數(shù)字圖像處理第五章

科學(xué)家&藝術(shù)家論顏色準(zhǔn)確地說，光線是沒有顏色的。它所擁有的只是引起這樣或者那樣顏色知覺的能量分布。Newton,SirIsaac（1642-1727）ForalongtimeIlimitedmyselftoonecolor——asaformofdisciplinePabloPicasso（1881-1973）顏色現(xiàn)代心理學(xué)研究表明：顏色是人類認(rèn)知系統(tǒng)對物體表面、光照以及視覺環(huán)境的綜合反映。缺少了其中的任何一個(gè)，都不會有顏色感覺。"Lightnessandcolorarefieldphenomena,notpointphenomena."--EdwinH.Land.關(guān)于彩色色彩產(chǎn)生情緒，引發(fā)好感和反感，

色彩操縱印象，影響人們的決策，

色彩控制思想，引導(dǎo)個(gè)人的行為，

色彩使人致病，也可以治愈病人，

色彩無時(shí)不在，色彩也無處不在。顏色有冷暖：

人們在一個(gè)漆成藍(lán)綠色的空間里，15°C時(shí)就會感覺到寒冷，而在橙色房間里只有到了2°C才有同樣的感覺。關(guān)于顏色在古代中國，紅色是幸運(yùn)色，是財(cái)富的象征，可以驅(qū)病避邪。

紅色代表了原始人類生命體驗(yàn)中的鮮血、火焰和愛。

紅色容易令人產(chǎn)生這樣的聯(lián)想：強(qiáng)壯、精力充沛、信任和創(chuàng)造力。

藍(lán)色是神奇的顏色，童話的顏色，謎一樣的、夢幻的、冥想的顏色。

黃色給人十分溫暖、舒服的感覺。

歌德

綠色是生命。

橙色用來象征溫暖和成熟。

棕色被視為一種堅(jiān)固的、誠實(shí)的、家常的顏色。

紫色是最特別的、最有魅力和神秘的顏色。

金色傳遞的是價(jià)值的印象。

銀色的產(chǎn)品和銀色包裝的產(chǎn)品，被認(rèn)為是質(zhì)量好的，價(jià)格不菲的。

黑色現(xiàn)在已經(jīng)成為一種流行色，它體現(xiàn)了三種特征：高雅、悲傷和與眾不同。

白色是光的總和，是未受污染的純潔和無罪，是絕對肯定的顏色。

灰色是介于光明和黑暗之間的顏色。灰色的日常生活沒有高潮也沒有低潮，灰色可以掩蓋事物，產(chǎn)生寂靜，排擠有生氣的事物。灰色與長壽和久遠(yuǎn)的過去聯(lián)系在一起。

男人們尤其偏愛灰色?？赡苁且?yàn)榛疑餮b在充滿著競爭的職業(yè)生活中顯得不那么引人注目，因而那些穿灰西裝的人受到的進(jìn)攻也會少一些。關(guān)于三原色可能是世界上最早的包含三基色的詩句：

