彩色基本原理PPT讲稿.ppt
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1、彩色基本原理第1页,共52页,编辑于2022年,星期日灰色图像与彩色图像第2页,共52页,编辑于2022年,星期日亮度对比第3页,共52页,编辑于2022年,星期日第4页,共52页,编辑于2022年,星期日视觉颜色度量颜色再现第5页,共52页,编辑于2022年,星期日1可见光与色彩可见光与色彩1.1可见光可见光l可见光:电磁辐射中能引起可见光:电磁辐射中能引起视觉视觉反映的一定反映的一定波长波长范围的波段称为范围的波段称为可见光谱可见光谱或或可见辐射可见辐射,简称简称光光。(。(0.380.76 mm)l波长不同,产生的色觉也不同。波长不同,产生的色觉也不同。中中国国颜色颜色紫紫蓝青蓝青绿绿黄
2、黄橙橙红红0.380.4550.4920.5770.5970.6220.78波长波长 mm英英美美颜色颜色紫紫蓝蓝蓝绿蓝绿绿绿黄黄黄红黄红浅红浅红红红深红深红0.380.410.480.520.550.580.620.660.720.78波长波长 mm俄俄罗罗斯斯颜色颜色紫紫蓝蓝青青绿绿黄黄橙橙红红0.400.430.470.490.550.590.640.72波长波长 mm各国可见光谱划分标准各国可见光谱划分标准光是色的源泉,色是光的表现。光是色的源泉,色是光的表现。第6页,共52页,编辑于2022年,星期日1.2物体的颜色物体的颜色发光体的颜色:物体发射可见光谱特点火、灯发光体的颜色:物体
3、发射可见光谱特点火、灯非发光体的颜色:非发光体的颜色:消色物体:对入射的白光呈消色物体:对入射的白光呈无无选择吸收和反射。选择吸收和反射。彩色物体:对入射的白光呈彩色物体:对入射的白光呈有有选择吸收和反射。选择吸收和反射。此外,物体颜色随入射光源的光谱成分不同而发生变化,如霓虹灯下物体的此外,物体颜色随入射光源的光谱成分不同而发生变化,如霓虹灯下物体的颜色颜色可见,物体颜色的决定因素可见,物体颜色的决定因素:入射光源、发射、反射、透射入射光源、发射、反射、透射可见光谱特点。可见光谱特点。灰阶灰阶10109 98 87 76 65 54 43 32 21 1吸收率(吸收率(%)010010102
4、01020 20302030 30403040 40504050 50605060 60706070 70807080 80908090 9010090100反射率(反射率(%)1009010090 90809080 80708070 70607060 60506050 50405040 40304030 30203020 20102010100100色调色调白白灰白灰白淡灰淡灰浅灰浅灰灰灰暗灰暗灰深灰深灰淡黑淡黑浅黑浅黑黑黑颜色颜色第7页,共52页,编辑于2022年,星期日第8页,共52页,编辑于2022年,星期日彩色三要素:彩色三要素:表示颜色的类别与深浅程度。表示颜色的类别与深浅程度。l
5、色别色别(hue):又称色调,指彩色的类别,是彩色彼此):又称色调,指彩色的类别,是彩色彼此相互区分的特性。相互区分的特性。l饱和度饱和度(Saturation):彩色的纯度,即浓淡程度:彩色的纯度,即浓淡程度l明度明度(value):颜色的明暗程度。:颜色的明暗程度。l色度:色调(色度:色调(Hue)和饱和度)和饱和度(Saturation)的通称。的通称。1.2物体的颜色物体的颜色第9页,共52页,编辑于2022年,星期日第10页,共52页,编辑于2022年,星期日明度明度同一物体因受光不同会产生亮度上的变化同一物体因受光不同会产生亮度上的变化照射的光越强,反射光也越强,看起来越亮。显然,
6、如果彩色光的强度降到使人照射的光越强,反射光也越强,看起来越亮。显然,如果彩色光的强度降到使人看不到了,在亮度标尺上它应与黑色对应。同样,如果其强度变得很大,那么亮度等看不到了,在亮度标尺上它应与黑色对应。同样,如果其强度变得很大,那么亮度等级应与白色对应。亮度是非彩色属性,彩色图像中的亮度对应于级应与白色对应。亮度是非彩色属性,彩色图像中的亮度对应于黑白图像中的灰度黑白图像中的灰度。1.2物体的颜色物体的颜色第11页,共52页,编辑于2022年,星期日第12页,共52页,编辑于2022年,星期日饱和度(纯度)饱和度(纯度)对于同一色调的彩色光,饱和度越深,颜色越鲜明或说越纯,对于同一色调的彩
