DIP-12-彩色模型HSV-YUV等-处理

数字图像处理DigitalImageProcessing郭素梅GuoS.GuoS.2本课程总内容•空域处理–点运算（灰度映射、二值化（otsu）、多值化、直方图均衡化）–模板运算（卷积-线性滤波、非线性滤波（中值、形态学））–坐标变换（几何变换、几何校正）•频域处理–信号分解的概念–变换（傅里叶变换、离散傅里叶和cos变换、傅里叶变换性质）–滤波器（高通、低通、带通、带阻滤波）•彩色图像处理–彩色模型（RGB，CMY，HSV，Yuv）–各个模型下的处理•图像处理应用–图像数字水印和图像合成、编码和压缩GuoS.3目录•彩色模型–RGB/CMYk，HSV/HSI，YUV/YIQ，YCbCr•RGB彩色处理–假彩色处理–真彩色处理•其他模型下的处理–HSV和HSI–YUV和YIQ彩色模型•彩色模型的作用是在某些标准下以可以接受的方式简化彩色规范。•面向硬件：–RGB模型：彩色监视器、摄像机–CMY模型和CMYk模型：彩色打印机•面向视觉–HSI/HSV模型：符合人描述和解释颜色，把图像分成彩色和灰度信息•面向传输：–YUV模型和YIQ模型：电视、视频编码重要可见光700nm400nm面向硬件•RedGreenBlue(RGB)•CyanMagentaYellow(CMY)•CyanMagentaYellowblacK(CMYk)光墨认识彩色•RGB•白：所占成分多认识彩色•CMY•黑：所占成分多面向硬件：显示器•RGB面向硬件：打印机/印刷机•CMY模型：–主要用于彩色打印，这三种补色可分别由从白光中减去三种基色而得到–归一化后，从CMY到RGB的转换为CR1MG1YB1面向硬件：显示器•补色GRBMCYWBkRGB处理•滤波（线性、非线性滤波）•形态学处理•边缘检测•图像锐化•灰度映射（直方图均衡化、规定化、典型灰度映射、负片等）•坐标变换•几何校正伪彩色处理•数据到图像•灰度到彩色其实就是映射！伪彩色处理•灰度映射),(),,(),,(yxByxGyxR),(yxf)],([),(yxffyxRR)],([),(yxffyxGG)],([),(yxffyxBB不同的映射函数就能将灰度图像转化为不同的伪彩色图像。面向视觉感知的彩色模型•HSI模型：–H表示色调（hue）–S表示饱和度（saturation）–I表示密度（intensity，对应成象亮度和图象灰度）•两个基本特点：–I分量与图象的彩色信息无关–H和S分量与人感受颜色的方式紧密相连（合称色度）色度面向视觉感知的彩色模型•HSI模型面向视觉感知的彩色模型GRBMCYWBk面向视觉感知的彩色模型•HSI模型面向视觉感知的彩色模型•RGB到HSI转换BGRI31),,min()(31BGRBGRS2122arccosBGBRGRBRGRH归一化RGB：[0.01.0]面向视觉感知的彩色模型•从RGB转换到HSI时的注意事项：•考虑被零除的情况！•实践编程中常使用•H:[0360)S:[0100]I:[0100]H:[0360)S:[01.0]I:[01.0]面向视觉感知的彩色模型•HSI到RGB•H在0-120度内)1(SIB)60cos(cos1HHSIR)(3RBIGH黑BRGI白BHGRPYMC面向视觉感知的彩色模型•HSI到RGB•H在120-240度内)1(SIR)180cos()120cos(1HHSIG)(GRIB3面向视觉感知的彩色模型•HSI到RGB•H在240-360度内)1(SIG)300cos()240cos(1HHSIB)(3BGIR面向视觉感知的彩色模型•HSVHSI/HSV处理•对H，加减一个值。确保加减后在范围内–Photoshop：-180到180–matlab：0到1.0•对S，乘大于等于0的数。所有S为零，图像为无彩•对I/V，图像锐化/平滑滤波S处理H处理Photoshop色相和饱和度matlab实现•g=rgb2hsv(f)你试试面向传输的色彩模型•电视制式：PAL，NTSC•YIQ是NTSC制式采用的颜色空间。NTSC是由EIA（美国电子工业协会）所发起及创办的图像输出制式，日本和北美等地区。•Y分量代表图像的亮度信息，I、Q两个分量则携带颜色信息，I分量代表从橙色到青色的颜色变化，而Q分量则代表从紫色到黄绿色的颜色变化。•YIQ模型的优点是将灰度信息和颜色信息区分开来。面向传输的色彩模型•电视制式：PAL，NTSC•PAL电视制式是由德国在综合NTSC制式的技术成就基础上研制出来的一种改进方案。中国采用该电视制式。•YUV是用于真彩色空间的表示，Y代表亮度信息，U、V分别代表色度（色差）信息。相互转换Y0.299R0.587G0.114BI0.596R0.275G0.321BQ0.212R0.523G0.311BRY0.956I0.621QGY0.272I0.647QBY1.107I1.704Q相互转换Y0.299R0.587G0.114B0.147130.288860.436V0.615R0.514990.10001URGBGB2.032110.394650.580601.13983RYUGYUVBYVYCbCr模型•YCbCr模型充分考虑人眼的视觉特性，以降低彩色数字图像存储量，是一种适合于彩色图像压缩的模型。•YCbCr模型与YUV模型一样，由亮度Y、色差Cb、色差Cr构成。与YUV模型不同的是，在构造色差信号时，充分考虑了R、G、B三个分量在视觉感受中的不同重要性。•YUV主要用于模拟信号，YCbCr则用于数字信号。处理•Y成分：锐化、平滑•色差成分：大小压缩matlab实现•NTSC=rgb2ntsc(RGB）•RGB=ntsc2rgb(YCBCR)•YCBCR=rgb2ycbcr(RGB)•RGB=ycbcr2rgb(YCBCR)你试试4:1:1•也就是压缩YI/UQ/VI/UQ/VY彩色图像处理应用：图像合成•找到HS或RGB，在某个范围内彩色图像处理应用：图像合成•找到HS或RGB，在某个范围内你试试•彩色模型HSV下的处理--重点•彩色模型YIQ下的处理--重点•图像合成•色差成分压缩数字图像处理DigitalImageProcessing郭素梅GuoS.