日出江花紅勝火，春來江水綠如藍(lán)?！拙右住稇浗先サ魩实淖郑韵略娋鋵⒊珊吻樾危?/p>

春風(fēng)又綠江南岸

兩個(gè)黃鸝鳴翠柳，一行白鷺上青天。

白日依山盡，黃河入海流。本章大綱6.1色度學(xué)基礎(chǔ)6.2顏色模型6.3偽彩色圖像處理6.4全彩色圖像處理公式、補(bǔ)色、彩色分層、色調(diào)和彩色矯正、直方圖處理6.5彩色圖像平滑和銳化6.6彩色分割6.1ColorFundamentals1666年Newton發(fā)現(xiàn)棱鏡的色散現(xiàn)象電磁波譜中可見光波長范圍不同色光之間過渡平滑色度學(xué)基礎(chǔ)在前面學(xué)習(xí)灰度圖像時(shí)，圖像的像素值是光強(qiáng)，即二維空間變量的函數(shù)f(x,y)。如果把灰度值看成是二維空間變量和光譜變量的函數(shù)f(x,y,λ)，即多光譜圖像，也就是通常所說的彩色圖像。在計(jì)算機(jī)上顯示一幅彩色圖像時(shí)，每一個(gè)像素的顏色是通過三種基本顏色（即紅、綠、藍(lán)）合成的，即最常見的RGB顏色模型。要理解顏色模型，首先應(yīng)了解人的視覺系統(tǒng)。在人眼視網(wǎng)膜上兩種人眼感光細(xì)胞：錐狀，彩色、晝視覺。700萬個(gè)細(xì)胞桿狀，灰色、夜視覺。7500萬~1.5億個(gè)細(xì)胞錐狀細(xì)胞進(jìn)一步分為3種。 感藍(lán),感綠,感紅

1．三色原理在人的視覺系統(tǒng)中存在著桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞兩種感光細(xì)胞。桿狀細(xì)胞為暗視器官，錐狀細(xì)胞是明視器官，在照度足夠高時(shí)起作用，并能分別辨顏色。錐狀細(xì)胞將電磁光譜的可見部分分為三個(gè)波段：紅、綠、藍(lán)。由于這個(gè)原因，這三種顏色被稱為三基色，圖2-7表示了人類視覺系統(tǒng)三類錐狀細(xì)胞的光譜敏感曲線。圖2-7人類感光細(xì)胞的敏感曲線人眼錐狀體(R,G,B)的光線吸收是波長函數(shù),1956年測得的吸收率波譜

根據(jù)人眼的結(jié)構(gòu)，所有顏色都可看作是三種基本顏色——R表示紅（Red）、G表示綠（Green)和B表示藍(lán)（Blue)按照不同的比例組合而成。為了建立標(biāo)準(zhǔn)，國際照度委員會(CIE)早在1931年就規(guī)定三種基本色的波長分別為R：700nm，G：546.1nm，B：435.8nm。前面已講過，一幅彩色圖像的像素值可看作是光強(qiáng)和波長的函數(shù)值f(x,y,λ)，但實(shí)際使用時(shí)，將其看作是一幅普通二維圖像，且每個(gè)像素有紅、綠、藍(lán)三個(gè)灰度值會更直觀些。色盲色盲是一種先天性色覺障礙疾病。色覺障礙有多種類型，最常見的是紅綠色盲。根據(jù)三原色學(xué)說，可見光譜內(nèi)任何顏色都可由紅、綠、藍(lán)三色組成。如能辨認(rèn)三原色都為正常人，三種原色均不能辨認(rèn)都稱全色盲。辨認(rèn)任何一種顏色的能力降低者稱色弱，主要有紅色弱和綠色弱，還有藍(lán)黃色弱。如有一種原色不能辨認(rèn)都稱二色視，主要為紅色盲與綠色盲。針灸穴位與指壓法色盲矯正鏡色盲者不為人知的優(yōu)勢色盲檢查圖色盲優(yōu)勢DISCOVERY報(bào)到色盲優(yōu)勢，一戰(zhàn)還是二戰(zhàn)時(shí)期，英國皇家軍還有一支先鋒隊(duì)由色盲組成的。1色盲能更容易根據(jù)，色感的明暗差來區(qū)分事物。更容易區(qū)分事物的細(xì)節(jié)。2色覺異常的繪畫，更容易讓人進(jìn)入一種朦朧美。這副畫讓更多的人產(chǎn)生共鳴。就像看小說比看電視劇更唯美一樣，看小說自己好像就是某個(gè)角色。3在夜間更容易分辨事物。晚上大都是黑白世界。敏感度高。色盲更善于發(fā)現(xiàn)偽裝雪豹首次被拍到捕殺獵物全程：潛行追蹤巖羊雪豹首次被拍到捕殺獵物全程：潛行追蹤巖羊

