彩色圖像處理精品課件

1、彩色圖像處理第1頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三 6.1 彩色基礎(chǔ)人觀察物體的顏色由物體反射光的性質(zhì)決定彩色光波長(zhǎng) 400700nm第2頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三光混合（原色相加） 原色：紅、綠、藍(lán) 二次色：深紅、青、黃顏料混合（原色相減） 原色：深紅、青、黃 二次色：紅、綠、藍(lán)第3頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三三色值系數(shù)色 度 圖X、Y、Z為三色值第4頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.2 彩色模型6.2.1 RGB彩色模型圖像由3個(gè)原色圖像分量組成（R,G,B）像素深度： 每一個(gè)像素的比

2、特?cái)?shù)第5頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三R分量圖G分量圖B分量圖第6頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三第7頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三216種安全RGB色第8頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三第9頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.2.2 CMY和CMYK模型 針對(duì)彩色打印機(jī)和復(fù)印機(jī) RGB到CMY的轉(zhuǎn)換C青M深紅Y黃第10頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.2.3 HSI彩色模型色調(diào)（）：表示觀察者接收的主要顏色。飽和度（）：與所加白光數(shù)量成反比，純

3、譜色是全飽和的。強(qiáng)度（）：?jiǎn)紊珗D像中的灰度?？臻g：垂直強(qiáng)度軸和位于垂直于該軸的平面的彩色點(diǎn)軌道。第11頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三當(dāng)平面沿強(qiáng)度軸向上或向下移動(dòng)時(shí)，由平面與立方體表面構(gòu)成的橫截面決定的邊界呈三角形或六邊形第12頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三色調(diào)：點(diǎn)與原點(diǎn)連線的向量與紅軸的夾角飽和度：向量的長(zhǎng)度強(qiáng)度：由平面在垂直強(qiáng)度軸的位置給出第13頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三第14頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三從到的彩色轉(zhuǎn)換第15頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三從到

4、的彩色轉(zhuǎn)換扇形（120 ）扇形（120240 ）第16頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三從到的彩色轉(zhuǎn)換扇形（240360 ）第17頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三RGB立方體圖像的HSI值 (a)色調(diào) (b)飽和度 (c)強(qiáng)度第18頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三(a)RGB圖像(b)色調(diào)(c)飽和度(d)強(qiáng)度第19頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三(a)色調(diào)(b)飽和度(c)強(qiáng)度(d) RGB圖像第20頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.3 偽彩色處理 偽彩色處理是把灰度圖像的

5、各個(gè)灰度值按照一種線性或非線性函數(shù)關(guān)系映射成相應(yīng)的彩色。強(qiáng)度（灰度）分層法設(shè)一幅灰度圖像f(x,y)，在某一個(gè)灰度級(jí)（如f(x, y)=L1）上設(shè)置一個(gè)平行于xy平面的切割平面，灰度級(jí)小于L1的像素分配給一種顏色（如藍(lán)色），灰度級(jí)大于L1的像素分配給另一種顏色（如紅色）。 第21頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三 灰度分層技術(shù)的示意圖 第22頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三 若將灰度圖像級(jí)用M個(gè)切割平面去切割。就會(huì)得到M+1個(gè)不同灰度級(jí)的區(qū)域S1，S2，SM，SM+1。對(duì)這M+1個(gè)區(qū)域中的像素人為分配給M+1種不同顏色，就可以得到具有M+1種顏色的

6、偽彩色圖像。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，便于用軟件或硬件實(shí)現(xiàn)。 第23頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三 (a)單色圖像 (b)強(qiáng)度分為8個(gè)彩色的結(jié)果第24頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三(a)X光圖像(b)彩色編碼結(jié)果第25頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三 (a)降雨的灰度圖像 (b)對(duì)強(qiáng)度值賦予的彩色 (c) 彩色編碼圖像 (d)南美區(qū)域的放大圖第26頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三偽彩色處理的灰度分層方法I=imread(moon.tif);imshow(I);x=grayslice(I,16);figur

7、e;imshow(x,hot(16);第27頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.3.2 灰度級(jí)到彩色轉(zhuǎn)換其變換過(guò)程為：將灰度圖像送入具有不同變換特性的紅、綠、藍(lán)3個(gè)變換器，再將輸出分別送到彩色顯像管的紅、綠、藍(lán)電子槍，從而在彩色顯像管里合成某種色彩。可見(jiàn)，不同大小灰度級(jí)一定可以合成不同色彩。 第28頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三 從圖中可見(jiàn)，若f（x, y）=0，則IB(x, y)=L, IR(x, y)=IG(x, y)=0， 從而顯示藍(lán)色。同樣，若f(x, y)=L2，則IG(x, y)=L，IR(x, y)=IB(x, y)=0，從而顯示

8、綠色。若f(x, y)=L, 則IR(x, y)=L，IB(x, y)=IG(x, y)=0，從而顯示紅色。 因此不難理解，若灰度圖像f(x, y)灰度級(jí)在0L之間變化， IR 、IB 、IG會(huì)有不同輸出，從而合成不同的彩色圖像。 第29頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三突出裝在行李內(nèi)的爆炸物的偽彩色應(yīng)用第30頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三多光譜圖像彩色編碼(a)紅圖像(b)綠圖像(c)藍(lán)圖像(d)近紅外圖像(e)RGB圖像（由(a) (b) (c)合成）(f)由(d) (b) (c)合成（生物顯示紅色，混凝土顯示淺藍(lán)色）第31頁(yè)，共64頁(yè)，20

