數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共9頁)

1、PAGE 計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院(xuyun)2014-2015課程論文數(shù)字圖像處理結(jié)題報(bào)告(bogo)課程性質(zhì)(xngzh)：考查學(xué)號(hào)：2012137125姓名：駱曉芳班級(jí)：20121123專業(yè)：數(shù)字媒體技術(shù)授課教師：臧兆祥完成日期：2014年12月11日計(jì)算機(jī)圖像處理中的色彩與色彩模式 摘要(zhiyo)：本文(bnwn)主要介紹了兩個(gè)概念色彩與色彩模式，闡述了光與色彩的關(guān)系(gun x)，并介紹了幾種基本的色彩模式。關(guān)鍵詞：色彩 心理 色彩模式正文：一色彩我們眼中所能見到的世界萬物都具有一個(gè)屬性色彩，掃視一下您的周圍，都遍布著顏色，而閉上眼睛，或者身處于一個(gè)全黑的環(huán)境，我們是感受不到顏色的，而

2、見或不見，顏色一直在那里。因此，想要看到顏色，有一個(gè)條件是必須的，那就是光源。我們能看到顏色是因?yàn)槲矬w反射了一部分光線，我們所感知到的色彩在很大程度上受到了光源光線特診的影響。要想形成人的色彩感覺，離不開四大要素:光源，彩色物體，眼睛和大腦。這四個(gè)要素不僅使人產(chǎn)生色彩感覺，而且也是人能正確判斷色彩的條件，缺一不可。在1670年，牛頓證明了一束白光可以由所有的顏色混合得來，當(dāng)陽光穿越(chun yu)三棱鏡，會(huì)產(chǎn)生一條如彩虹般的色帶。這條色帶就被稱為色譜，這種分離光的方式稱作“色散(ssn)”，彩虹就是陽光穿越水汽（水滴(shu d)）形成的三棱鏡而產(chǎn)生的一個(gè)色譜。為此，想要更確切的了解色彩，就

3、要先了解光，從物理學(xué)的角度來說，光是一種電磁波。這些波的波谷間（波峰間）的距離被稱作波長(zhǎng)。每一種光的波長(zhǎng)都是不同的，色譜的順序紅，橙，黃，綠，藍(lán)，靛藍(lán)，紫，我們可感知的波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光是紅色光，而波長(zhǎng)最短的光是紫色光，人眼可以看到的波長(zhǎng)范圍被稱作“可見光”。而顏色是視覺系統(tǒng)對(duì)可見光的感知結(jié)果?？梢姽馐遣ㄩL(zhǎng)在380nm780nm之間的電磁波。一般來說人類和其他動(dòng)物的視覺系統(tǒng)接收到的一個(gè)物體的顏色，是由物體反射光的性質(zhì)決定的。一個(gè)物體反射的光如果在所有可見光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)是平衡光，觀察者來說就是白色。顏色是視覺系統(tǒng)對(duì)可見光的感知結(jié)果，它與光有著密切的聯(lián)系。一個(gè)物體的表面必須與光發(fā)生作用，才能產(chǎn)生顏色的感

4、覺。在光與物體表面院子相互作用時(shí)，物體吸收了一些波長(zhǎng)的光，并反射其余波長(zhǎng)的光。二色彩(sci)模式數(shù)字圖像指的是通過圖形及圖像的處理軟件繪制的作品，也包括利用數(shù)碼工具繪制出的作用。這些作品從種類上看有二維、三維、漫畫、動(dòng)畫及多媒體等等。在對(duì)圖形與圖像進(jìn)行處理的軟件中比較(bjio)常用的色彩模式有RGB、CMYK、HSB及LAB等等，通過多種類色彩模式的應(yīng)用來反映所具有的色彩范圍。在軟件中諸多的模式是通過命令方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的。什么(shn me)是顏色模式 計(jì)算機(jī)圖形處理要準(zhǔn)確地表達(dá)自然界千變?nèi)f化的色彩要使用到顏色模式。顏色模式作為一種顏色分配方式，實(shí)際上為計(jì)算機(jī)處理顏色信息提供了江顏色轉(zhuǎn)換成數(shù)

5、值的方法，用數(shù)值描述了我們?cè)跀?shù)字圖形中看到和用到的各種顏色。顏色模式?jīng)Q定了顯示和打印圖像的效果，是計(jì)算機(jī)能否正確顯示和打印圖像的重要保障。 2.顏色模式的分析 在計(jì)算機(jī)圖像處理中，大量使用到的掃描儀、Photoshop等圖像處理軟件工具的顏色模式有：RGB(紅色、綠色、藍(lán)色）顏色模式、CMYK（青色、品紅、黃色、黑色）顏色模式、HSB(色相、飽和度、亮度）顏色模式、LAB（明度分量、色度分量、色度分量）模式等。這些顏色模式把色彩分解成若干個(gè)顏色組件，然后根據(jù)個(gè)顏色組件的多少定義出各種不同的顏色。對(duì)顏色組件不同的分類，就形成了不同的色彩模式。 2.1.1 RGB（紅色、綠色、藍(lán)色）顏色模式 RG