2．顏色的三個(gè)屬性顏色是外界光刺激作用于人的視覺器官而產(chǎn)生的主觀感覺。顏色分兩大類：非彩色和彩色。非彩色是指黑色、白色和介于這兩者之間深淺不同的灰色，也稱為無色系列。彩色是指除了非彩色以外的各種顏色。顏色有三個(gè)基本屬性，分別是色調(diào)、飽和度和亮度?；谶@三個(gè)基本屬性，提出了一種重要的顏色模型HSI（Hue、Saturation、Intensity）。在HSI顏色模型部分中，我們將詳細(xì)介紹這三個(gè)基本屬性。色調(diào)：光的一種屬性，可區(qū)分不同的色。飽和度：彩色光所呈現(xiàn)顏色的深淺程度。飽和度愈高顏色愈深，反之亦然。明亮度：光作用于人眼時(shí)引起的明亮程度的感覺。一般情況下，彩色光所包含的能量大則顯得亮，反之則暗。表征彩色光有三個(gè)基本量ColorImaging民用數(shù)碼相機(jī)常用專業(yè)數(shù)碼相機(jī)常用,3CCD和棱鏡分光僅適合于靜物攝影顏色合成（1）加色合成計(jì)算機(jī)屏幕顯示通常用RGB表色系統(tǒng)，它是通過相加來產(chǎn)生其他顏色，這種做法通常稱為加色合成法(AdditiveColorSynthesis)（2）減色合成繪畫、攝影、印刷、印染、打印中通常用CMYK表色系統(tǒng)，它是通過顏色相減來產(chǎn)生其他顏色的，所以稱這種方式為減色合成法(SubtractiveColorSynthesis)。

CMYK模式的原色為青色(Cyan)、品紅色(Magenta)、黃色(Yellow)和黑色（Black）。光線和顏料的原色和合成色參考白R=G=B=1加色合成減色合成從物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)中得出：紅、綠、藍(lán)三種色光是非其他色光所能混合出來的，而這三種色光可以不同的比例混合出幾乎自然界所有的顏色。所以紅、綠、藍(lán)是加色混合最理想的原色。紅光＋綠光＝黃光紅光＋藍(lán)光＝品紅光藍(lán)光＋綠光＝青光紅光＋綠光＋藍(lán)光＝白光如果改變?nèi)獾幕旌媳壤€能得到其他不同的顏色。如：紅光與綠光按不同比例混合可得綠光藍(lán)、青、青綠。如果藍(lán)光、綠光和紅光按不同比例混合還可以取得更多的色光，一切色光都可以用加色合成得到。加色合成有色物體（包括色料）所以能顯色，這是因?yàn)槲矬w對光譜中色光有選擇吸收和反射的作用，所謂＂吸收＂也可以說是＂減去＂的意思。印染的染料、繪畫的顏料印刷的油墨等色料的混合或透明色的重疊都屬于減色混合。當(dāng)兩種以上的色料相混和重疊時(shí)，白光就必須減去各種色料的吸收光，其剩余部分的反射色光混合結(jié)果就是色料混合或重疊產(chǎn)生的顏色。黃顏色之所以呈黃色，是因?yàn)樗樟怂{(lán)光，反射黃光的緣故；青顏色之所以呈青色，是因?yàn)樗樟思t光反射青光的緣故。如把黃與青兩種顏料混合，實(shí)際上是它們同時(shí)吸收藍(lán)光和紅光，余一只有綠光能反射，因此呈綠色。減色合成根據(jù)減色合成的原理，品紅、黃、青不同比例的混合，從理論上講可以混出一切顏色。品紅、黃、青三原色在色彩學(xué)上稱第一次色，也稱原色；把兩種不同的原色相混稱第二色，也稱中間色；將間色與原色相混或間色與間色相混稱第三次色，也稱復(fù)色。如圖所示：減色合成XYZ三刺激值CIE_RGB不能合成所有可見光譜的顏色.比色法為克服RGB的不足，CIE定義了與設(shè)備無關(guān)的XYZ顏色空間:CIE_xy色度圖x=X/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)z=Z/(X+Y+Z)=1-x-yx+y+z=1x,y即可決定z參考白為X=Y=Z=1x=y=1/3RGB與XYZRGB2XYZ任何顏色都可以由XYZ的正加權(quán)系數(shù)線性合成CIE_XYZ顏色空間的三刺激值敏感度曲線Namecolors?Definecolormixing?Defineandcomparecolorgam兩色相加時(shí),所產(chǎn)生的新色在它們的連線上.

