【正文】 常用 RGB表色系統(tǒng) ， 它是通過(guò)相加來(lái)產(chǎn)生其他顏色 ， 這種做法通常稱為加色合成法 (Additive Color Synthesis)。 ， 360176。 ， 240176。 ， 120176。 當(dāng) I＝ 0時(shí) ， S也沒(méi)有意義 。 ］ 范圍內(nèi) 。 所以若將兩種情況都考慮上 ， 則由式 （ 24） 算得的 Ｈ 是在 ［ 0176。 ， 360176。 ,只要令 Ｈ ＝ 360176。 ］ ， 對(duì)應(yīng)于Ｇ ≥Ｂ 。圖像處理與識(shí)別 1) RGB轉(zhuǎn)換到 HSI 對(duì)任何 3個(gè) ［ 0， 1］ 范圍內(nèi)的 R、 G、 B值 ， 其對(duì)應(yīng) HSI模型中的 I、 S、 H分量的計(jì)算公式為 ?????????????????????2/12)])(()[(2/)]()[(ar c c o s)],[ m i n ()(3)(31BGBRGRBRGRHBGRBGRISBGRI(24) 圖像處理與識(shí)別 式 （ 24） 計(jì)算出的 H值的范圍為 ［ 0176。0176。 最大飽和度的顏色位于圓柱上頂面的圓周上 。 HSI模型的三個(gè)屬性定義了一個(gè)三維柱形空間 ， 如圖 210所示 。藍(lán)0176。 圖像處理與識(shí)別 圖 29 色相環(huán) 120176。 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。 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 。 到 300176。到 240176。 的為藍(lán)色 。 表示的顏色為紅色 ， 120176。 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(zhǎng) 。 這些特點(diǎn)使得 HSI模型非常適合借助人的視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)感知彩色特性的圖像處理算法 。 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(duì)應(yīng)成像亮度和圖像灰度 )。 剩下的三個(gè)角對(duì)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 ） 。 立方體內(nèi)其余各點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的顏色 。 距離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的顏色為白色 ， 它的三個(gè)分量值都為 1。 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］ 。 另外 ， 在印刷工業(yè)上和電視信號(hào)傳輸中 ， 經(jīng)常使用 CMYK和 YUV色彩系統(tǒng) 。 另一類面向以彩色處理為目的的應(yīng)用 ， 如動(dòng)畫中的彩色圖形 。 圖像處理與識(shí)別 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 。 基于這三個(gè)基本屬性 ， 提出了一種重要的顏色模型 HSI（ Hue、 Saturation、 Intensity） 。 彩色是指除了非彩色以外的各種顏色 。顏色分兩大類：非彩色和彩色 。 前面已講過(guò) ， 一幅彩色圖像的像素值可看作是光強(qiáng)和波長(zhǎng)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(huì)更直觀些 。 圖像處理與識(shí)別 圖 27 人類感光細(xì)胞的敏感曲線 4 0 002 04 06 08 01 0 0波長(zhǎng) ?? / n m光吸收性%藍(lán)綠 紅4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0 6 5 0 7 0 0圖像處理與識(shí)別 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 。 錐狀細(xì)胞將電磁光譜的可見(jiàn)部分分為三個(gè)波段：紅 、 綠 、 藍(lán) 。 圖像處理與識(shí)別 1． 在人的視覺(jué)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 。 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(guò)三種基本顏色 （ 即紅 、 綠 、 藍(lán) ） 合成的 ， 即最常見(jiàn)的 RGB顏色模型 。 圖像處理與識(shí)別 色度學(xué)基礎(chǔ)與顏色模型 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)。 JPEG 通過(guò)有選擇地減少數(shù)據(jù)來(lái)壓縮文件大小，因?yàn)樗鼤?huì)棄用數(shù)據(jù)，故 JPEG 壓縮為有損壓縮。 