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換
4.??? 彩色圖象的分割
作業
1.? 引言
彩色圖象是多光譜圖象的一種特殊情況，對應于人類視覺的三基色即紅、綠、藍三個波段，是對人眼的光譜量化性質的近似。三基色模型是建立圖象成像、顯示、打印等設備的基礎，具有十分重要的作用。在第二章中，已經就彩色做了基本介紹，例如各種彩色空間的表示、定量關系，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。
?? 有關彩色的資料參見：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（RGB）三基色模型，色調、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。
?? 美國國家電視系統委員會（NTSC）定義了用光亮度和色度傳送信號的格式YIQ，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。與YUV彩色空間具有數字等價性的YCbCr彩色空間是以演播室質量標準為目標的CCIR601編碼方案中采用的彩色表示模型，Cb與U分量對應，而Cr與V分量對應。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，這是因為人眼對色度信號的變化沒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使用的彩色空間，在彩色立方體中它們是紅、綠、藍的補色，稱為減色基，而紅、綠、藍稱為加色基。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模型不可能產生真正的黑色，因此在印刷業中實際上使用的是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)提出的基于色度學的彩色模型[4]。
3.? 不同彩色空間之間的轉換
本節的公式一般是指在歸一化坐標下的轉換公式，即亮度數值最大為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，以便反映人類觀察彩色的方式，轉換公式如下：
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RGB與HSI的轉換關系：圖形顯示程序efg's HSV LabReport
反過來，由HSI變換為RGB坐標的公式如下：
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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）之間的轉換如下：
YCbCr (256 級別) 可以從8位 RGB 直接計算：
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。通常物體的色度和飽和度由構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。因此根據色度和飽和度分割圖象比較可靠。在實際問題中，需要對一類物體的顏色進行統計訓練，考察其顏色的直方圖，根據顏色直方圖選擇合適的范圍可以比較快速地實現圖象分割。
例如，為了檢測人臉，可以首先根據膚色信息將圖象中膚色區域分割出來，然后在這些區域中搜索人臉區域，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果 (a、原圖象；b、膚色檢測與濾波；c、膚色聚類 d、區域歸并)。首先根據統計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根據顏色的相似性聚類成小區域，最后按照區域的平均顏色之距離為準則進行歸并得到可能包含人臉的區域。
(圖片來源：艾海舟，梁路宏等，基于膚色和模板的人臉檢測，軟件學報，2001.)
參考文獻
1.??? 馬小虎、張明敏、嚴華明等，多媒體數據壓縮標準及實現，清華大學出版社，1996。
2.??? 鐘玉琢，多媒體技術（高級），清華大學出版社，pp.65-732, 1999.7
3.??? 崔屹，數字圖象處理技術與應用，電子工業出版社，1997.3
4.??? 大田登（日）（劉中本譯），色彩工學，西安交通大學出版社，1997.7
作業
1.????? 編制利用膚色分割和人臉模板匹配相結合的方法進行人臉檢測的程序。
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清華大學計算機系 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
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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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