A=tC+(1–t)BwhereBisaspectralcolor

比值A(chǔ)C/BCisexcitationpurityofA6.2顏色模型為了科學(xué)地定量描述和使用顏色，人們提出了各種顏色模型。目前常用的顏色模型按用途可分為兩類：一類面向諸如視頻監(jiān)視器、彩色攝像機(jī)或打印機(jī)之類的硬件設(shè)備。面向硬件設(shè)備的最常用彩色模型是RGB模型。另一類面向以彩色處理為目的的應(yīng)用，如動畫中的彩色圖形。面向彩色處理的最常用模型是HSI模型。另外，在印刷工業(yè)上和電視信號傳輸中，經(jīng)常使用CMYK和YUV色彩系統(tǒng)。1.RGB模型

RGB模型用三維空間中的一個(gè)點(diǎn)來表示一種顏色，如下圖所示。每個(gè)點(diǎn)有三個(gè)分量，分別代表該點(diǎn)顏色的紅、綠、藍(lán)亮度值，亮度值限定在［0,1］。在RGB模型立方體中，原點(diǎn)所對應(yīng)的顏色為黑色，它的三個(gè)分量值都為零。距離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的頂點(diǎn)對應(yīng)的顏色為白色，它的三個(gè)分量值都為1。從黑到白的灰度值分布在這兩個(gè)點(diǎn)的連線上，該線稱為灰色線。立方體內(nèi)其余各點(diǎn)對應(yīng)不同的顏色。彩色立方體中有三個(gè)角對應(yīng)于三基色——紅、綠、藍(lán)。剩下的三個(gè)角對應(yīng)于三基色的三個(gè)補(bǔ)色——黃色、青色（藍(lán)綠色）、品紅（紫色）。1.RGB模型RGB是加色/色光合成CIE_RGB的參考白為R=G=B=1Fig.6.8RGB24-BitColorCubea.彩色剖面產(chǎn)生的彩色圖像b.色立體的3個(gè)隱藏面WebSafeColorRGB分量的有效值：216種安全的RGB彩色：在256色中的灰色，其中帶下劃線的屬WSC6*6*6=216色Fig6.11TheRGBsafe-colorcube顏色不準(zhǔn)確

2.CMYK表色系統(tǒng)

CMYK表色系統(tǒng)也是一種常用的表示顏色的方式。計(jì)算機(jī)屏幕顯示通常用RGB表色系統(tǒng)，它是通過相加來產(chǎn)生其他顏色，這種做法通常稱為加色合成法(AdditiveColorSynthesis)。而在印刷工業(yè)上則通常用CMYK表色系統(tǒng)，它是通過顏色相減來產(chǎn)生其他顏色的，所以稱這種方式為減色合成法(SubtractiveColorSynthesis)。

CMYK模式的原色為青色(Cyan)、品紅色(Magenta)、黃色(Yellow)和黑色（Black）。在處理圖像時(shí)，一般不用CMYK模式，主要是因?yàn)檫@種模式的文件大，占用的磁盤空間和內(nèi)存大。這種模式一般在印刷時(shí)使用。CMY&CMYKColorModels用K來代替等量的C,M,Y,稱為undercolorremove.更黑，省墨。K=min(C,M,Y);C’=C-KM’=M-KY’=Y-K

