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第9章 彩色图像处理 随着计算机技术和微电子技术的发展，彩色图像成像设备性能不断提高，价格也随之下降，彩色图像的应用范围越来越广泛，彩色图像处理技术也在逐步提高。与灰度图像相比，彩色图像除了包含有大量信息以外，表示方法、数据结构和存储方式都与灰度图像不同。本章介绍彩色图像处理，包括彩色图像的基础、彩色图像的坐标变换。
9.1彩色图像基础 彩色图像处理和人的视觉系统有着非常密切的关系。一个彩色的光源能够发射400~700n的电磁波，一部分被物体吸收，一部分反射至人眼，引起了人眼对物体颜色的感知。大部分电磁波都被吸收物体时，人眼感知物体为黑色，大部分电磁波都被物体反射时，人眼感知物体为白色，某一波段的电磁波被物体反射回人眼，人眼感知的物体就是彩色的，例如，569~590nm电磁波反射回人眼，人的视觉系统感知的就是黄色。本小节主要介绍三原色概念，色调、饱和度和亮度的概念。
9.1.1三原色 人的视觉系统中有两种细胞，一种为杆状细胞，另一种为锥状细胞，杆状细胞为亮度感知细胞，锥状细胞为颜色感知细胞，在亮度足够的条件下，锥状细胞对红、绿、蓝这三种颜色波段的电磁波最为敏感，因此这三种颜色被称为三原色，人类视觉系统锥状细胞对可见光敏感曲线如下图所示。根据人眼的视觉特性，自然界中的任何颜色都可以由三原色按照不同比例组合而成。
9.1.2色调、饱和度和亮度 对于单色光，颜色和电磁波波长是一一对应关系，但是对于两种或两种以上颜色的合成光，波长和颜色这种对应关系就不成立了。因此，颜色就不足以描述视觉系统所感知的物体的色彩，还必须有其它的属性，如色调、饱和度和亮度。
9.2彩色图像的坐标变换 目前常用的彩色图像模型主要有两种，一种是面向硬件设备的彩色图像模型例如RGB模型，另一种是面向视觉感知的彩色图像模型例如HSV模型。RGB模型是由红、绿、蓝三原色混合成各种色彩来描述彩色图像，HSV模型是通过色调、饱和度和亮度来描述彩色图像。本小节主要介绍在MATLAB中的RGB彩色图像模型和HSV彩色图像模型之间的坐标变换。
9.2.1 MATLAB中的颜色模型 1．RGB模型 RGB模型采用CIE规定的三原色红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）构成，任何一种颜色都可以通过这三种颜色以不同比例混合而成，用三原色英文头字母大写表示这种颜色模型。 2．HSV模型 HSV是指色调（Hue）、饱和度（Saturation）和亮度（Value）。HSV模型是一种主观模型，三维表示从RGB立方体演化而来。 3．CMYK模型 CMYK模型也称为减色模型，颜色来源于青、紫、黄三原色，这三种原色从照射纸上的白光中吸收一些颜色，从而改变光波产生颜色，即从白光中减去一些颜色而产生颜色，故称为减色模型 4．YUV模型 YUV模型是一种欧洲电视系统所采用的颜色编码方法，在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄影机或彩色CCD摄影机进行取像，然后把取得的彩色图像信号经分色、分别放大校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R-Y（即U）、B-Y（即V），最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。 5．YCbCr模型 YCbCr模型是在世界数字组织视频标准研制过程中作ITU-RBT1601建议的一部分，其实是YUV模型经过缩放和偏移的翻版。
9.2.2 MATLAB中颜色模型转换 颜色模式就是建立的一个3-D坐标系统，表示一个彩色空间，采用不同的基本量来表示颜色，就得到不同的颜色模型（彩色空间），不同的颜色模型都能表示同一种颜色，因此，它们之间是可以相互转换的。
9.3本章小结 本章主要介绍了彩色图像处理的一些基本知识。首先介绍了彩色图像的基础，彩色图像的基本概念。其次，介绍了彩色图像的坐标变换，其中包括MATLAB中支持的几种彩色模型，和基本彩色模型之间的转换。
习 题 9.1 列举两组除红绿蓝以外的其他三原色。 9.2 RGB模型的应用特点是什么？ 9.3 HSV模型的应用特点是什么？ 9.4 读入一幅HSV图像，将其转换成RGB图像。 9.5 读入一幅YCbCr图像，将其转换成RGB图像。