力，以达到图像增强的目的。由于人眼对彩色的分辨能力远远高于对灰度的分辨能力，所的目的。由于人眼对彩色的分辨能力远远高于对灰度的分辨能力，所以将灰度图像转化成彩色表示，就可以提高对图像细节的辨别力。以将灰度图像转化成彩色表示，就可以提高对图像细节的辨别力。34不同的映射函数就能将灰度图像转化为不同的伪彩色图像。不同的映射函数就能将灰度图像转化为不同的伪彩色图像。不同的映射函数就能将灰度图像转化为不同的伪彩色图像。不同的映射函数就能将灰度图像转化为不同的伪彩色图像。黑白图像黑白图像黑白图像黑白图像 35 密度分层法密度分层法密度分层法密度分层法 灰度级灰度级灰度级灰度级-彩色变换法彩色变换法彩色变换法彩色变换法 频域滤波法频域滤波法频域滤波法频域滤波法 36图图图图6.15 6.15 密度法伪彩色处理原理示意图密度法伪彩色处理原理示意图密度法伪彩色处理原理示意图密度法伪彩色处理原理示意图 37图图图图6.16 6.16 灰度级到彩色的映射灰度级到彩色的映射灰度级到彩色的映射灰度级到彩色的映射 38例例例例图图图图6.176.17m=8m=8m=16m=16m=64m=6439图图图图6.18 6.18 灰度级彩色变换伪彩色处理技术原理示意图灰度级彩色变换伪彩色处理技术原理示意图灰度级彩色变换伪彩色处理技术原理示意图灰度级彩色变换伪彩色处理技术原理示意图 40图图图图6 6.1 19 9 典典典典型型型型的的的的变变变变换换换换传传传传递递递递函函函函数数数数 41例例例例图图图图6.20 6.20 42图图图图6.21 6.21 多幅单色图像的伪彩色编码过程多幅单色图像的伪彩色编码过程多幅单色图像的伪彩色编码过程多幅单色图像的伪彩色编码过程 43频域滤波法输出图像的伪彩色与原图像的灰度级无关频域滤波法输出图像的伪彩色与原图像的灰度级无关频域滤波法输出图像的伪彩色与原图像的灰度级无关频域滤波法输出图像的伪彩色与原图像的灰度级无关而是取决于灰度图像中不同的频率成分。而是取决于灰度图像中不同的频率成分。而是取决于灰度图像中不同的频率成分。而是取决于灰度图像中不同的频率成分。如果为了突出图像中高频成分（即图像的细节）而将其如果为了突出图像中高频成分（即图像的细节）而将其如果为了突出图像中高频成分（即图像的细节）而将其如果为了突出图像中高频成分（即图像的细节）而将其变为蓝色，则只需要将蓝通道滤波器设计成高通滤波器。变为蓝色，则只需要将蓝通道滤波器设计成高通滤波器。变为蓝色，则只需要将蓝通道滤波器设计成高通滤波器。变为蓝色，则只需要将蓝通道滤波器设计成高通滤波器。如果要抑制图像中某种频率成分，那么可以设计一如果要抑制图像中某种频率成分，那么可以设计一如果要抑制图像中某种频率成分，那么可以设计一如果要抑制图像中某种频率成分，那么可以设计一个带阻滤波器来达到目的。个带阻滤波器来达到目的。个带阻滤波器来达到目的。个带阻滤波器来达到目的。44图图图图6.22 6.22 频率滤波法伪彩色处理技术原理示意图频率滤波法伪彩色处理技术原理示意图频率滤波法伪彩色处理技术原理示意图频率滤波法伪彩色处理技术原理示意图 45