3.HSI模型

HSI模型是Munseu提出的，它反映了人的視覺系統(tǒng)觀察彩色的方式，在藝術(shù)上經(jīng)常使用HSI模型。HSI模型中，H表示色調(diào)(Hue)，S表示飽和度(Saturation)，I表示亮度(Intensity，對應(yīng)成像亮度和圖像灰度)。這個(gè)模型的建立基于兩個(gè)重要的事實(shí)：①I分量與圖像的彩色信息無關(guān)；②

H和S分量與人感受顏色的方式是緊密相聯(lián)的。這些特點(diǎn)使得HSI模型非常適合借助人的視覺系統(tǒng)來感知彩色特性的圖像處理算法。

圖2-9中的色相環(huán)描述了色相和飽和度兩個(gè)參數(shù)。色相由角度表示，它反映了該彩色最接近什么樣的光譜波長。一般假定0°表示的顏色為紅色，120°的為綠色，240°的為藍(lán)色。0°到240°的色相覆蓋了所有可見光譜的彩色，在240°到300°之間為人眼可見的非光譜色（紫色）。飽和度是指一個(gè)顏色的鮮明程度，飽和度越高，顏色越深，如深紅，深綠。飽和度參數(shù)是色環(huán)的原點(diǎn)（圓心）到彩色點(diǎn)的半徑的長度。由色相環(huán)可以看出，環(huán)的邊界上純的或飽和的顏色，其飽和度值為1。在中心是中性（灰色）陰影，飽和度為0。圖2-9色相環(huán)

亮度是指光波作用于感受器所發(fā)生的效應(yīng)，其大小由物體反射系數(shù)來決定，反射系數(shù)越大，物體的亮度愈大，反之愈小。

HSI模型的三個(gè)屬性定義了一個(gè)三維柱形空間，如圖2-10所示?；叶汝幱把刂S線從底部的黑變到頂部的白，具有最高亮度。最大飽和度的顏色位于圓柱上頂面的圓周上。圖2-10柱形彩色空間1)RGB轉(zhuǎn)換到HSI

對任何3個(gè)［0，1］范圍內(nèi)的R、G、B值，其對應(yīng)HSI模型中的I、S、H分量的計(jì)算公式為(2-4)

式（2-4）計(jì)算出的H值的范圍為［0°,180°］，對應(yīng)于Ｇ≥Ｂ。在Ｇ＜Ｂ時(shí)，Ｈ值大于180°,只要令Ｈ＝360°－H，即可把Ｈ轉(zhuǎn)換到［180°，360°］區(qū)間。所以若將兩種情況都考慮上，則由式（2-4）算得的Ｈ是在［0°，360°］范圍內(nèi)。當(dāng)S＝0時(shí)對應(yīng)的是無色彩的中心點(diǎn)，這時(shí)H就沒有意義，此時(shí)定義H為0。當(dāng)I＝0時(shí)，S也沒有意義。2)HSI轉(zhuǎn)換到RGB

假設(shè)S、I的值在［0，1］之間，R、G、B的值也在［0，1］之間，則HSI轉(zhuǎn)換為RGB的公式為(分成3段以利用對稱性)

（1）當(dāng)H在［0°，120°］之間(2-5)(2)當(dāng)H在［120°，240°］之間(2-6)(3)當(dāng)H在［240°，360°］之間(2-7)HSIColorModelHue,Saturation,IntensityHSV,Volume某個(gè)Intensity平面上的Hue和Saturation：H是角度，S是矢量長度RGB2HSI:Where:H=θifB<=GH=360-θifB>GHSI2RGB,300HSIHSI

改變HIS成分及其合成圖

4.其他表色系

1）YUV電視信號彩色坐標(biāo)系統(tǒng)

YUV彩色電視信號傳輸時(shí)，將R、G、B改組成亮度信號和色度信號。PAL制式將R、G、B三色信號改組成Y、U、V信號，其中Y信號表示亮度，U、V信號是色差信號。

