多媒体技术第4章彩色数字图像基础福
多媒体技术 第4章 彩色数字图像基础
第4章王彩色数字图像基础目录4.5伽马(v)校正4.1视觉系统对颜色的感知4.5.1的概念4.2图像的颜色模型4.5.2校正4.2.1显示彩色图像用RGB相加混色模型4.6JPEG压缩编码4.2.2打印彩色图像用CMY相减混4.6.1JPEG算法概要色模型4.6.2JPEG算法的主要计算4.3图像的三个基本属性步骤4.3.1图像分辨率4.6.3JPEG压缩和编码举例4.3.2像素深度与阿尔法(α)通道4.7图像文件格式4.3.3真彩色、伪彩色与直接色4.7.1BMP文件格式4.4图像的种类4.7.2GIF文件格式4.7.3JPEG格式4.4.1失量图与位图4.7.4PNG格式4.4.2灰度图与彩色图参考文献和站点2/472025年10月26日第4章彩色数字图像基础
2025年10月26日 第4章 彩色数字图像基础 2/47 第4章 彩色数字图像基础目录 4.1 视觉系统对颜色的感知 4.2 图像的颜色模型 4.2.1 显示彩色图像用RGB相加混 色模型 4.2.2 打印彩色图像用CMY相减混 色模型 4.3 图像的三个基本属性 4.3.1 图像分辨率 4.3.2 像素深度与阿尔法(α)通道 4.3.3 真彩色、伪彩色与直接色 4.4 图像的种类 4.4.1 矢量图与位图 4.4.2 灰度图与彩色图 4.5 伽马(γ)校正 4.5.1 γ的概念 4.5.2 γ校正 4.6 JPEG压缩编码 4.6.1 JPEG算法概要 4.6.2 JPEG算法的主要计算 步骤 4.6.3 JPEG压缩和编码举例 4.7 图像文件格式 4.7.1 BMP文件格式 4.7.2 GIF文件格式 4.7.3 JPEG格式 4.7.4 PNG格式 参考文献和站点
4.1视觉系统对颜色的感知颜色是什么视觉系统对可见光的感知结果■可见光是波长在380～780nm之间的电磁波，我们看到的大多数光不是一种波长的光，而是由许多不同波长的光组合成的，因此有多种颜色的感觉颜色只存在于眼睛和大脑■人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥体细胞杆状体细胞在光功率极低的条件下才起作用在计算机图像处理中，三种锥体细胞扮演重要角色，杆状细胞则未扮演什么角色3/472025年10月26日第4章彩色数字图像基础
2025年10月26日 第4章 彩色数字图像基础 3/47 4.1 视觉系统对颜色的感知 ◼ 颜色是什么 ➢ 视觉系统对可见光的感知结果 ◼ 可见光是波长在380～780 nm之间的电磁波，我 们看到的大多数光不是一种波长的光，而是由许 多不同波长的光组合成的，因此有多种颜色的感 觉 ➢ 颜色只存在于眼睛和大脑 ◼ 人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的 三种锥体细胞 ◼ 杆状体细胞在光功率极低的条件下才起作用 ➢ 在计算机图像处理中，三种锥体细胞扮演重 要角色，杆状细胞则未扮演什么角色
4.1视觉系统对颜色的感知(续视觉系统对颜色感知的特性眼睛本质上是一个照相机人的视网膜(humanretina）通过神经元感知外部世界的颜色每个神经元是一个对颜色敏感的锥体(cone)红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同，对不同亮度的感知程度也不同■这就意味着，人们可以使用数字图像处理技术来降低表示图像的数据量而不使人感到图像质量有明显下降，从理论上说，自然界中的任何一种颜色都可以由RG，B这三种颜色值之和来确定，它们构成一个三维的RGB量空间■这就是说，R，G，B的数值不同，混合得到的颜色就不同也就是光波的波长不同4/472025年10月26日第4章彩色数字图像基础
