【正文】 彩色數(shù)字圖像基礎 彩色數(shù)字電視基礎 主要內(nèi)容 視覺系統(tǒng)對顏色的感知 圖像的顏色模型 圖像的三個基本屬性 圖像的種類 伽馬 (?)校正 JPEG壓縮編碼 常用圖像文件格式 主要內(nèi)容 視覺的時間域響應特性 YUV、 YIQ與 YCrCb顏色空間 彩色電視制式 彩色電視信號的類型 電視圖像數(shù)字化 圖像子采樣 數(shù)字電視簡介 Part 1 彩色數(shù)字圖像基礎 可見光 波長范圍為 380nm～ 780nm 大多數(shù)可見光 由 不同波長的光 組合而成 眼睛 本質上是一個照相機 人的 視網(wǎng)膜 (human retina)通過神經(jīng)元來感知外部世界的顏色 神經(jīng)元 或者是一個對顏色敏感的 錐體 (cone)，或者是一個對顏色不敏感的 桿狀體 (rod) 人的視網(wǎng)膜有對 紅、綠、藍 顏色敏感程度不同的 三種錐體細胞 另外還有一種在光功率極端低的條件下才起作用的 桿狀體細胞 顏色 只存在于眼睛和大腦中，是 視覺系統(tǒng)對可見光的感知結果 紅、綠和藍三種錐體細胞對不同頻率的光的 感知程度 不同，對不同 亮度 的 感知程度 也不同，因此不同組成成分的可見光就呈現(xiàn)出不同的顏色 視覺系統(tǒng)對顏色的感知 視覺系統(tǒng)對顏色的感知 視覺系統(tǒng)對顏色和亮度的響應特性曲線（各個波長的光的強度相等） 視覺系統(tǒng)對顏色的感知 顏色響應曲線表明 人眼對藍光的靈敏度遠遠低于對紅光和綠光的靈敏度 亮度響應曲線表明 人眼對波長為 550nm左右的黃綠色最為敏感 視覺系統(tǒng)對顏色的感知 光譜與顏色 許多具有不同光譜分布的光產(chǎn)生的視覺效果（顏色）是一樣的，對應是多對一的 匹配等色 光譜分布不同而看上去相同的兩種顏色，也稱為條件等色 三刺激理論 絕大部分可見光譜對眼睛的刺激效果都可以用紅（ 700nm）、綠（ ）、藍（ ）三色光 按不同比例和強度的混合來等效表示 視覺系統(tǒng)對顏色的感知 匹配任意可見光所需的三原色光比例曲線 視覺系統(tǒng)對顏色的感知 從人的主觀感覺角度，顏色包含三個要素 色調（ hue） 色調 反映顏色的類別 ，如紅色、綠色、藍色等 色調大致對應光譜分布中的 主波長 視覺系統(tǒng)對顏色的感知 視覺系統(tǒng)對顏色的感知 飽和度（ Saturation） 飽和度是指彩色光所呈現(xiàn)顏色的 深淺 或 純潔程度 對于同一色調的彩色光，其 飽和度越高，顏色就越深，或越純 ；而飽和度越小，顏色就越淺，或純度越低 高飽和度的彩色光可因 摻入白光而降低純度或變淺 ，變成低飽和度的色光 100%飽和度 的色光就代表完全沒有混入白光的純色光 視覺系統(tǒng)對顏色的感知 明亮度（ luminance） 明亮度是光作用于人眼時引起的 明亮程度的感覺 一般來說，彩色 光能量大則顯得亮 ，反之則暗 試驗表明 ? 人的眼睛能分辨 128種不同的色調 ? 10－ 30種不同的飽和度 ? 而 對亮度非常敏感 ? 人眼大約可以分辨 35萬種顏色 顏色模型 顏色模型（ color model） 用來精確標定和生成各種顏色的一套規(guī)則和定義。某種顏色模型所標定的所有顏色就構成了一個顏色空間 顏色空間通常用三維模型表示 空間中的顏色通常使用代表三個參數(shù)的三維坐標來指定 HSL顏色模型 對于人來說，可以通過色調、飽和度和亮度來定義顏色 RGB顏色模型 對于顯示設備來說，可以用紅、綠、藍磷光體的發(fā)光量來描述顏色 CMYK顏色模型 對于打印設備來說，可以使用青色、品紅、黃色和黑色顏料的用量來指定顏色 HSL顏色模型 在 HSL模型中， H定義色調； S定義顏色的深淺程度或飽和度； L定義亮度。 