9、22年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三(a)木星的偽彩色圖像(b)靠近的圖像第32頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三 從原來(lái)的三基色變成新的一組三基色的彩色坐標(biāo)變換。I=imread(onion.png);imshow(I);new(:,:,1)=I(:,:,3);new(:,:,2)=I(:,:,1);new(:,:,3)=I(:,:,2);figure;imshow(new);第33頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.4 彩色變換彩色圖像處理包括： （1）分別處理每一個(gè)分量圖像，再合成 （2）直接對(duì)彩色像素處理第34頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5

10、月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.4.1 彩色變換公式 或若選擇RGB彩色空間，n=3若選擇CMYK彩色空間，n=4若選擇HSI彩色空間，n=3第35頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三全彩色CMYK圖像RGB圖像HSI圖像第36頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三要改進(jìn)圖像的亮度HSI彩色空間，RGB彩色空間，CMY彩色空間，第37頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三第38頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.4.2 補(bǔ)色 與一種色調(diào)直接相對(duì)立的另一種色調(diào)稱為補(bǔ)色。 類似彩色照片的負(fù)片 RGB彩色圖像 g(x,y

11、)=1-f(x,y)第39頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三(a)原像(b)補(bǔ)色變換函數(shù)(c)基于RGB的變換(d)基于HSI的變換第40頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.4.3 彩色分層目的：突出圖像中特殊的彩色區(qū)域基本思路：（1）顯示感興趣的顏色以便從背景中把它們分離出來(lái)（2）像模板那樣使用由彩色定義的區(qū)域，以便進(jìn)一步處理第41頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三設(shè)感興趣的顏色由寬為W，中心在原彩色點(diǎn)并具有分量（a1,a2,an）的立方體所包圍，則變換為設(shè)感興趣的顏色為球體，則變換為第42頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20

12、日，23點(diǎn)4分，星期三第43頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.4.4 色調(diào)和彩色校正對(duì)灰度進(jìn)行變換主調(diào)型：一幅圖像的灰度范圍。高主調(diào)圖像的多數(shù)信息集中在高亮度處。RGB和CMY空間，用相同的變換函數(shù)映射3個(gè)彩色分量HSI 彩色空間，則僅改進(jìn)亮度分量等量地調(diào)整紅、綠、藍(lán)分量沒(méi)有改變圖像色調(diào)第44頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三第45頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三彩色平衡第46頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.4.5 直方圖處理均勻地?cái)U(kuò)展彩色強(qiáng)度，保留彩色本身（即色調(diào)）不變獨(dú)立地進(jìn)行彩色圖像分量的

13、直方圖均衡，將產(chǎn)生不正確的彩色第47頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三(a)原像(b)變換函數(shù)(c)只均衡強(qiáng)度分量(d)增加飽和度分量，再調(diào)整強(qiáng)度分量第48頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.5 平滑和銳化6.5.1 彩色圖像平滑 RGB彩色圖像的鄰域Sxy HSI彩色模型，只對(duì)強(qiáng)度分量平滑（原色調(diào)和飽和度不變）第49頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三原圖像RGB分量圖像HSI分量圖像第50頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三用55均值模板平滑濾波(a)RGB分量處理 (b)處理強(qiáng)度分量并轉(zhuǎn)換為RGB (c

14、)兩種結(jié)果的差別第51頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.5.2 彩色圖像銳化 RGB彩色系統(tǒng)中，分別計(jì)算每一分量圖像的拉普拉斯再去計(jì)算全彩色圖像 HSI彩色系統(tǒng)中，只計(jì)算強(qiáng)度分量的拉普拉斯而色調(diào)和飽和度分量不變第52頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三用拉普拉斯進(jìn)行圖像銳化(a)RGB分量處理 (b)處理強(qiáng)度分量并轉(zhuǎn)換為RGB (c)兩種結(jié)果的差別第53頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.6 彩色分割6.6.1 HSI彩色空間分割為了在色調(diào)圖像中分離出感興趣的特征區(qū)，飽和度被用做一個(gè)模板圖像。在彩色圖像分割中強(qiáng)度圖像不常使用

15、，因?yàn)樗粩y帶彩色信息。第54頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三(a)原像(b)色調(diào)(c)飽和度(d)強(qiáng)度(e)二值飽和度模板(f) (b)*(e)(g) (f)的直方圖(h) (a)中紅分量的分割第55頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三6.6.2 RGB向量空間分割給定個(gè)感興趣彩色的有代表性的彩色點(diǎn)樣品集，可得到一個(gè)彩色“平均”估計(jì)，令其用RGB向量a來(lái)表示。D(z，a)D0，包含在球內(nèi)部和表面上的點(diǎn)符合特定的彩色準(zhǔn)則；球外面上的點(diǎn)則不符合準(zhǔn)則。 第56頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三樣本協(xié)方差矩陣D(z，a)D0的點(diǎn)的軌道

16、描述了一個(gè)實(shí)心的三維球體 。最大特點(diǎn)是，主軸在最大數(shù)據(jù)范圍的方向旋轉(zhuǎn)。 第57頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三使用邊界盒，盒的中心在a上，沿每一彩色軸的尺度選擇與沿每一個(gè)軸取樣的標(biāo)準(zhǔn)差成比例，標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算只使用一次樣本彩色數(shù)據(jù)。第58頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三(a)利用矩形區(qū)域求平均向量a和標(biāo)準(zhǔn)差(a-1.25) 與(a+1.25)之間(b)分割結(jié)果第59頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三定義向量為：向量的點(diǎn)乘，如下所示：6.6.3 彩色邊緣檢測(cè) 第60頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，23點(diǎn)4分，星期三c(x,y)的最大變化率方向可以由角度給出(x,y)點(diǎn)在方向上變化率的值 第61頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20