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第十章：彩色影像處理

第十章：彩色影像處理. 10.1 　色彩簡介 10.2 　彩色系統 10.3 　彩色影像處理. 10.1. 色彩簡介. 在所有電磁波中，波長範圍 從 380 (nm=10 -9 m) 微米 至 780 微米 的部份是人類視覺所能感受到的，這段範圍的電磁波稱為光。大家都了解可見光經由三菱鏡可折射出紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色彩，這些色光的重疊可組合出各種色彩，彩色電視即是利用這種色光重疊讓我們看到色彩重現。 人的眼睛將光線透過晶狀體聚焦於網膜上，簡易的構造如圖 10-1 。. 圖 10-1 眼睛的基本構造. 一、人類眼睛的構造： １．外覆薄膜：

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第十章：彩色影像處理

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Presentation Transcript

  1. 第十章：彩色影像處理 • 10.1　色彩簡介 • 10.2　彩色系統 • 10.3　彩色影像處理 第十章：彩色影像處理

  2. 10.1 色彩簡介 在所有電磁波中，波長範圍從 380 (nm=10-9m) 微米至 780 微米的部份是人類視覺所能感受到的，這段範圍的電磁波稱為光。大家都了解可見光經由三菱鏡可折射出紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色彩，這些色光的重疊可組合出各種色彩，彩色電視即是利用這種色光重疊讓我們看到色彩重現。 人的眼睛將光線透過晶狀體聚焦於網膜上，簡易的構造如圖 10-1。 圖10-1 眼睛的基本構造 第十章：彩色影像處理

  3. 第十章：彩色影像處理

  4. 一、人類眼睛的構造： １．外覆薄膜： (1).眼角膜與鞏膜外覆(Cornea and Sclera outer cover) (2).脈絡膜(Choroid) (3).網膜(Retina) ２．瞳孔(Pupil) - 虹彩膜(Iris Diaphragm) ３．水晶體(Lens) - 60-70%水,約6%脂質,高蛋白 ４．光接收體(Light receptors) (1).Cones 桿狀體- 明亮視覺 (6-7 millions) Photopic or Bright-light Vision (2).Rods 錐狀體-陰暗視覺 (75-150 millions) Scotopic or Dim-light Vision. 第十章：彩色影像處理

  5. 第十章：彩色影像處理

  6. 10.1 色彩簡介 • 視網膜的感光組織分成兩大類： • 桿狀體：感受光的亮度 • 錐狀體：感受色彩 • 通常桿狀體的數目比錐狀體來的多，感受能力也比錐狀體來的強。 • 人眼對於色彩的些微變化無法像明暗一樣明顯的分辨 第十章：彩色影像處理

  7. 眼球內影像之構成 • 視網膜上的影像主要顯現在Fovea 區域，由相對位置的光接收體(Light receptor)的激發而能辨知，此辨知過程是將輻射能轉換為電流脈衝，再由人腦解譯出來。 第十章：彩色影像處理

  8. 第十章：彩色影像處理

  9. 第十章：彩色影像處理

  10. 10.2 彩色系統 RGB 彩色系統 (Red, Green, Blue) RGB 彩色系統為一直角座標系統，其中的三個基量是選擇可見光中的三原色光，為使色光定義能夠統一，CIE定出三原色的波長為紅 (700nm)，綠 (546.1nm)，和藍 (435.8nm)。圖 10-3 為此彩色系統。 藍 紅 綠 圖10-3 RGB 彩色系統 第十章：彩色影像處理

  11. 紅 ─ 青 (Cyan) 綠 ─ 紫 (Megenta) 藍 ─ 黃 (Yellow) 黃 青 紅 藍 圖10-4 色光混合圖 通常我們不直接處理 RGB 彩色影像，例如欲從一彩色影像中找出物體的邊緣，如果我們分別對 R, G 和 B 以邊緣強化處理，如此得到的為一個別成份的邊緣而非物體的真正邊緣。如圖 10-5 所示。直接處理 RGB 影像的情況只有在每個成份改變的情形都一樣時，才不會造成顏色失真。例如吾人可以伽傌校正來改變影像的對比，或將正片變成負片如圖 10-6 所示。 第十章：彩色影像處理