圖像處理與識(shí)別 JPEG 格式支持 24 位顏色，并保留照片和其他連續(xù)色調(diào)圖像中存在的亮度和色相的顯著和細(xì)微的變化。 由于 JPEG的高壓縮比和良好的圖像質(zhì)量 ， 使得它廣泛應(yīng)用于多媒體和網(wǎng)絡(luò)程序中 。 位圖數(shù)據(jù)用行程長(zhǎng)度壓縮算法記錄數(shù)據(jù) 。 圖像處理與識(shí)別 PCX圖像文件由三個(gè)部分組成： 文件頭 、 圖像數(shù)據(jù)和 256色調(diào)色板 。 PCX 格式支持 RGB、 索引顏色 、 灰度和位圖顏色模式 ， 但不支持 alpha 通道 。 大多數(shù) PC 軟件支持 PCX 格式的第 5 版 。PCX支持 256種顏色 ， 不如 TARGA或 TIF等格式功能強(qiáng) ， 但結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 ， 存取速度快 ， 壓縮比適中 ， 適合于一般軟件的使用 。 GIF圖像文件格式如表 25所示 。 每個(gè)塊第一個(gè)字節(jié)中存放標(biāo)識(shí)碼或特征碼標(biāo)識(shí) 。 換句話說(shuō) ， 它具有順序的組織形式 。 GIF圖像文件采取 LZW壓縮算法 ， 存儲(chǔ)效率高 ， 支持多幅圖像定序或覆蓋 ， 交錯(cuò)多屏幕繪圖以及文本覆蓋 。 圖像處理與識(shí)別 3） 參數(shù)塊結(jié)構(gòu) 表 24 TIF文件參數(shù)塊結(jié)構(gòu) 圖像處理與識(shí)別 2. GIF圖像文件格式 CompuServe 開(kāi) 發(fā) 的 圖 形 交 換 文 件 格 式 GIF （ Graphics Interchange Format） ， 目的是在不同的系統(tǒng)平臺(tái)上交流和傳輸圖像 。 圖像處理與識(shí)別 1） 文件頭 表 22 TIF文件文件頭結(jié)構(gòu) 圖像處理與識(shí)別 2） 參數(shù)指針 表 23 TIF文件參數(shù)指針表 由一個(gè) 2字節(jié)的整數(shù)和其后的一系列 12字節(jié)參數(shù)域構(gòu)成 ， 最后以一個(gè)長(zhǎng)整型數(shù)結(jié)束 。 TIF文件由文件頭 、參數(shù)指針表與參數(shù)域 、 參數(shù)數(shù)據(jù)表和圖像數(shù)據(jù) 4部分組成 。 圖像處理與識(shí)別 其他文件格式 1. TIF圖像文件格式 標(biāo)記圖像文件格式 TIF (Tag Image File Format)， 它是現(xiàn)存圖像文件格式中最復(fù)雜的一種 ， 它提供存儲(chǔ)各種信息的完備的手段 ， 可以存儲(chǔ)專門的信息而不違反格式宗旨 ， 是目前流行的圖像文件交換標(biāo)準(zhǔn)之一 。 依次類推 ， 最后得到的是最上面一行的最右邊的一個(gè)像素 。 （ 2） BMP文件的數(shù)據(jù)存放是從下到上 ， 從左到右的 。 圖像處理與識(shí)別 下面兩點(diǎn)請(qǐng)讀者注意： （ 1） 每一行的字節(jié)數(shù)必須是 4的整數(shù)倍 ， 如果不是 ， 則需要補(bǔ)齊 。 對(duì)于 16色位圖 ， 用 4位可以表示一個(gè)像素的顏色 ， 所以一個(gè)字節(jié)可以表示 2個(gè)像素 。 下面就 2色 、 16色 、 256色和真彩色位圖分別介紹 。 圖像處理與識(shí)別 第四部分就是實(shí)際的圖像數(shù)據(jù) 。 // BYTE rgbReserved。 // BYTE rgbGreen。 調(diào)色板實(shí)際上是一個(gè)數(shù)組 ， 共有 biClrUsed個(gè)元素 （ 如果該值為零 ， 則有 2的biBitCount 次方個(gè)元素 ） 。 圖像處理與識(shí)別 第三部分為調(diào)色板 (Palette)， 當(dāng)然 ， 這里是對(duì)那些需要調(diào)色板的位圖文件而言的 。 其中 ， biCompression 的有效值為 BI_RGB 、 BI_RLE BI_RLE BI_BITFIELDS， 這都是一些 Windows定義好的常量 。 } BITMAPINFOHEADER。 DWORD biClrUsed。 LONG biXPelsPerMeter。 DWORD biCompression。 WORD biPlanes。 LONG biWidth。 這個(gè)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度是固定的 ， 為 14個(gè)字節(jié) （ WORD為無(wú)符號(hào) 16位二進(jìn)制整數(shù) ， DWORD為無(wú)符號(hào) 32位二進(jìn)制整數(shù) ） 。 DWORD bfOffBits。 WORD bfReserved1。 圖像處理與識(shí)別 BMP圖像文件格式 圖像處理與識(shí)別 第一部分為位圖文件頭 BITMAPFILEHEADER， 它是一個(gè)結(jié)構(gòu)體 ， 其定義如下： typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{ WORD bfType。 