数字图像处理：第十八章 彩色图象处理
第十八章 彩色圖象處理
目錄
1.??? 引言
2.??? 彩色空間
3.??? 不同彩色空間之間的轉(zhuǎn)換
4.??? 彩色圖象的分割
作業(yè)
1.? 引言
彩色圖象是多光譜圖象的一種特殊情況，對應(yīng)于人類視覺的三基色即紅、綠、藍(lán)三個波段，是對人眼的光譜量化性質(zhì)的近似。三基色模型是建立圖象成像、顯示、打印等設(shè)備的基礎(chǔ)，具有十分重要的作用。在第二章中，已經(jīng)就彩色做了基本介紹，例如各種彩色空間的表示、定量關(guān)系，彩色立方體等直觀的圖示，參見：（第二章 圖象獲取、顯示、表示與處理）圖象顯示部分，這里不再重復(fù)。
?? 有關(guān)彩色的資料參見：efg's Color Page:A. Color Information B. Color Quantization C. Palettes 。
2.? 彩色空間
? ??? 彩色空間有多種不同的表示形式，常用的有紅、綠、藍(lán)（RGB）三基色模型，色調(diào)、飽和度、亮度（HSI）模型。參見：（第二章 圖象獲取、顯示、表示與處理）圖象顯示部分。
?? 美國國家電視系統(tǒng)委員會（NTSC）定義了用光亮度和色度傳送信號的格式Y(jié)IQ，其中Y代表亮度信息，I、Q為色度值[1]；歐洲定義了相交替格式（PhaseAlternating Line (PAL)），使用YUV格式。YUV格式與YIQ格式類似，差別僅在于空間上多一個330的旋轉(zhuǎn)。與YUV彩色空間具有數(shù)字等價性的YCbCr彩色空間是以演播室質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)的CCIR601編碼方案中采用的彩色表示模型，Cb與U分量對應(yīng)，而Cr與V分量對應(yīng)。在該編碼方案中，亮度信號與色度信號Cb、Cr的采樣比率為4：2：2，這是因?yàn)槿搜蹖ι刃盘柕淖兓瘺]有對亮度信號的變化來得敏感。
?? 青、品紅、黃（CMY）彩色模型[3]是彩色圖象印刷行業(yè)使用的彩色空間，在彩色立方體中它們是紅、綠、藍(lán)的補(bǔ)色，稱為減色基，而紅、綠、藍(lán)稱為加色基。在CMY模型中，顏色是從白光中減去一定成分得到的。CMY坐標(biāo)可以從RGB模型中得到：
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由于在印刷時CMY模型不可能產(chǎn)生真正的黑色，因此在印刷業(yè)中實(shí)際上使用的是CMYK彩色模型，K為第四種顏色，表示黑色：從CMY到CMYK的轉(zhuǎn)換：
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此外，還有國際照明委員會(CIE)提出的基于色度學(xué)的彩色模型[4]。
3.? 不同彩色空間之間的轉(zhuǎn)換
本節(jié)的公式一般是指在歸一化坐標(biāo)下的轉(zhuǎn)換公式，即亮度數(shù)值最大為1。
3.1RGB與HSI
對于彩色圖象分割而言，有時需要將RGB變換為HSI坐標(biāo)，以便反映人類觀察彩色的方式，轉(zhuǎn)換公式如下：
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RGB與HSI的轉(zhuǎn)換關(guān)系：圖形顯示程序efg's HSV LabReport
反過來，由HSI變換為RGB坐標(biāo)的公式如下：
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3.2RGB與YIQ
3.3RGB與YUV（YCbCr）
特別地對于RGB（8位表示的RGB）與YCbCr（256級別）之間的轉(zhuǎn)換如下：
YCbCr (256 級別) 可以從8位 RGB 直接計(jì)算：
Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B
Cb = - 0.1687 R - 0.3313 G + 0.5B + 128
Cr = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B+ 128
YCbCr to RGB Conversion
反過來，RGB 也可以直接從YCbCr (256級別) 計(jì)算:
R = Y + 1.402 (Cr-128)
G = Y - 0.34414 (Cb-128) -0.71414 (Cr-128)
B = Y + 1.772 (Cb-128)
4.? 彩色圖象的分割
彩色圖象的分割除了可以采用灰度圖象的分割方法外，還可以利用色彩的聚類性質(zhì)。通常物體的色度和飽和度由構(gòu)成物體的材料所具有的光線吸收和反射特性決定，而亮度明顯地受光照和視角的影響。因此根據(jù)色度和飽和度分割圖象比較可靠。在實(shí)際問題中，需要對一類物體的顏色進(jìn)行統(tǒng)計(jì)訓(xùn)練，考察其顏色的直方圖，根據(jù)顏色直方圖選擇合適的范圍可以比較快速地實(shí)現(xiàn)圖象分割。
例如，為了檢測人臉，可以首先根據(jù)膚色信息將圖象中膚色區(qū)域分割出來，然后在這些區(qū)域中搜索人臉區(qū)域，可以減小搜索空間，加快速度。
(圖片來源：Lv Fengjun, Ai Haizhou, et.al., Face DetectionBased on Skin Color and Template Matching, ICIG'2000, Aug.16-18, 2000.)
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例如，下面的圖片示意了膚色分割各步驟的處理結(jié)果 (a、原圖象；b、膚色檢測與濾波；c、膚色聚類 d、區(qū)域歸并)。首先根據(jù)統(tǒng)計(jì)得到的的膚色查找表檢測出膚色象素，再對屬于膚色象素的點(diǎn)根據(jù)顏色的相似性聚類成小區(qū)域，最后按照區(qū)域的平均顏色之距離為準(zhǔn)則進(jìn)行歸并得到可能包含人臉的區(qū)域。
(圖片來源：艾海舟，梁路宏等，基于膚色和模板的人臉檢測，軟件學(xué)報(bào)，2001.)
參考文獻(xiàn)
1.??? 馬小虎、張明敏、嚴(yán)華明等，多媒體數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)現(xiàn)，清華大學(xué)出版社，1996。
2.??? 鐘玉琢，多媒體技術(shù)（高級），清華大學(xué)出版社，pp.65-732, 1999.7
3.??? 崔屹，數(shù)字圖象處理技術(shù)與應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，1997.3
4.??? 大田登（日）（劉中本譯），色彩工學(xué)，西安交通大學(xué)出版社，1997.7
作業(yè)
1.????? 編制利用膚色分割和人臉模板匹配相結(jié)合的方法進(jìn)行人臉檢測的程序。
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清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系 艾海舟
最近修改時間：2001年7月19日
出處：http://media.cs.tsinghua.edu.cn/~ahz/digitalimageprocess/CourseImageProcess.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的数字图像处理：第十八章 彩色图象处理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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