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数字图像和彩色空间

发布时间:2021-06-07 09:25:13 浏览量:2330 作者:Leo

正文


数字图像有单色单色图像、真彩色图像和伪彩色图像。单色(灰度)图像的每个像素的亮度用一个数值来表示,取值范围0-255,0表

示黑、255表示白,其他值表示处于黑白之间的灰度。真彩色图像用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示。三元组的每个数值也是在0-

255之间,0表示相应的基色在该像素中没有,而255表示相应的基色在该像素中取得最大值。伪彩色图像由根据一定的准则对灰度值

赋以彩色而来。人类可以辨别上千种颜色和强度但是只能辨别二十几种灰度,伪彩色图像可以方便人眼的识别。



对一种颜色进行编码的方法统称为“颜色空间”或“色域”。本质上,彩色空间是坐标系统和子空间的阐述。位于系统的每种颜色都有

单个点表示。采用的大多数颜色模型都是面向硬件或面向应用的。颜色空间从提出到现在已经有上百种,大部分只是局部的改变或专用

于某一领域。用最简单的话说,世界上任何一种颜色的“颜色空间”都可定义成一个固定的数字或变量。


常用的彩色空间有RGB,CMY,HSV,HSI等。

RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色,这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色,是目前运用最广的颜色系统之一。红

R、绿G、蓝B三种颜色的强度值均是0-255,则三种光混合在每个像素可以组成16777216(256256256)种不同的颜色。256级的

RGB色彩也被简称为1600万色或千万色,或称为24位色(2的24次方)。记录及显示彩色图像时,RGB是最常见的一种方案。


CMY是青(Cyan)、洋红或品红(Magenta)和黄(Yellow)三种颜色的简写,是相减混色模式,用这种方法产生的颜色之所以称

相减色,乃是因为它减少了为视觉系统识别颜色所需要的反射光。前面提到的最常用的RGB方案是相加色。CMY和RGB的换算方法

为:

C=255-R;M=255-G;Y=255-b;


HSI是指一个数字图像的模型,它反映了人的视觉系统感知彩色的方式,以色调、饱和度和亮度三种基本特征量来感知颜色。HSI模型

的建立基于两个重要的事实:第一个,分量与图像的彩色信息无关;第二个,H和S分量与人感受颜色的方式是紧密相联的。这些特点

使得HSI模型非常适合彩色特性检测与分析。



H表示色调:与光波的波长有关,它表示人的感官对不同颜色的感受,如红色、绿色、蓝色等,它也可表示一定范围的颜色,如暖色、

冷色等;S表示饱和度:表示颜色的纯度,纯光谱色是完全饱和的,加入白光会稀释饱和度。饱和度越大,颜色看起来就会越鲜艳,反

之亦然。I表示亮度:对应成像亮度和图像灰度,是颜色的明亮程度。


RGB换算成HIS方式如下:


HIS换算成RGB的方式如下:


YIQ颜色空间具有能将图像中的亮度分量分离提取出来的优点,并且YIQ颜色空间与RGB颜色空间之间是线性变换的关系,计算量小,

聚类特性也比较好,可以适应光照强度不断变化的场合,因此能够有效地用于彩色图像处理。


此外还有其它很多颜色空间,比如YUV,YCbCr等,这里不作进一步介绍。


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