2025年10月26日 第4章 彩色数字图像基础 4/47 4.1 视觉系统对颜色的感知(续) ◼ 视觉系统对颜色感知的特性 ➢ 眼睛本质上是一个照相机 ◼ 人的视网膜(human retina)通过神经元感知外部世界的颜色， 每个神经元是一个对颜色敏感的锥体(cone) ➢ 红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程 度不同，对不同亮度的感知程度也不同 ◼ 这就意味着，人们可以使用数字图像处理技术来降低表示 图像的数据量而不使人感到图像质量有明显下降。 ➢ 从理论上说，自然界中的任何一种颜色都可以由R， G，B这三种颜色值之和来确定，它们构成一个三维 的RGB矢量空间 ◼ 这就是说，R，G，B的数值不同，混合得到的颜色就不同， 也就是光波的波长不同
4.2 1图像的颜色模型显示彩色图像用RGB相加混色模型一个能发出光波的物体称为有源物体，它的颜色由该物体发出的光波决定■CRT使用3个电子枪分别产生红(red)、绿(green)和蓝(blue)三种波长的光，如图4-1所示，并以各种不同的相对强度组合产生不同的颜色RGB相加混色模型组合红、绿和蓝光波来产生特定颜色的方法叫做相加混色法(additivecolormixture），即RGB相加混色模型■相加混色是计算机应用中定义颜色的基本方法任何一种颜色都可用三种基本颜色按不同的比例混合得到颜色=R（红的百分比）+G（绿的百分比）+B（蓝的百分比5/472025年10月26日第4章彩色数字图像基础
2025年10月26日 第4章 彩色数字图像基础 5/47 4.2 图像的颜色模型 ◼ 显示彩色图像用RGB相加混色模型 ➢ 一个能发出光波的物体称为有源物体，它的颜色由 该物体发出的光波决定 ◼ CRT使用3个电子枪分别产生红(red)、绿(green)和蓝(blue)三 种波长的光，如图4-1所示，并以各种不同的相对强度组合 产生不同的颜色 ➢ RGB相加混色模型 ◼ 组合红、绿和蓝光波来产生特定颜色的方法叫做相加混色 法(additive color mixture) ，即RGB相加混色模型 ◼ 相加混色是计算机应用中定义颜色的基本方法 ➢ 任何一种颜色都可用三种基本颜色按不同的比例混 合得到 颜色＝R(红的百分比)＋G(绿的百分比)＋B(蓝的百分比)
4.2 E图像的颜色模型（续1）三种颜色的光强越强，到达我们眼睛的光就越多，它们的比例不同，我们看到的颜色也就不同。没有光到达眼睛，就是一片漆黑当三基色等量相加时，得到白色；等量的红绿相加而蓝为0时得到黄色；等量的红蓝相助加而绿为0时得到品红色；等量的绿蓝相加而红为0时得到青色。这些三基色相的结果如图4-2所示绿黄青电子枪蓝红掩蔽罩荧光涂层屏幕品红图4-2相加混色图4-1彩色显像产生颜色的原理6/472025年10月26日第4章彩色数字图像基础
2025年10月26日 第4章 彩色数字图像基础 6/47 4.2 图像的颜色模型(续1) ➢ 三种颜色的光强越强，到达我们眼睛的光就越多，它们的比 例不同，我们看到的颜色也就不同。没有光到达眼睛，就是 一片漆黑 ➢ 当三基色等量相加时，得到白色；等量的红绿相加而蓝为0时 得到黄色；等量的红蓝相加而绿为0时得到品红色；等量的绿 蓝相加而红为0时得到青色。这些三基色相加的结果如图4-2所 示 图4-1 彩色显像产生颜色的原理 图4-2 相加混色
4.2 图像的颜色模型（续2）彩色图像一幅彩色图像可以看成是由许多的点组成的，如图4-3所示图像中的单个点称为像素(pixel），每个像素都有一个值，称为像素值，它表示特定颜色的强度一个像素值通常用R，G，B三个分量表示。如果每个像素的每个颜色分量"1"和"0"表示，即每种颜色的强度是100%或0%，每个像素显示的颜色是8种颜色之一，见表4表4-1相加色GB颜色R00黑00蓝00绿01青I00红01品红10黄图4-3一幅图像由许多像素组成-白17/472025年10月26日第4章彩色数字图像基础
2025年10月26日 第4章 彩色数字图像基础 7/47 4.2 图像的颜色模型(续2) ➢ 彩色图像 ◼ 一幅彩色图像可以看成是由许多的点组成的，如图4-3所示 ◼ 图像中的单个点称为像素(pixel)，每个像素都有一个值， 称为像素值，它表示特定颜色的强度 ◼ 一个像素值通常用R，G，B三个分量表示。如果每个像素 的每个颜色分量“1”和“0”表示，即每种颜色的强度是 100%或0%，每个像素显示的颜色是8种颜色之一，见表4- 1 R G B 颜色 0 0 0 黑 0 0 1 蓝 0 1 0 绿 0 1 1 青 1 0 0 红 1 0 1 品红 1 1 0 黄 1 1 1 白 表4-1相加色 图4-3 一幅图像由许多像素组成