RGB模型和 CMYK模型主要是面向設備的，而 HSL模型更容易被人理解和控制。 理論上絕大部分可見光譜都可用紅、綠、藍 (RGB) 三色光按不同比例和強度的混合來表示 顏色 C＝ R(紅色的百分比 )＋ G(綠色的百分比 )＋ B(藍色的百分比 ) RGB模型稱為 相加混色模型 ，用于光照、視頻和顯示器。例如，顯示器通過紅、綠和藍熒光粉發(fā)射光線產(chǎn)生彩色 RGB顏色模型 CMYK顏色模型 在理論上，絕大多數(shù)顏色都可以用三種基本顏料（青色 cyan、品紅 magenta、和黃色 yellow）按一定比例混合得到 理論上，青色、品紅和黃色三種基本色素等量混合能得到黑色 實際上，打印油墨包含一些雜質，這三種油墨混合實際上產(chǎn)生一種土灰色，必須與黑色 (K) 油墨混合才能產(chǎn)生真正的黑色，所以再加入黑色作為基本色形成 CMYK顏色模型 CMYK模型稱為相減混色模型 相加色與相減色的關系 RGB模型到 CMYK模型的轉換 分色算法（ F代表白色） 顏色模型的空間表示 RGB彩色空間和 CMY彩色空間的表示法 圖像的分類 矢量圖與點位圖 矢量圖 是用一系列計算機指令來表示一幅圖，如畫點、畫線、畫曲線、畫圓、畫矩形等。用數(shù)學方法來描述一幅圖 矢量圖的優(yōu)點 ? 縮放、旋轉、移動時圖像不會失真 ? 存儲和傳輸時數(shù)據(jù)量較小 矢量圖的缺點 ? 圖像顯示時花費時間比較長 ? 真實世界的彩色圖像難以轉化為矢量圖 圖像的分類 矢量圖與點位圖 點位圖 是將一副圖像在空間上離散化，即將圖像分成許許多多的像素，每個象素用若干個二進制位來指定該像素的顏色或灰度值 點位圖的優(yōu)點 ? 顯示速度快 ? 真實世界的圖像可以通過掃描儀、數(shù)碼相機、攝像機等設備方便的轉化為點位圖 點位圖的缺點 ? 存儲和傳輸時數(shù)據(jù)量比較大 ? 縮放、旋轉時算法復雜且容易失真 圖像的分類 矢量圖 點位圖 圖像的分類 灰度圖 與彩色圖 標準單色圖 標準灰度圖 圖像的分類 灰度圖與 彩色圖 256色標準圖像 24位標準圖像 分辨率 顯示分辨率 指顯示屏上能夠顯示出的象素數(shù)目 同樣大小顯示屏能夠顯示的象素越多，說明顯示設備的分辨率越高，顯示的圖像質量也就越高 640 480， 1024 768 圖像分辨率 指組成一副圖像的像素的密度，一般用單位長度上包含像素的個數(shù)來衡量 常用單位為 DPI（ dots per inch），即每英寸多少點 圖像的基本屬性 像素深度 存儲每個像素所用的 位數(shù) 決定彩色圖像每個像素可能有的 顏色數(shù) ，或灰度圖像每個像素可能有的 灰度級數(shù) 調色板 假如一個彩色圖像只包含 24位真彩色空間 中的 16個離散的點 （ 16色圖 ），則可以建立一個 顏色查找表 ，表中的 每一行記錄一組 RGB值 ，實際像素的值用來指定該點顏色在查找表中的索引值，這樣就可以大大縮小存儲量 這個顏色查找表就叫做調色板 圖像的基本屬性 真彩色、偽彩色與直接色 真彩色 ：是指在組成一幅彩色圖像的每個像素值中，有 R，G， B三個基色分量，每個 基色分量直接決定顯示設備的基色強度 ，這樣產(chǎn)生的彩色稱為真彩色。 直接色 ：每個像素值分成 R， G， B分量， 每個分量作為單獨的索引值對它做變換 。也就是通過相應的 彩色變換表 找出 基色強度 ，用 變換后得到的 R， G， B強度值 產(chǎn)生的彩色稱為直接色。 偽彩色 ：每個像素的顏色不是由每個基色分量的數(shù)值直接決定，而是把 像素值 當作 彩色查找表 (調色板 )的表項入口地址，去查找一個顯示圖像時使用的 R， G， B強度值，用查找出的 R， G， B強