  12. (a) 原影像 (b) 對 RGB 取 Sobel 運算 圖10-5 R, G, B 系統彩色影像處理 圖10-6 圖10-5 (a) 彩色影像負片，對 RGB 取 Inverse。 第十章：彩色影像處理

  13. CMY 彩色系統 第十章：彩色影像處理

  14. Y.U.V 彩色系統 0.299R 第十章：彩色影像處理

  15. Y.U.V 彩色系統 第十章：彩色影像處理

  16. 第十章：彩色影像處理

  17. Y.I.Q 彩色系統 第十章：彩色影像處理

  18. 第十章：彩色影像處理

  19. H.S.I 彩色系統 色彩學 (Chromaticity) 即是指色相和彩度，C.I.E 協會定義析色圖(Chromaticity Diagram) 使色光定義能夠統一。所有光譜上的色光，分佈在析色圖的周圍，這些色光所混合出來的所有顏色皆在析色圖上。C.I.E 所選定的R.G.B 空間和所有色光之關係如圖 10-7。 圖10-7 析色圖 第十章：彩色影像處理

  20. H.S.I 彩色系統 • 是根據人類對顏色的認知所建立的顏色模型。 • 以色調（hue），飽和度（ saturation ）和亮度（intensity）來創造各種顏色。 • 色調：指物體傳導或反射的波長。更常見的是以顏色如紅色，橘色或綠色來辨識。 • 飽和度：又稱色度，是指顏色的強度或純度。飽和度代表灰色與色調的比例，並以0%（灰色）到100%（完全飽和）來衡量。 • 亮度：是指顏色的相對明暗度，通常以0%（黑色）到100%（白色）的百分比來衡量。 第十章：彩色影像處理

  21. H.S.I 彩色系統 • RGB to HSI conversion 第十章：彩色影像處理

  22. 第十章：彩色影像處理

  23. 第十章：彩色影像處理

  24. 圖10-8 色彩三角形 圖10-9 H.S.I 彩色系統 第十章：彩色影像處理

  25. 10.3 彩色影像處理 RGB to HSI Transformation 圖10-10 彩色影像 圖10-11 圖 10-10 之 H.S.I 分量 RGB color image  HSI model (H->R, S->G, I->B) 第十章：彩色影像處理

  26. 10.3 彩色影像處理 HSI Model Analysis 圖10-11 圖 10-10 之 H.S.I 分量 圖10-12 圖 10-11 之長條圖 第十章：彩色影像處理

  27. 彩色影像強化—增加飽和度 圖10-10 彩色影像 圖10-13 圖 10-10 之飽和度強化 (Saturation enhancement) 第十章：彩色影像處理

  28. 圖10-12 圖 10-11 之長條圖 圖10-14 圖 10-10 改變色相 (Hue) 的結果 圖10-15 圖 10-14 之 H.S.I 分量之長條圖 第十章：彩色影像處理

  29. 彩色影像區分 (Segmentation) 門檻值 (theshold) 法為最簡單的區分法，但因為在 RGB 系統中每一成份並不獨立，直接在 RGB 空間取門檻值並無法完成理想的區分，圖 10-16 說明此一情形。通常物體顏色的散佈情形，並不會在 RGB 空間的一方塊範圍內。彩色影像區分最常見的方式乃是將影像轉換到 H.S.I 空間，再針對 H 成份取門檻值。 圖10-16 在 RGB 空間上取門檻值之示意圖 第十章：彩色影像處理

  30. 彩色影像壓縮 第十章：彩色影像處理

  31. (a) 降低色差信號水平取樣頻率一倍 (b) 降低色差信號水平和垂直取樣頻率一倍 圖10-17 第十章：彩色影像處理

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