4.2 图像的颜色模型（续3）1打印彩色图像用CMY相减混色模型一个不发光波的物体称为无源物体，它的颜色由该物体吸收或者反射哪些光波决定用■用彩色墨水或颜料进行混合，绘制的图画是一种无源物体用这种方法生成的颜色称为相减色CMY相减混色模型■用三种基本颜色即青色(cyan)、品红(magenta)和黄色(yellow)的颜料按一定比例混合得到颜色的方法，通常写成CMY，称为CMY模型■从理论上说，任何一种颜色都可以用青色(cyan)、品红(magenta)和黄色(yellow)混合得到用这种方法产生的颜色之所以称为相减混色，是因为它减少了为视觉系统识别颜色所需要的反射光8/472025年10月26日第4章彩色数字图像基础
2025年10月26日 第4章 彩色数字图像基础 8/47 4.2 图像的颜色模型(续3) ◼ 打印彩色图像用CMY相减混色模型 ➢ 一个不发光波的物体称为无源物体，它的颜色由该 物体吸收或者反射哪些光波决定用 ◼ 用彩色墨水或颜料进行混合，绘制的图画是一种无源物体， 用这种方法生成的颜色称为相减色 ➢ CMY相减混色模型 ◼ 用三种基本颜色即青色(cyan)、品红(magenta)和黄色 (yellow)的颜料按一定比例混合得到颜色的方法，通常写 成CMY，称为CMY模型 ◼ 从理论上说，任何一种颜色都可以用青色(cyan)、品红 (magenta)和黄色(yellow)混合得到 ➢ 用这种方法产生的颜色之所以称为相减混色，是因 为它减少了为视觉系统识别颜色所需要的反射光
4.2 E图像的颜色模型（续4）在相减混色中，当三基色等量相减时得到黑色；…..….。三基色相减结果如图4-4所示按每个像素每种颜色用1位表示，相减法产生的8种颜色如表4-3所示表4-3相减色C(青色)M(品红)Y(黄色)相减色黄000白10黄0绿红001品红011红100青品红青蓝110绿101蓝图4-4相减混色111黑9/472025年10月26日第4章彩色数字图像基础
2025年10月26日 第4章 彩色数字图像基础 9/47 4.2 图像的颜色模型(续4) ➢ 在相减混色中, 当三基色等量相减时得到黑 色；.。三基色相减结果如图4-4所示 ➢ 按每个像素每种颜色用1位表示，相减法产生的8 种颜色如表4-3所示 C(青色) M(品红) Y(黄色) 相减色 0 0 0 白 0 0 1 黄 0 1 0 品红 0 1 1 红 1 0 0 青 1 0 1 绿 1 1 0 蓝 1 1 1 黑 图4-4 相减混色 表4-3 相减色
4.2图像的颜色模型（续5)相加色与相减色是互补色相加混色和相减混色之间成对出现互补色，见表4-4利用它们之间的关系，可把显示的颜色转换成打印的颜色在RGB中的颜色值为1的地方，在CMY对应的位置上，其颜色值为0。例如，RGB为0：1：0时，对应CMY为1：0：1表4-4相加色与相减色的关系生成的颜色相加混色(RGB)相减混色(CMY)黑000111蓝001110010101绿青011100红100011101010品红黄110001白11100010/472025年10月26日第4章彩色数字图像基础
2025年10月26日 第4章 彩色数字图像基础 10/47 4.2 图像的颜色模型(续5) ◼ 相加色与相减色是互补色 ➢ 相加混色和相减混色之间成对出现互补色, 见表4-4 ➢ 利用它们之间的关系，可把显示的颜色转换成打印的颜色 ➢ 在RGB中的颜色值为1的地方，在CMY对应的位置上，其颜色 值为0。例如，RGB为0∶1∶0时，对应CMY为1∶0∶1 相加混色(RGB) 相减混色(CMY) 生成的颜色 000 111 黑 001 110 蓝 010 101 绿 011 100 青 100 011 红 101 010 品红 110 001 黄 111 000 白 表4-4 相加色与相减色的关系