《图像处理》第5章 彩色图像处理
（仅是个人学习摘抄）
5.1 彩色图像基础
1、彩色图像处理
全彩色处理、数码相机、数码摄像机、彩色扫描仪
2、伪彩色处理：对不同的灰度或灰度范围赋予不同的颜色
当一束白光通过一个玻璃棱镜时，出现的光束不是白光，而是由一端为紫色到另一端为红色的连续彩色谱组成。
3、光特性时颜色科学的核心
描述彩色光的3个基本量：
（1）辐射率：从光源流出能量的总量，用瓦特（W）度量
（2）光强：观察者从光源接受的能量的总和
（3）亮度：主观描绘子
4、三原色
红色（Red）、绿色（Green）、蓝色（Blue）
原色相加产生二次色：
深红色：红+蓝
青色：绿+蓝
黄色：红+绿
5.2 彩色空间
5.2.1 彩色空间的分类
1、RGB
CCD技术直接感知 R，G，B 三个分量。是图像成像、显示、打印等设备的基础
2、CMY 和 CMYK
CMY（青、深红、黄）、CMYK（青、深红、黄、黑）
运用在大多数在纸上沉积彩色颜料的设备，如彩色打印机和复印机。
CMYK 打印中的主要颜色是黑色。等量的 CMY 原色产生黑色，但不纯，在 CMY 基础上，加入黑色，形成 CMYK 彩色空间。
3、HSI
HSI（色调、饱和度、亮度）
两个特点：① I 分量与图像的彩色信息无关；② H 和 S 分量与人感受颜色的方式是紧密相连的。
将亮度（I）与色调（H）和饱和度（S）分开，避免颜色受到光照明暗（I）等条件的干扰，仅仅分析反映色彩本质的色调和饱和度，广泛应用于计算机视觉、图像检索、视频检索。
4、YIQ
Y 指亮度（Brightness），即灰度值；I 和 Q 指色调，描述色彩及饱和度。用于彩色电视广播，被北美的电视系统所采用（属于 NTSC 系统），Y 分量可提供黑白电视机的所有影像信息。
5、YUV
Y 指亮度，与 YIQ 的 Y 相同；U 和 V 也指色调，不同于 YIQ 的 I 和 Q。用于彩色电视广播，被欧洲的电视系统所采用（属于 PAL 系统）。Y 分量也可提供黑白电视机的所有影像信息。
6、YCbCr
Y 指亮度，与 YIQ 和 YUV 的 Y 相同；Cb 和 Cr 由 U 和 V 调整得到。JPEG采用的色彩空间。
5.2.2 彩色空间的转换
1、RGB <——> CMY
RGB 和 CMY 值都归一化到 [0,1]
2、RGB <——> HSI
3、RGB <——> YIQ
4、RGB <——> YUV
5、RGB <——> YCbCr
5.2 伪彩色图像处理
伪彩色图像处理也叫假彩色图像处理，根据一定的准则对灰度值赋以彩色的处理。
区分：伪彩色图像、真彩色图像、单色图像
伪彩色图像处理的意义：人类可以辨别上千种颜色和强度，只能辨别二十几种灰度。
应用：为人们观察和解释图像中的灰度目标
伪彩色图像处理技术：
1、强度分层技术
把一幅图像描述为三维函数 (x,y,f(x,y))。
分层技术：放置平行于（x,y）坐标面的平面，每一个平面在相交区域切割图像函数。
令 [0，L-1] 表示灰度级，使 l0 代表黑色（f(x,y)-0），lL-1 代表白色（f(x,y)=L-1）。假设垂直于强度轴的 P 个平面定义为量级 l1，l2，...，lP。0<P<L-1，P 个平面将灰度级分为 P+1 个间隔，V1，V2，...，VP+1，则灰度级到彩色的赋值关系：
ck 是强度间隔 Vk 第 K 级强度有关的颜色；Vk 是由在 l=k-1 和 l=k 分割平面定义的。（以上的 l 是 L 的小写形式）
2、灰度级到彩色的转换
对任何输入像素的灰度级执行 3 个独立变换，3 个变换结果分别送入彩色监视器的红、绿、蓝三个通道，产生一幅合成图像。
5.3 全彩色图像处理
全彩色图像处理研究分为两大类：
（1）分别处理每一分量图像，然后，合成彩色图像
（2）直接对彩色像素处理：3 个颜色分量表示像素向量。令 c 代表 RGB 彩色空间中的任意向量
对大小为 MxN 的图像：
5.4 彩色变换
1、彩色变换函数
f(x,y) 是彩色输入图像；g(x,y) 是变换或处理过的彩色输出图像；T 是在空间邻域（x,y）上对 f 的操作。
2、彩色变换的简单形式
ri 和 si 是 f(x,y) 和 g(x,y) 在任何点处彩色分量的变量；{T1,T2，...，Tn} 是一个对 ri 操作产生 si 的变换或彩色映射函数集。
选择的彩色空间决定 n 的值，如 RGB 彩色空间，n=3，r1，r2 和 r3 表示红、绿、蓝分量；CMYK，则 n=4。
5.5 彩色图像平滑
令 Sxy 表示在 RGB 彩色图像中定义一个中心在（x,y）的邻域的坐标集，在该邻域中 RGB 分量的平均值为：
5X5 平均模板处理结果：
HSI 图像仅仅处理强度分量
5X5 的灰度平均模板平滑结果：
图 c 的原因：图 a 像素的平均是不同彩色的平均，而图 b 仅仅是强度的平均，原彩色（色调 H 和饱和度 S）保持不变。
5.6 彩色图像尖锐化（拉普拉斯微分）
RGB 彩色空间，分别计算每一分量图像的拉普拉斯变换
5.7 彩色分割（把一幅图像分成区域）
1、HSI 彩色空间分割——直观
H 色调图像方便描述彩色
S 饱和度图像做模板分离感兴趣的特征区
I 强度图像不携带彩色信息
2、RGB 彩色空间——直接
令 z 代表 RGB 空间中的任意一点，a 是分割颜色样本集的平均颜色分量
