数字图像处理PPT

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,彩色图像处理,院系：机电工程学院,学号：,2011205020,姓名：张德虎,导师：田海清,引言,1.,彩色视觉和描述,1.1,彩色视觉基础,1.2,三基色与色匹配,1.3,色度图,2.,彩色模型,2.1,面向硬设备的彩色模型,2.2,面向视觉感知的彩色模型,3.,伪,彩色,增强,4.,真彩色处理,4.1,处理策略,4.2,单分量变换增强,4.3,全彩色增强,彩色图像,彩色图像的特点：,彩色图像彩色图像比黑白和灰度图像包含更多信息。,人眼对彩色的分辨能力和敏感程度都要比灰度要强。,彩色图像对场景有更强的描述能力。,1.1,彩色视觉基础,颜色,可分为,无彩色,和,有彩色,两类。,无彩色,指白色、黑色和各种深浅程度不同的灰色。,有彩色,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,。,1.2,三基色与色匹配,三种基本色,(,三基色,/,三原色,),：,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）,1.2,三基色与色匹配,三原色特点：,1.,任意两色的混合不能生成第三色；,2.,人眼所感受到的彩色可认为是三原色（,RGB,）的不同组合。,3.,三原色不能组成所有的颜色。,1.2,三基色与色匹配,三色混合,/,匹配：,相加配对（混合以得到白色和彩色）：,C,rR,+,gG,+,bB,R,，,G,，,B,：三原色,r,，,g,，,b,：比例系数，,r+g+b,=1,计算发光强度时，各个系数取值不同。适合于现代摄像机和显示器的,CIE,亮度公式为：,0.2125R+0.7154G+0.0721B,1.2,三基色与色匹配,国际照度委员会,CIE,设想的彩色,R,，,G,，,B,1.3,色度图,彩色的三种基本特性量：,亮度,:,即辉度，与物体的反射率成正比。,色调：与光谱中光的波长相联系,(,主要颜色,),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,1.3,色度图,CIE1931,标准色度观察者光谱三刺激值,(,简称“,CIE1931,标准色度观察者”,)XYZ,与,RGB,关系：,1.3,色度图,色度图：,(,舌形图,),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),连接任意两端点，其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,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,2.1,面向硬设备的彩色模型,RGB,模型：,2.1,面向硬设备的彩色模型,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,红色与蓝绿色互补,绿色与品红互补,蓝色与黄色互补,2.1,面向硬设备的彩色模型,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,2.1,面向硬设备的彩色模型,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,2.2,面向视觉感知的彩色模型,主要的视觉感知彩色模型：,HSI(hue,saturation,intensity,),HCV(hue,chroma,value,),HSV(hue,saturation,value,),HSB(hue,saturation,brightness,),La*b*,特点：,非线性,与视觉感知较接近,独立于显示设备,19,/48,2.2,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,，亮度和灰度）,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）,有利于以视觉感知的“方式”进行图像处理分析,HSI,模型表示：,7.2.2,面向视觉感知的彩色模型,2.2,面向视觉感知的彩色模型,从,RGB,转换到,HSI,：,P.169,2.2,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：,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：,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：,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,2.2,面向视觉感知的彩色模型,HSB(,hue,saturation,brightness,),模型,以对立色理论为基础,Brightness,表示明度，是无色调响应,色调系数表示每个频率的色调响应与所有色调响应的比,饱和度系数表示每个频率的色调响应与所有无色响应的比,自找相关资料,2.2,面向视觉感知的彩色模型,L*a*b*,颜色空间是由,CIE(,国际照明委员会,),制定的一种色彩模式。,自然界中任何一点颜色都可以在,L*a*b*,空间中表达出来，它的色彩空间比,RGB,空间还要大。,该模式是以数字化方式来描述人的视觉感应，与设备无关，所以它弥补了,RGB,和,CMYK,模式必须依赖于设备色彩特性的不足。,L*a*b*,颜色空间取坐标,L*a*b*,，其中,L,亮度；,a,的正数代表红色，负端代表绿色；,b,的正数代表黄色，负端代表兰色,(,基于对立色理论和参考白点,),2.2,面向视觉感知的彩色模型,三刺激量,XYZ,到,L*a*b*,的转换：,当,当,式中下标,0,表示对应的参考白色，对应图,7.1.3,中的,x=0.3217,和,y=0.3290,相当于,CIE,标准,D65,照明条件下的完全漫反射,2.2,面向视觉感知的彩色模型,L*a*b*,模型特点：,覆盖了全部的可见光色谱,与设备无关,强调对绿色的表示（依次为红色与蓝色）,需要转到其它彩色空间进行显示,3,伪,彩色,增强,原因,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,彩色增强分类,(1),伪彩色增强方法,(2),真彩色增强方法,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”,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,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,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,可看作亮度切割的推广,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,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,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,4.2,单分量变换增强,亮度增强 饱和度增强 色调增强,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,4.2,单分量变换增强,亮度增强 饱和度增强 色调增强,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,4.3,全彩色增强,单分量变换增强总会产生整体彩色感知的变化，且不易控制。所以，有时在增强中要考虑彩色的所有分量。,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,/2,4.3,全彩色增强,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,4.3,全彩色增强,谢 谢 大 家,