RGB與YUV之間的對應(yīng)關(guān)系如下：（2-9）（2-8）2）Lab表色系

Lab顏色模型是CIE于1976年推薦的設(shè)計(jì)成符合孟塞爾彩色系統(tǒng)的表色系。Lab顏色由亮度或光亮度分量L和a、b兩個(gè)色度分量組成。其中a在的正向數(shù)值越大表示越紅，在負(fù)向的數(shù)值越大則表示越綠；b在的正向數(shù)值越大表示越黃，在負(fù)向的數(shù)值越大表示越藍(lán)。Lab顏色與設(shè)備無關(guān)，無論使用何種設(shè)備（如顯示器、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)或掃描儀）創(chuàng)建或輸出圖像，這種模型都能生成一致的顏色。（2-10）式中X0、Y0、Z0為標(biāo)準(zhǔn)白色對應(yīng)的X、Y、Z值。6.3圖像的偽彩色處理6.3圖像的偽彩色處理6.3.1密度分層6.3.2灰度級到彩色轉(zhuǎn)換6.3.3濾波法6.3圖像的偽彩色處理1密度分層法密度分層是偽彩色處理技術(shù)中最簡單的一種。設(shè)一幅灰度圖像f(x,y)，在某一個(gè)灰度級（如f(x,y)=L1）上設(shè)置一個(gè)平行于xy平面的切割平面?；叶葓D像被切割成只有兩個(gè)灰度級，對切割平面以下的（灰度級小于L1）像素分配給一種顏色（如藍(lán)色），對切割平面以上的像素分配給另一種顏色（如紅色）。這樣切割結(jié)果就可以將灰度圖像變?yōu)橹挥袃蓚€(gè)顏色的偽彩色圖像。

若將灰度圖像級用M個(gè)切割平面去切割。就會得到M+1個(gè)不同灰度級的區(qū)域S1，S2，…，SM，SM+1。對這M+1個(gè)區(qū)域中的像素人為分配給M+1種不同顏色，就可以得到具有M+1種顏色的偽彩色圖像，如下圖所示。密度分割偽彩色處理的優(yōu)點(diǎn)是簡單易行，便于用軟件或硬件實(shí)現(xiàn)。還可以擴(kuò)大它的用途，如計(jì)算圖像中某灰度級面積等。密度分層實(shí)例1：圖4-35密度分割示意圖密度分層偽彩色密度分層實(shí)例2：焊接縫的X線圖像密度分層實(shí)例1：(a)甲狀腺影像單色圖(b)8色密度分層實(shí)例3：世界平均月降雨量南美2灰度級彩色變換這種偽彩色處理技術(shù)（在遙感技術(shù)中常稱為假彩色合成方法），可以將灰度圖像變?yōu)榫哂卸喾N顏色漸變的連續(xù)彩色圖像，實(shí)際圖像的連續(xù)偽彩色變換如圖4-37所示。其變換過程為：將灰度圖像送入具有不同變換特性的紅、綠、藍(lán)3個(gè)變換器，再將3個(gè)變換器的不同輸出分別送到彩色顯像管的紅、綠、藍(lán)電子槍。同一灰度由3個(gè)變換器對其實(shí)施不同變換，而使3個(gè)變換器輸出不同，從而在彩色顯像管里合成某種色彩。可見，不同大小灰度級一定可以合成不同色彩。圖4-37偽彩色變換

從圖中可見，若f（x,y）=0，則IB(x,y)=L,IR(x,y)=IG(x,y)=0，從而顯示藍(lán)色。同樣，若f(x,y)=L／2，則IG(x,y)=L，IR(x,y)=IG(x,y)=0，從而顯示綠色。若f(x,y)=L,則IR(x,y)=L，IB(x,y)=IG(x,y)=0，從而顯示紅色。因此不難理解，若灰度圖像f(x,y)灰度級在0～L之間變化，IR