7、色光,饱和度越深,颜色越鲜明或说越纯,相反则越淡。相反则越淡。在饱和的彩色光中增加白光的成分,相当于增加了光能,因而变得更亮了,在饱和的彩色光中增加白光的成分,相当于增加了光能,因而变得更亮了,但是它的饱和度却降低了。若增加黑色光的成分,相当于降低了光能,因而但是它的饱和度却降低了。若增加黑色光的成分,相当于降低了光能,因而变得更暗,其饱和度也降低了。变得更暗,其饱和度也降低了。1.2物体的颜色物体的颜色第13页,共52页,编辑于2022年,星期日第14页,共52页,编辑于2022年,星期日不同颜色不同颜色物体的光物体的光谱分布谱分布第15页,共52页,编辑于2022年,星期日第16页,共52
8、页,编辑于2022年,星期日第17页,共52页,编辑于2022年,星期日蒙塞尔颜色立体蒙塞尔颜色立体中央轴代表无彩色黑白中央轴代表无彩色黑白系列中性色的明度等级,系列中性色的明度等级,黑色在底部黑色在底部(0)(0),白色,白色在顶部在顶部(10)(10),称为蒙塞尔,称为蒙塞尔明度值。明度值。中央轴上的饱和度为中央轴上的饱和度为0,离开中央轴愈远,饱和度离开中央轴愈远,饱和度愈大愈大(5-12)。第18页,共52页,编辑于2022年,星期日蒙塞尔颜色立体水平剖面蒙塞尔颜色立体水平剖面蒙塞尔颜色立体水平剖面上蒙塞尔颜色立体水平剖面上表示表示1010种基本色。它含有种基本色。它含有5 5种原色:
9、红(种原色:红(R R)、黄()、黄(Y Y)、)、绿(绿(G G)、蓝()、蓝(B B)、紫()、紫(P P)和和5 5种间色:黄红(种间色:黄红(YRYR)、)、绿黄(绿黄(GYGY)、蓝绿()、蓝绿(BGBG)、)、紫蓝(紫蓝(PBPB)、红紫()、红紫(RPRP)。)。在上述在上述1010种主要色的基础种主要色的基础上再细分为上再细分为4040种颜色,全种颜色,全图册包括图册包括4040种色相样品种色相样品。第19页,共52页,编辑于2022年,星期日第20页,共52页,编辑于2022年,星期日颜色标定的方法颜色标定的方法任何颜色都可以用颜色立体上的色相、明度值和彩度这三项坐标任何颜色
10、都可以用颜色立体上的色相、明度值和彩度这三项坐标来标定,并给一标号。标定的方法是先写出色相来标定,并给一标号。标定的方法是先写出色相H H,再写明度值,再写明度值V V,在斜线后写彩度,在斜线后写彩度C C。HVHVC C色相明度值彩度色相明度值彩度例例:10Y8:10Y81212:色相是黄(色相是黄(Y Y)与绿黄()与绿黄(GYGY)的中间色,明度值是)的中间色,明度值是8 8,彩度是,彩度是1212。对于非彩色的黑白系列(中性色)用对于非彩色的黑白系列(中性色)用N N表示,在表示,在N N后标明度值后标明度值V V,斜,斜线后面不写彩度。线后面不写彩度。NVNV中性色明度值中性色明度值
11、例例:N5:N5:明度值是:明度值是5 5的灰色。的灰色。第21页,共52页,编辑于2022年,星期日2颜色的光学合成颜色的光学合成三基色:三基色:任何色光任何色光可由三种可由三种独立独立的色的色匹配匹配得到,得到,这这三种色称为三基色或三原色。三种色称为三基色或三原色。CIE规定的色光三原色:红(规定的色光三原色:红(R)0.70 mm;绿(;绿(G)0.5461 mm;蓝(B B)0.4358 0.4358 mm。2.1三基色原理三基色原理第22页,共52页,编辑于2022年,星期日加色法加色法:由两种以上色光相混合,呈现另一种色光的方法,由两种以上色光相混合,呈现另一种色光的方法,称为色
12、光加色法。称为色光加色法。加色法本质:具有不同能量的色光混合时,可以导致混合加色法本质:具有不同能量的色光混合时,可以导致混合色光能量的变化色光能量的变化任意颜色:任意颜色:H=r(R)+g(G)+b(B)(R)、()、(G)、()、(B)表示三原色的单位量)表示三原色的单位量,r、g、b是用来匹是用来匹配某一特定颜色所需要的红、绿、蓝三原色的量,叫做配某一特定颜色所需要的红、绿、蓝三原色的量,叫做三刺三刺激值激值。2.3颜色的光学合成颜色的光学合成一、加色法一、加色法第23页,共52页,编辑于2022年,星期日彩色合成red+green=yellowgreen+blue=cyanred+bl
