数字图像处理读书笔记之彩色图像处理_数字图像制作与合成读书笔记

彩色图像+处理可分为两个主要领域：全彩色处理和伪彩色处理

一、彩色基础

1. 灰度级：提供一个亮度的标量度量，范围从黑色到灰色最终到白色
2. 用来描述彩色光源质量的3个基本量是辐射，光强和亮度。
3. 辐射：从光源流出的能量的总量，通常用瓦特W来度量
4. 光强：用流明来度量，给出观察者从光源感知的能量总和的度量
5. 亮度：主观描述子，实际上不可度量。体现了无色强度的概念，并且是描述色彩感觉的一个关键因素。
6. 通常用以区别不同颜色特性的是亮度、色调和饱和度。
7. 亮度：无色的强度概念。强度（灰度级）是单色图像最有用的描述子
8. 色调：光波混合中与主波长有关的属性。表示观察者感知的主要颜色（如一个物体是红色，橙色，就是色调）。描述一种纯色（纯黄色、纯红色）的颜色属性
9. 饱和度：相对纯净度，或一个色调混合的白光量。与所加白光的数量成反比。即纯色被白光稀释的程度的度量。纯色谱是全饱和的，深红色（红加白）和淡紫色（紫加白）是欠饱和的。
10. 色调与饱和度一起称为色度，颜色可用其亮度和色度来表征。
11. 确定颜色的另一种方法时使用CIE色度图。 该图以x（红色）和y（绿色）的函数表示颜色的组成。对于x和y的任何值，相应的z值（蓝色）可由1-x-y计算得到
    
12. 从380nm的紫色到780nm的红色（纯色）的各种谱色的位置，标在舌形色度图周围的边界上。位于色度图边界上的任何点都是全饱和的。
13. 任何不在边界上而在色度图内部的点，都表示谱色的混合色。
14. 等能量点与三原色的百分比相对应，它表示白光的CIE标准。等能量点饱和度为0
15. 当一点离开边界并接近等能量点时，该颜色中就加入了更多的白光，就变成欠饱和的颜色。
16. 色度图中连接任意两点的直线段定义了所有可由这两种颜色加性组合得到的不同颜色的变化，这些颜色可以由这两种颜色的加性组合得到
17. 从等能量点到位于色度图边界上的任意一点画一线段，将定义那个特定谱色的所有色调

二、彩色模型

彩色模型是坐标系统和子空间的说明，其中，位于系统中的每种颜色都由单个点来表示。
RGB模型面向硬件
HSI（色调、饱和度、亮度）模型，更符合人描述和解释颜色的方式，可以解除图像中颜色和灰度信息的联系。

RGB彩色模型

模型基于笛卡尔坐标系。
在该模型中，灰度（RGB值相等的点）沿着连接这黑色点和白色点的直线从黑色延伸到白色。
该模型中的不同颜色是位于立方体上的或立方体内部的点，且由自原点延伸的向量来定义

RGB彩色模型中表示的图像由3个分量图像组成，每种原色一幅分量图像。当送入RGB监视器时，这3幅图像在屏幕上混合生成一幅合成的彩色图像
RGB彩色空间中，表示每个像素的比特数称为像素深度
假设红色、绿色、蓝色都是一幅8比特图像，那么每个RGB彩色像素有24比特的深度
全彩色通常表示一幅24比特的RGB彩色图像

HSI彩色模型

该模型可在彩色图像中从携带的彩色信息（色调和饱和度）中消去强度分量的影响

1. RGB彩色图像可视为3幅单色亮度图像（表示红色、绿色和蓝色），应能从一幅RGB图像中提取出强度
2. **强度（灰度级）**是沿连接白色顶点和黑色顶点的直线分布的
3. 连接白色顶点和灰色顶点的直线（灰度轴）是垂直的
4. 确定彩色点的强度分量，可以简单的找到通过一个垂直于强度轴并包含该彩色点的平面，然后找到这个平面与强度轴的交点，交点的值即为区间[0,1]内的强度值
5. 一种颜色的饱和度（纯度）以强度轴的距离为函数而增大。强度轴上的点的饱和度为0，事实证明所有沿着这条轴的点都是灰色的
6. 如何从给定的RGB点来确定色调。黑分量和 白分量不能改变色调，包含在由强度轴和立方体边界定义的平面段内的所有点，都有相同的色调。垂直强度轴旋转阴影平面，可得到不同的色调。
7. 形成HSI空间所要求的色调、饱和度和强度值可由RGB彩色立方体得到。
8. HSI空间由一个垂直强度轴和位于与该轴垂直的平面内的彩色点的轨迹表示。