、IB

、IG會有不同輸出，從而合成不同的彩色圖像?；译A到彩色的變換實(shí)例：偽彩色圖像處理的功能模塊圖圖6.24(a)(b)(c)行李包含普通物體行李包含塑料炸彈炸彈衣箱背景偽彩色增強(qiáng)——灰階到彩色的變換機(jī)場X光掃描圖像：利用各正弦型的相位和頻率變化，可以用彩色(分量）來增強(qiáng)不同灰度范圍圖6.25表示所用的（多對一）轉(zhuǎn)換。這些正弦形函數(shù)包含峰值附近的相對不變值的區(qū)域，以及谷底附近的變化強(qiáng)烈的區(qū)域。每個(gè)正弦形的相位和頻率變化可以用彩色(分量）來增強(qiáng)灰度的范圍。例如，如果所有3個(gè)變換有相同的相位和頻率，輸出圖像將是單色的。3個(gè)變換之間相位的小變化會使那些灰度級對應(yīng)峰值的像素產(chǎn)生很小的變化，特別是正弦形低頻時(shí)。對應(yīng)正弦形陡峭區(qū)域的像素灰度值被賦予更強(qiáng)的彩色，作為由于相位間位移引起的3個(gè)正弦形幅值間的顯著差異的效果。圖6.24(b)的圖像是用圖6.25(a)的變換函數(shù)獲得的。注意炸彈和背景具有相當(dāng)不同的灰度值，但是由于正弦波的周期性，它們都用近似的色彩編碼。圖6.24(c)的圖像是用圖6.25(b)的變換函數(shù)獲得的。這時(shí)炸彈和衣袋灰度波段用相似的變換映射，因此實(shí)際上得到相同的色彩。注意，這使得觀察者能夠看透炸彈。背景采用與圖6.24(b)基本相同的映射，產(chǎn)生幾乎相同的彩色?？梢杂貌煌辔徊詈皖l率進(jìn)行變色觀察炸彈、衣物和背景的X線灰度值不同，而且相對固定。圖6.24(b)用：圖6.24(c)用：不同單色圖像對應(yīng)不同彩色波段：華盛頓特區(qū)多光譜衛(wèi)星圖片：包括波托馬克河。在全彩色圖像中波托馬克河的各個(gè)部分顏色不同。表1-1近紅外波段對場景的生物分量有較強(qiáng)反應(yīng)?；炷梁筒ㄓ筒糠殖实{(lán)色e真彩色合成e.=a.+b.+c.f假彩色合成f.=d.+b.+c.紅色分量綠色分量藍(lán)色分量近紅外圖像全彩色圖像把紅色分量換為近紅外分量假彩色合成飛船多通道照片：木星合適的波段與彩色組合可反映木衛(wèi)表面的化學(xué)成分和陽光反射。如上圖的紅色是活火山噴出物，黃色是舊的硫磺沉積。剛才所說的處理類型在復(fù)雜圖像中對感興趣事物進(jìn)行可視化處理時(shí)功能很強(qiáng)，特別是那些超出我們正常感知能力的事物。3濾波法這是一種在頻率域進(jìn)行偽彩色處理的技術(shù)，與上面不同的是輸出圖像的偽彩色與圖像的灰度級無關(guān)，而是取決于圖像中不同空間頻率域成分。如,為了突出圖像中高頻成分（圖像細(xì)節(jié)）將其變?yōu)榧t色，只要將紅色通道濾波器設(shè)計(jì)成高通特性即可。而且可以結(jié)合其他處理方法，在附加處理中實(shí)施（如直方圖修正等），使其彩色對比度更強(qiáng)。如果要抑制圖像中某種頻率成分，可以設(shè)計(jì)一個(gè)帶阻濾波器。其過程如圖4-38所示，從3個(gè)不同頻率的濾波器輸出的信號再經(jīng)過傅立葉反變換，可以對其做進(jìn)一步的處理，如直方圖均衡化。最后把它們作為三基色分別加到彩色顯像管的紅、綠、藍(lán)顯示通道，從而實(shí)現(xiàn)頻率域的偽彩色處理。圖4-38頻率域偽彩色增強(qiáng)處理彩色像素： c(x,y)=[R(x,y),G(x,y),B(x,y)]T兩種基本方法(不一定等效)：分量圖像分別處理，然后合成彩色圖像；直接對彩色像素(向量）處理。6.4BasicsofFull-ColorImageProcessing兩種基本方法等效的2條件：處理過程對標(biāo)量(分量圖像)和向量(彩色圖像)均可用；對向量各分量的運(yùn)算獨(dú)立于其他分量。6.4全彩色圖像處理基礎(chǔ)一種等效的平滑模板算法。。。6.5ColorTransformations處理單幅圖內(nèi)各分量n是彩色模型的維數(shù)。下式說明：在某一個(gè)彩色分量上的輸出是各個(gè)彩色分量的函數(shù)。6.5ColorTransformationsCMYKRGBHSI處理單幅圖內(nèi)各分量用彩色變換調(diào)整圖像的強(qiáng)/亮度不同彩色空間需要不同的變換函數(shù)IH,S修改：理論上，任何變換可在任何彩色模型中進(jìn)行。實(shí)際上，有些運(yùn)算更適合于在特定彩色模型中。 對給定的變換，到實(shí)現(xiàn)該變換的彩色空間的轉(zhuǎn)換代價(jià)必須考慮。例如，要修正亮度，g(x,y)=kf(x,y),其中0<k<1.在HSI中較簡便：s3=kr3,而s1=r1,s2=r2在RGB中：si=kri,i=1,2,3

