数字图像与视频处理

●光的特性与度量， 光通量、 发光强度、 照度、 亮度等主要光度学参量
●彩色三要素、 三基色原理及混色方法等色度学知识。
● RGB、 YUV、 YIQ、 YCbCr、 HSI/ HSV 等颜色空间的表示及转换。
● 人眼视觉特性的知识， 包括亮度感觉特性以及人眼的分辨力与视觉惰性。
● 图像、 视频信号数字化的过程，均匀量化的原理。

光

光是一种电磁波， 它具有波粒二象性———波动特性和微粒特性。

image.png

• 光通量
  光源辐射通量就是指其辐射功率， 而光源对某面积的辐射通量是指单位时间内通过该面积的辐射能量；
  光源总的辐射功率 （或总辐射通量） 是指单位时间内通过包含光源的任一球面的辐射能量

在光度学中， 光通量 （Luminous Flux） 明确地定义为能够被人的视觉系统所感受到的那部分
辐射功率的大小的度量， 单位是流 [明] （lm）。【把看不见的红外线和紫外线排除】

image.png

彩色三要素

• 亮度 （Lightness， 也称为明度）、 色调 （Hue） 和饱和度 （ Sat⁃uration）

• 三基色

1） 选择三种相互独立的颜色基色， 将这三基色按不同比例进行组合， 可获得自然界各种彩
色感觉。
2） 任意两种非基色的彩色相混合也可以得到一种新的彩色， 但它应该等于把两种彩色各自
分解为三基色， 然后将基色分量分别相加后再相混合而得到的颜色。
3） 三基色的大小决定彩色光的亮度， 混合色的亮度等于各基色分量亮度之和。
4） 三基色的比例决定混合色的色调， 当三基色混合比例相同时， 色调相同。
红、 绿、 蓝

image.png

• RGB 颜色空间模型
  在 RGB 颜色空间， 对任意彩色光 F， 其配色方程可写为
  F = r[R] + g[G] + b[B]

  
  image.png

• CMY / CMYK 颜色空间模型
  油墨或颜料的三基色是青 （Cyan）、 品红（Magenta） 和黄 （Yellow）， 简称为 CMY
  任何一种由颜料呈现的颜色都可以用这三种基色按不同的比例混合而成， 人们称这种颜色表示方法为 CMY 颜色空间表示法

CMY 颜色空间正好与 RGB 颜色空间互补， 即用白色减去 RGB 颜色空间中的某一颜色值就等
于这种颜色在 CMY 颜色空间中的值

• YUV 和 YIQ 颜色空间模型
  Y 表示亮度信号， U 和 V （ I 和 Q） 构成彩色的 2 个分量
  如果只有 Y 信号分量而没有 U、 V 分量， 那么表示的图就是黑白灰度图。
  Y和红、绿、 蓝三色光的关系

Y = 0. 299R + 0. 587G + 0. 114B

YUV 颜色空间模型与 RGB 颜色空间模型的转换关系

image.png image.png

• YCbCr颜色空间模型
  YCbCr颜色空间是由 YUV 颜色空间派生的一种颜色空间模型， 主要用于数字电视系统。

image.png

• HSI/ HSV 颜色空间模型
  H（Hue）、 S（Saturation）、 I（Intensity） 或 V（Value） 分别代表色调、 色饱和度

  
  image.png

H（色调） 以绕圆锥中心轴的角度表示， 取值范围为 [0°， 360°]。 一般假定， 红色对应 H = 0°， 绿色对应 H = 120°， 蓝色对应 H = 240°。

1、 RGB 模型转换到 HSI/ HSV 模型

image.png

2、 HSI/ HSV 模型转换到 RGB 模型

image.png