数字图像处理(一)——彩色图像基础

(一)视觉基础

(1)视觉过程
光学过程:眼睛成像
化学过程:通过锥细胞和柱细胞确定成像的亮度或颜色,产生信号
神经处理过程:对信号进行分析处理,形成场景

(2)亮度视觉
人的视觉系统有很大的亮度适应范围,但同一时刻能够区分的亮度的具体范围比总的适应范围要小得多
人的视觉系统所感知的亮度与光源亮度不同,在一定范围内与人眼所得到的照度基本呈对数关系,即随着照度的线性增加,所感知的亮度以对数关系缓慢增加

(二)颜色视觉和色度图

(1)三基色
1.根据人眼结构,所有颜色都可看作3个基本颜色——红、绿、蓝的不同组合
2.无彩色:白色、黑色和各种深浅程度不同的灰色。能够同样地吸收所有波长光的表面看起来就是灰色的,反射的光多看起来是浅灰色的,反射的光少看起来是深灰色的
3.人们区分颜色常用3种基本特性量:亮度(I)、色调(H)、饱和度(S)
4.亮度:与物体的反射率成正比,如果无彩色就只有亮度1个自由度的变化,对彩色光来说,颜色中参入白色越多就越明亮,参入黑色越多亮度就越小
5.色调:与混合光谱中主要光波长(对应的某一频率的光)相联系的
6.饱和度:与一定色调的纯度有关,纯光谱色(单频)是完全饱和的,随着白光的加入饱和度逐渐减小

(2)色度图
数字图像处理(一)——彩色图像基础_第1张图片
注:
1.横坐标为红色的占比,纵坐标为绿色的占比,黑线围成的线条为即为波长从400nm到700nm的光,围起来的区域即为色度图
2.在色度图中每一点都对应一种可见的颜色,任何可见的颜色都在色度图中占据确定的位置,色度图外的颜色不可见
3.色度图边界上的点代表纯颜色,移向中心表示混合的白光增加而纯度减少。到中心点C处各种光谱能量相等而现实为白色,此处纯度为零。某种颜色的纯度一般称为改颜色的饱和度
4.要确定由3个给定颜色所可组合成的颜色范围,只需将这3个颜色对应的3个点连成三角形
数字图像处理(一)——彩色图像基础_第2张图片
上图中:
C3的色调即C4的光谱颜色,其纯度为|CC3|/|CC4|

(三)颜色模型

(1)RGB模型
这里R、G、B的值都在[0,1]中,构成一个立方体

(2)HSI模型

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