各分量都要乘k.在CMY中：si=kri+(1-k)i=1,2,3互補(bǔ)色：類似于灰度圖中的負(fù)片在單色圖中，負(fù)片能增強(qiáng)暗部，特別是大面積的暗部。在彩色圖中也有類似效果。OpponentColor3組對立色在RGB中做反轉(zhuǎn)是一分量對一分量的，但是，在HSI中，反轉(zhuǎn)圖的S分量不能從原圖的S分量單獨(dú)獲得。c,d不同用RGB反轉(zhuǎn):用HSI反轉(zhuǎn)所有實(shí)用的彩色切片方法要求：每個(gè)像素轉(zhuǎn)換后的色彩分量是原像素各色彩分量的函數(shù)。一種最簡單的切分彩色圖像的方法是將興趣區(qū)之外的色彩映射到一種不突出的中性色彩上。ColorSlicing用立體(棋盤距離）切片用球體(歐氏距離）切片在RGB彩色空間中膚色檢測實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)一種彩色圖像區(qū)域切片(分割)的方法步驟：分別在RGB和HSV(或HIS)彩色空間，在測試圖像中利用手工選擇皮膚樣本，得出膚色在彩色空間中的均值和方差；

選擇不同距離（棋盤距離、歐氏距離等）度量，計(jì)算被測試圖像各像素到膚色樣本中心的距離，利用方差做閾值，確定該像素色彩是否屬于膚色。測試圖像：face.jpg結(jié)果圖像：將不在膚色空間的像素置0，僅在被測試圖像中留下膚色像素，并作為結(jié)果輸出該圖像。色調(diào)與彩色的手工校正FlatLightHighKeyDarkLowKey同時(shí)調(diào)整RGB不會影響圖像的色調(diào)Hue在CMYK中做彩色平衡，對各分量分別手工調(diào)整原圖；Photoshop的色調(diào)均化

RGB三色分別均化；Lab中L均化直方圖處理利用亮度與色度分離，僅對亮度分量I做均衡I分量被均衡原圖加飽和度，補(bǔ)償S因?yàn)镮均衡后變亮影響油醋色6.6SmoothingandSharpening彩圖的平滑：Sxy是(x,y)的某鄰域，K個(gè)像素。例6.12：例6.12(續(xù)1）：例6.12（續(xù)2）：RGB3分量分別平滑HSI中對I平滑RGB3分量分別銳化例6.12（續(xù)3）：HSI中對I銳化補(bǔ)：兩種圖象分割的基本方法：基于區(qū)域——相鄰并相似的象素集合；基于邊緣檢測——相