6、B模式是基于自然界紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三種基本色光和原理。RGB模式通過將三種色光按照不同的強(qiáng)弱組合添加在一起生成可見色譜中的所有顏色。因此RGB顏色也稱光色模式,它與日常生活有著密切的聯(lián)系，一些電視機(jī)、幻燈片等均是通過色光實(shí)現(xiàn)呈色的。RGB灰度值不同，可以對(duì)任何一種顏色進(jìn)行描述。計(jì)算機(jī)在對(duì)顏色進(jìn)行定義時(shí)，RGB 3種成分的取值范圍在0255之間，0為沒有刺激量，而255則表示刺激量的最大值。如果RGB 3中顏色均為255，就會(huì)合成白色，反之，當(dāng)3種顏色均為0時(shí)，就合成黑色。RGB可以共同組合成1670萬種顏色，每種顏色均利用RGB形式來表示。在RGB模式中，只有幾種顏色可以與常用語的

7、名稱準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)上，分別為紅255, 0, 0 綠0, 255, 0 藍(lán)0, 0, 255 黑0,0,0 白255, 255, 255 灰n， (0 n 255) 黃255， 255. 0 青0,255,255 紫255,0,255 2.1.2 RGB應(yīng)用(yngyng)的注意事項(xiàng) 在應(yīng)用(yngyng)RGB模式時(shí)，要注意一下幾個(gè)問題：第一，灰色的特色是三元數(shù)組的值相等，這些值從小到大，254種灰色可以簡(jiǎn)單地稱為暗灰色、中灰色以及亮灰色，可以認(rèn)為(rnwi)黑、白的灰色的極限，或者灰色是黑色與白色間的過渡部分。第二，在RGB模式下不存在顏色飽和度或者亮度的概念，基本色是紅綠藍(lán)，而其他的與常用語

8、準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)得到顏色黑、灰、白、黃、青、紫等則是由基本色產(chǎn)生的。第三，取RGB模式的子集可以構(gòu)成簡(jiǎn)單的色彩模式，比如黑白兩色可以構(gòu)成位圖模式，或者灰色以及黑白色可以構(gòu)成灰度模式，如果任意256種則構(gòu)成索引模式。第四，RGB模式的色彩范圍要大于CMYK模式，能呈現(xiàn)出更多的顏色信息，尤其是鮮艷而明亮的色彩。這些色彩在印刷時(shí)很難印出來。當(dāng)把RGB模式轉(zhuǎn)換成CMYK模式，這些超出色域范圍的顏色，電腦會(huì)用相近似的顏色替代，這也是圖像色彩模式從RGB轉(zhuǎn)化到CMYK時(shí)畫面變暗的主要原因。在Photoshop中編輯處理RGB圖像時(shí)，首先選擇菜單“視圖校樣設(shè)置工作中的CMYK”，即在當(dāng)前工作狀態(tài)用RGB模式編輯處理

9、圖像，而已CMYK模式模擬顯示圖像，使操作人員在屏幕上所見的圖像色彩，實(shí)際上就是模擬印刷所用紙張和油墨，可在菜單“視圖校樣設(shè)置自定”中選擇相應(yīng)“要模擬的設(shè)備”選項(xiàng)，則顯示器模擬出的CMYK效果更精確。這是一種很好的能正確顯示印刷效果的圖像處理方法。Photoshop在CMYK模式下工作時(shí)，色彩通道比RGB多一個(gè)，另外，它還要用RGB顯示方式來模擬出CMYK顯示器效果，而CMYK的運(yùn)算方式與基于光學(xué)的RGB原理完全不同，因此，用CMYK模式處理圖像的效率要低一些，處理圖像的質(zhì)量也要差一些。 2.2 CMYK(青色、品紅、黃色、黑色）顏色模式 CMYK模式是針對(duì)印刷而設(shè)計(jì)的模式，在用顏料著色時(shí)，青