各種圖像文件的制作還涉及到圖像文件的壓縮方式和存儲(chǔ)效率等 。 每一種圖像文件均有一個(gè)文件頭 ， 在文件頭之后才是圖像數(shù)據(jù) 。 隨著信息技術(shù)的發(fā)展和圖像應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬 ， 還會(huì)出現(xiàn)新的圖像格式 。 所以當(dāng)你見(jiàn)到號(hào)稱分辨率高達(dá) 4800 dpi或 6400 dpi的掃描儀時(shí) ， 這一定指的是輸出分辨率 。 光學(xué)分辨率是指掃描儀硬件所真正掃描到的圖像分辨率 ， 目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品 ，其光學(xué)分辨率可達(dá) 800～ 1200 dpi以上 。 一般掃描儀提供的方式是水平分辨率要比垂直分辨率高 。 打印機(jī)的分辨率可達(dá) 300 dpi， 甚至 720 dpi（ 需用特殊紙張 ） ；而較老機(jī)型的激光打印機(jī)分辨率通常在300～ 360 dpi之間 ， 由于超微細(xì)碳粉技術(shù)的成熟 ， 新的激光打印機(jī)的分辨率可達(dá) 600～ 1200 dpi， 作為專業(yè)排版輸出已經(jīng)綽綽有余了 。 圖像處理與識(shí)別 3） 打印機(jī)分辨率 打印機(jī)分辨率又稱輸出分辨率 ， 是指打印機(jī)輸出圖像時(shí)每英寸的點(diǎn)數(shù) (dpi)。 屏幕分辨率由計(jì)算機(jī)的顯示卡決定 ， 標(biāo)準(zhǔn)的 VGA顯示卡的分辨率是 640 480， 即水平方向 640點(diǎn) （ 像素 ） ， 垂直方向 480點(diǎn) （ 像素 ） 。 通常以每英寸點(diǎn)數(shù) (dpi)來(lái)表示 。 所以 ， 調(diào)整圖像的大小和分辨率即可改變圖像文件的大小 。 另外 ， 圖像的尺寸 、 圖像的分辨率和圖像文件的大小三者之間有著密切的聯(lián)系 。分辨率越高 ， 圖像細(xì)節(jié)越清晰 ， 但產(chǎn)生的文件尺寸大 ， 同時(shí)處理的時(shí)間也就越長(zhǎng) ， 對(duì)設(shè)備的要求也就越高 。 例如 ， 250 dpi表示的就是該圖像每英寸含有 250個(gè)點(diǎn)或像素 。 如果獲取圖像時(shí)的分辨率較低 （ 如 50 dpi） ， 則顯示該圖像時(shí) ， 每英寸所顯示的像素個(gè)數(shù)也很少 ， 這樣就會(huì)使像素變得較大 。 實(shí)際上 ， 以 150 dpi分辨率掃描的圖像 ，它的效果相當(dāng)于激光打印機(jī)的 1200 dpi的效果 。 掃描儀將源圖像看成由大量的網(wǎng)格組成 ，然后在每一個(gè)網(wǎng)格里取出一點(diǎn) ， 用該點(diǎn)的顏色值來(lái)代表這一網(wǎng)格里所有點(diǎn)的顏色值 ， 這些被選中的點(diǎn)就是樣點(diǎn) 。 圖像處理與識(shí)別 首先說(shuō)明樣點(diǎn)和點(diǎn)的概念 。 在計(jì)算機(jī)圖像處理中 ， 還常用到點(diǎn)和樣點(diǎn)這些術(shù)語(yǔ) 。 圖像處理與識(shí)別 位圖的有關(guān)術(shù)語(yǔ) 1. 像素 （ Pixel） 、 點(diǎn) （ Dot） 和樣點(diǎn) （ Sample） 在計(jì)算機(jī)中 ， 圖像是由顯示器上許多光點(diǎn)組成的 ， 將顯示在顯示器上的這些點(diǎn) （ 光的單元 ） 稱為像素 。RGB圖像的顏色是非映射的 ， 它可以從系統(tǒng)的 “ 顏色表 ” 里自由獲取所需的顏色 ， 這種圖像文件里的顏色直接與 PC機(jī)上的顯示顏色相對(duì)應(yīng) 。 “ 真彩色 ” 是RGB顏色的另一種流行的叫法 。一幅索引顏色圖像在圖像文件里定義，當(dāng)打開(kāi)該文件時(shí)，構(gòu)成該圖像具體顏色的索引值就被讀入程序里，然后根據(jù)索引值找到最終的顏色。 圖像處理與識(shí)別 在真彩色出現(xiàn)之前， 由于技術(shù)上的原因，計(jì)算機(jī)在處理時(shí)并沒(méi)有達(dá)到每像素 24位的真彩色水平，為此人們創(chuàng)造了索引顏色。 用這種方式獲得的顏色通常稱為 RGB顏色 。 圖像處理與識(shí)別 3 . 索引圖像 在介紹索引圖像之前 ， 我們首先了解 PC機(jī)是如何處理顏色的 。 我們通常所說(shuō)的黑白照片 ， 其實(shí)包含了黑白之間的所有灰度色調(diào) 。 圖像處理與識(shí)別 圖 26 線畫稿圖 xyO圖像處理與識(shí)別 2. 灰度圖像 在灰度圖像中 ， 像素灰度級(jí)用 8 bit表示 ， 所以每個(gè)像素都是介于黑色和白色之間的 256（ 28=256） 種灰度中的一種 。 線畫稿適合于由黑白兩色構(gòu)成而沒(méi)有灰度陰影的圖像 。 用掃描儀掃描圖像 ，當(dāng)設(shè)置成 LineArt格式時(shí) ， 掃描儀以一位顏色模式來(lái)看待圖像 。 位圖又可以分成如下四種： (LineArt)、 灰度圖像 (GrayScale)、 索引顏色圖像(Ind