第5章彩色数字图像基础 5.1视角系统对颜色的感知 人们认为颜色是视觉系统对可见光的感知结果。可见光是波长在380mm~780m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。人们 在研究眼睛对颜色的感知过程中普通认为,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,另外还有一种在光功率极端低的条件下才起作用的杆状体细胞,因此颜色只 存在于眼睛和大脑。在计算机图像处理中,杆状细胞还没有扮演什么角色。 人的视觉系统对颜色的感知可归纳出如下几个特性 1.眼睛本质上是一个照相机。人的视网膜( human retina)通过神经元来感知外部世界 的颜色,每个神经元或者是一个对颜色敏感的锥体(cone),或者是一个对颜色不敏 感的杆状体(rod) 2.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明显下降 3.自然界中的任何一种颜色都可以由R,G,B这3种颜色值之和来确定,它们构成一个 3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。 5.2图像的颜色模型 颜色模型( color model)是用简单方法描述所有颜色的一套规则和定义,例如RGB,CMY, YCrCb等都是表示颜色的颜色模型 5.2.1显示彩色图像用RGB相加混色模型 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,并且使用RGB 相加混色模型。电视机和计算机显示器使用的阴极射线管( cathode ray tube,CRT)就是 个有源物体。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,并 以各种不同的相对强度综合起来产生颜色,如图5-01所示。组合这三种光波以产生特定颜色 就叫做相加混色,因为这种相加混色是利用R,G和B颜色分量产生颜色,所以称为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。 ··· 000 电子枪 00000 0●00●● 掩蔽罩 0000000 荧光涂层屏幕 图5-01彩色显像产生颜色的原理 从理论上讲,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。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。当三基色按不同强度相加时,总的光强增强,并可得到任何一种颜 色。某一种颜色和这三种颜色之间的关系可用下面的式子来描述 颜色=R(红色的百分比)+G(绿色的百分比)+B(蓝色的百分比)第5章 彩色数字图像基础 2 5.1 视角系统对颜色的感知 人们认为颜色是视觉系统对可见光的感知结果。可见光是波长在380 nm～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。人们 在研究眼睛对颜色的感知过程中普通认为，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，另外还有一种在光功率极端低的条件下才起作用的杆状体细胞，因此颜色只 存在于眼睛和大脑。在计算机图像处理中，杆状细胞还没有扮演什么角色。 人的视觉系统对颜色的感知可归纳出如下几个特性： 1. 眼睛本质上是一个照相机。人的视网膜(human retina)通过神经元来感知外部世界 的颜色，每个神经元或者是一个对颜色敏感的锥体(cone)，或者是一个对颜色不敏 感的杆状体(rod)。 2. 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明显下降。 3. 自然界中的任何一种颜色都可以由R，G，B这3种颜色值之和来确定，它们构成一个 3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。 5.2 图像的颜色模型 颜色模型(color model)是用简单方法描述所有颜色的一套规则和定义，例如RGB，CMY， YCrCb等都是表示颜色的颜色模型。 5.2.1 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，并且使用RGB 相加混色模型。电视机和计算机显示器使用的阴极射线管(cathode ray tube，CRT)就是一 个有源物体。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，并 以各种不同的相对强度综合起来产生颜色，如图5-01所示。组合这三种光波以产生特定颜色 就叫做相加混色，因为这种相加混色是利用R，G和B颜色分量产生颜色，所以称为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。 图5-01 彩色显像产生颜色的原理 从理论上讲，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。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。当三基色按不同强度相加时，总的光强增强，并可得到任何一种颜 色。某一种颜色和这三种颜色之间的关系可用下面的式子来描述： 颜色＝R(红色的百分比)＋G(绿色的百分比)＋B(蓝色的百分比)