10、色（Cyan）、洋紅（Magenta）及黃色（Yellow）構(gòu)成各種顏色的原色。這種顏色組成的模式和RGB模式不同，因?yàn)轭伾漠a(chǎn)生不適直接來至于光線的顏色，而是由照射在顏料上反射回來的光線所產(chǎn)生的。且青色（C）、品紅（M）和黃色(Y)的色素在合成后可以吸收所有光線并產(chǎn)生黑色，這些顏色因此被稱為減色，CMYK產(chǎn)生顏色的方法稱為減色法。四色印刷時(shí)依據(jù)上述原理發(fā)展出來的。理論上，利用CMY（青色、品紅、黃色）三原色混合，可以制作出所需的各種顏色，但實(shí)際上等量的CMY混合后，并不能產(chǎn)生完美的黑色或灰色，而是混濁的棕灰色。因此在印刷時(shí)還必須加上黑色（Black）。為了避免與藍(lán)色(Blue)混淆，因此以K

11、代表黑色，成為CMYK模式。 CMYK模式共有4個(gè)參數(shù)，每個(gè)參數(shù)占8位，所以它是32位的圖像模式，但是以傳統(tǒng)CMYK進(jìn)行印刷時(shí)以0%100%來定義網(wǎng)點(diǎn)密度，若以1%為單位分割，可以產(chǎn)生101個(gè)深淺色調(diào)。一般而言，在印刷品上100個(gè)色調(diào)已經(jīng)可以表現(xiàn)相當(dāng)平滑的漸層色調(diào)，肉眼并不容易區(qū)分出其產(chǎn)生的差異。但是實(shí)際能制作出來的顏色卻較RGB模式少，主要是因?yàn)楹谏皇怯脕肀憩F(xiàn)黑色與灰色；而RGB模式所能產(chǎn)生的高彩度顏色或金屬色，是CMYK模式的四色印刷所無法表現(xiàn)的，CMYK參數(shù)也就相當(dāng)于四色印刷時(shí)的4個(gè)色板。 由于CMYK文件占用儲(chǔ)存空間較RGB文件大，因此一般在處理圖像時(shí)不采用CMYK模式，而是在RGB

12、模式下進(jìn)行圖像處理，等到輸出印刷時(shí)再轉(zhuǎn)為CMYK模式進(jìn)行輸出。 2.3 HSB(色相、飽和度、亮度）顏色模式 HSB模式是基于人眼對(duì)色彩的觀察來定義的，在此模式下，所有的顏色都用三個(gè)屬性來表示。第一個(gè)屬性：色彩的相貌，也叫色彩名稱或色彩相貌，簡(jiǎn)稱(jinchng)色相，色相在英文里用Hue來表示，縮寫為H。同樣的一種顏色，在不同的條件下又會(huì)在新鮮程度上表現(xiàn)出差異，即在色彩名稱一致的情況下，它還有第二種屬性：色彩的飽和度，也稱之為色彩的純度，飽和度用縮寫英文字母S來表示。在色彩的色相、飽和度確定的情況下，它還有明確的變化，這就是色彩的第三個(gè)屬性：色彩的明度，用縮寫英文字母B來表示。一個(gè)顏色正是因

13、為有了色相、飽和度以及明度，這個(gè)顏色才被豐富起來。用HSB表示一個(gè)顏色，即色相、飽和度、明度，它就是一個(gè)色彩模式，它就是色彩空間的一種描述方式。 色相按照度數(shù)來表示，如圖相圈中可以看到：如果0是黃綠顏色，那就意味著360也同樣是黃綠色。飽和度和明度分別用百分比來表示。飽和度為0%，表示不論色相與明度，任何色彩都沒有純度，為灰色；飽和度為100%時(shí)則得到純色。明度為0%，表示為黑色，100%的明度則表示為白色。實(shí)際上，在色相圈里，飽和度和明度是與黑、白有關(guān)系(gun x)的；明度與黑有關(guān)、飽和度與白有關(guān)。而黑、白又不屬于色相體系，它們沒有色彩，沒有色彩就是不具備顏色形象。所以由于設(shè)備的限制，在計(jì)

14、算機(jī)屏幕上顯示時(shí)，要轉(zhuǎn)換為RGB模式，作為打印輸出時(shí)，要轉(zhuǎn)換為CMYK模式，這一定程度上限制了HSB模型的使用。 2.4 灰度模式 顧名思義(g mng s y)，灰度模式僅僅描述了圖像的灰度，在該色彩模式下的圖片也就是俗稱的“黑白照片”。當(dāng)圖片本身就是黑白照片或者圖片本身對(duì)其他色彩沒有任何要求(yoqi)時(shí)，使用灰度模式是一個(gè)好的選擇?；叶饶Ｊ綀D像中的每個(gè)像素由8為信息來描述，能夠產(chǎn)生從0255級(jí)的灰色度，可表現(xiàn)256中灰度的明暗效果，其中0表示黑色，255表示白色。 由黑色到白色的過渡非常平滑?？梢詫⑸誓Ｊ降膱D像轉(zhuǎn)換(zhunhun)成灰度模式。但是，當(dāng)將轉(zhuǎn)換后灰度模式文件再次轉(zhuǎn)換成色彩