13、ue=magenta第24页,共52页,编辑于2022年,星期日互补色互补色1.人的视觉只能分辨颜色的三种变化:人的视觉只能分辨颜色的三种变化:色相、明度色相、明度和和饱和度饱和度。2.在由两个色光的混合匹配中,如果其中一个色光连续变化,则混在由两个色光的混合匹配中,如果其中一个色光连续变化,则混合色的外貌也会发生连续变化。合色的外貌也会发生连续变化。补色率:补色率:以适当比例混合后能产生白色或灰色的两种色互为以适当比例混合后能产生白色或灰色的两种色互为补色补色.最基本的互补色有三对:最基本的互补色有三对:红红-青,绿青,绿-品红,蓝品红,蓝-黄黄间色律:间色律:任何两个非补色相混合,便产生中
14、间色,其色调决任何两个非补色相混合,便产生中间色,其色调决定于两色的相对数量,其纯度决定于二者在色调顺序上的的定于两色的相对数量,其纯度决定于二者在色调顺序上的的距离。距离。第25页,共52页,编辑于2022年,星期日1931年年CIE组织建立了三种假想组织建立了三种假想的标准原色的标准原色X(红)、(红)、Y(绿)、(绿)、Z(蓝),以便使我们能够得到(蓝),以便使我们能够得到的颜色匹配函数的三值都是正值,的颜色匹配函数的三值都是正值,而而x、y、z的表达方式仍类似的表达方式仍类似上面的那组公式。由此衍生出上面的那组公式。由此衍生出的便是的便是1931CIE-XYZ系统(如系统(如图图4),
15、这个系统是色度学的实),这个系统是色度学的实际应用工具,几乎关于颜色的一际应用工具,几乎关于颜色的一切测量、标准以及其他方面的延切测量、标准以及其他方面的延伸都以此为出发点,因而是颜色伸都以此为出发点,因而是颜色视觉研究的有力工具。视觉研究的有力工具。3颜色表示与度量方法颜色表示与度量方法第26页,共52页,编辑于2022年,星期日3颜色表示与度量方法颜色表示与度量方法1)RGB空间空间如果将如果将R、G、B看成三个变量看成三个变量,就形成一个三维彩色空间。可以用一就形成一个三维彩色空间。可以用一个三维的立方体来表示它们能组成的个三维的立方体来表示它们能组成的所有颜色所有颜色。RGB色彩空间采
16、用物理色彩空间采用物理三基色表示,因而物理意义很清楚,适三基色表示,因而物理意义很清楚,适合彩色显象管工作。合彩色显象管工作。用用RGB坐标系表示颜色也有不方坐标系表示颜色也有不方便之处。由于不能直接得到亮度便之处。由于不能直接得到亮度,所以在转换成黑白图像时稍有不便所以在转换成黑白图像时稍有不便之处。之处。第27页,共52页,编辑于2022年,星期日6)几种彩色座标系之间的关系几种彩色座标系之间的关系2颜色表示与度量方法颜色表示与度量方法第28页,共52页,编辑于2022年,星期日2)HIS空间空间HSI色彩空间和色彩空间和RGB色彩空间只是同一物理色彩空间只是同一物理量的不同表示法,因而它
17、们之间存在着转换量的不同表示法,因而它们之间存在着转换关系,如公式所示。关系,如公式所示。色度色度:色调色调(Hue)和)和饱和度饱和度(Saturation)的通称。用来表示颜色的类的通称。用来表示颜色的类别与深浅程度。由于人的视觉对别与深浅程度。由于人的视觉对亮度亮度(Intensity)的敏感程度远强于对颜)的敏感程度远强于对颜色浓淡的敏感程度,为了便于色彩处色浓淡的敏感程度,为了便于色彩处理和识别,人的视觉系统经常采用理和识别,人的视觉系统经常采用HSI色彩空间,它比色彩空间,它比RGB色彩空间色彩空间更符合人的视觉特性。在图像处更符合人的视觉特性。在图像处理和计算机视觉中大量算法都可
18、理和计算机视觉中大量算法都可在在HSI色彩空间中方便地使用,它色彩空间中方便地使用,它们可以分开处理而且是相互独立们可以分开处理而且是相互独立的。因此,在的。因此,在HSI色彩空间可以大大色彩空间可以大大简化图像分析和处理的工作量。简化图像分析和处理的工作量。3颜色表示与度量方法颜色表示与度量方法第29页,共52页,编辑于2022年,星期日HIS模型HSI模型量化颜色三属性H色相 :取值0-360S饱和度:取值0-1或0-100I亮度 :取值0-1或0-100IHS第30页,共52页,编辑于2022年,星期日RGBHSI第31页,共52页,编辑于2022年,星期日HSIRGB0 H=12012
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