15、模式文件時(shí)，不能將所有的顏色信息完全恢復(fù)，因?yàn)樵趯⑸誓Ｊ轿募D(zhuǎn)換成灰度模式文件時(shí)，所有的色彩信息將會(huì)丟失。要將彩色圖像轉(zhuǎn)換為高品質(zhì)的黑白圖像，Photoshop會(huì)扔掉原圖像中所有的顏色信息，被轉(zhuǎn)換像素的灰度級(jí)表示原像素的亮度，可以使用“通道混合器”命令混合顏色通道的信息來創(chuàng)建自定的灰度通道。還有一點(diǎn)要注意的，掃描圖片時(shí)，盡量使用其他色彩模式，因?yàn)楸緛韴D片掃描就會(huì)帶來很大的失真，如果使用了灰度模式，那么照片的失真將會(huì)更加嚴(yán)重。 2.5 LAB模式 1976年國(guó)際照明委員會(huì)公布了一種色彩模式，即LAB模式。LAB模式中，L是作為亮度通道，A與B作為色彩通道。其中A通道是從深綠到灰綠再到亮粉紅色，

16、在亮度值上是從低亮度值到中亮度值；B通道是從亮藍(lán)色到灰色再到焦黃色，從亮度值上來看也是從低亮度值到中亮度值。也就是說，在該色彩模式下，色彩混合后所產(chǎn)生的色彩是明亮的色彩。 在實(shí)際應(yīng)用過程中，如果要把RGB模式轉(zhuǎn)換為CMYK模式，LAB模式就是必不可少的步驟之一。所謂的LAB就是人類視覺的顏色空間，其以視覺唯一原則為基礎(chǔ)，在顏色空間中，同樣的移動(dòng)量通過眼睛來看，所帶來的色彩的改變感覺是一樣的，屬于均勻色度空間。其中L表示度，A表示紅色到綠色的漸變，而B表示黃色到藍(lán)色的漸變。LAB色空間與設(shè)備沒有太大的關(guān)系，它的主要作用作為一種連接色彩空間而實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備之間的色彩轉(zhuǎn)換，首先要把RGB顏色轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)A

17、B模式中的顏色模式，再通過LAB模式向CMYK模式轉(zhuǎn)換，同樣的，如果要把CMYK模式轉(zhuǎn)換為RGB，也要先轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)AB模式。在計(jì)算機(jī)表色時(shí)，L值的范圍在0100，A為-128127，B則為-128127. 3.顏色模式的應(yīng)用 在運(yùn)用各種圖像圖形制作軟件時(shí)，要按照實(shí)際需要選擇色彩模式及相關(guān)參數(shù)。比如利用Photoshop進(jìn)行圖像處理時(shí)，相比之下RGB模式的處理效果明顯好于CMYK模式，因?yàn)镽GB是以光學(xué)原理為基礎(chǔ)設(shè)備首選擇色彩模式，而且相比CMYK模式，RGB有著更廣闊的色域，因此RGB可以體現(xiàn)更多的顏色，特別是要求明亮、鮮艷的色彩。此外，對(duì)于同一個(gè)圖像文件，在RGB模式下只需要對(duì)紅、綠、藍(lán)3個(gè)通

18、道色彩進(jìn)行處理即可，而CMYK模式則要處理4個(gè)色彩通道。而且CMYK模式不僅圖片的處理效率相對(duì)較低，而且圖片處理的質(zhì)量也比較差。還有就是Photoshop中一些過濾器并不支持CMYK模式。在實(shí)際應(yīng)用過程中，如果圖片只是用于網(wǎng)頁制作則可以直接采用RGB模式，如果一些平面設(shè)計(jì)作品或者教程之類的文件需要把圖片打印出來，則可以先用RGB模式編輯，然后轉(zhuǎn)換為CMYK模式進(jìn)行打印，或者在印刷前先直接轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行適當(dāng)?shù)男揎?、銳化以及較色。 在各種色彩模式中，LAB也是一種比較重要的模式，因?yàn)樵赗GB模式中藍(lán)、綠色之間有太多的過渡色，紅、綠之間的過渡色又相對(duì)較少，而CMYK模式在進(jìn)行圖片的編輯處理過程中，會(huì)損失的色彩更多，LAB模式則會(huì)在這方面做出補(bǔ)償，并且該模式無關(guān)光線或者設(shè)備等外界因素，因此采用LAB模式進(jìn)行圖片處理，比如RGB以及CMYK的效率都更高。而且上文