遥感概论课件：3颜色与摄影

1、13 彩色基本原理与摄影成像1 光和颜色 2 颜色的性质3 加色法与减色法4 黑白影象与彩色影象5 摄影成像2光和颜色电磁波谱中0.38-0.76m的波段能引起人的视觉，称为可见光, 简称光能够被眼睛感觉到、并产生视觉现象的辐射是可见辐射或可见光可见光加上紫外和红外部分来自原子和分子的发光辐射，称为光学辐射-光学遥感(optical remote sensing)光3颜色 颜色是可见光作用到人眼中，并刺激了色觉神经而产生的一种主观感觉。所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其它波长吸收的结果4物体产生颜色所必须的四大要素：光源、有色物体、眼晴、大脑5颜色形成的三要素(或四要素)：光、物体、眼睛

2、与大脑 6人眼三种锥体细胞的感色曲线 7光和颜色 可见光的波长不同，产生的色觉不同：0.7m为红色，0.58 m为黄色，0.51 m为绿色，0.47 m为蓝色 可见光是不同波长可见辐射的混合，其颜色决定于进入眼睛的可见光谱不同波长辐射的相对辐射功率分布。 可见光的分解：棱镜色散（折射作用），分成各种色光 不能被棱镜再分解的、单一波长的光-单色光，也称光谱色，仅表现为一种颜色。 自然界单色光很少，多数为各色光的混合8物体的颜色根据物体发射电磁辐射的辐射通量密度，可将物体分为发光体和非发光体。发光体的颜色由它发出的可见辐射的波长而定。非发光体的颜色取决于它们对可见光所固有的吸收、反射和透射性能。根

3、据物体的吸收和反射状况，可分为：消色物体和彩色物体。1、消色物体，或非彩色物体，对入射的白光呈无选择吸收和反射，根据吸收和反射的多少，可呈白、灰、黑色。2、彩色物体对入射的白光有分解能力，呈选择性吸收和反射。反射光与入射光相比，在强度和光谱成分两方面均有改变：反射光为与入射光各波段辐射强度比例不同的色光，物体呈现色彩。光源不同，物体呈现的颜色不同。9物体的不同颜色10亮度对比亮度对比：视场中对象与背景的亮度差与背景亮度之比C=|L对象-L背景|/L背景选择适宜的对象及背景的亮度，可以提高对比，从而提高视觉效果。两个或多个对象间的对比，即C=L对象/L对象 人对光的反应是靠眼睛进行的，人眼对不同

4、波长的光感觉不同。在光亮条件下，人眼对0.555um波长的光感觉最灵敏，波长变大或变小，灵敏度都会降低。 不同的人对亮度或颜色的评价都会有差异。11亮度对比不同地物间的对比度一条细长的河流在图像上能清楚地反映出，原因？12颜色的性质 颜色描述对遥感图象很重要，颜色变换是遥感图象处理的重要方法。视觉感受所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其它波长吸收的结果 颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述明度（Lightness, 强度, Intensity，Value）色调（Hue）饱和度(Saturation)13I，VHS14明度（Lightness, 强度, Intensity）：是人眼对光源或物

5、体明亮程度的感觉。与电磁波辐射的概念不同，明度受人的视觉感受性和经验影响。物体反射率越高，明度就越高。光源：亮度越大，明度越高不同色别，反射率不同，明度也不同：黄-红黑白图象：灰度、灰阶15色调（Hue）：也称色别，色彩彼此间相互区分的特性。可见光波段的不同波长刺激人眼产生了不同色彩（红-紫）的感觉。从红到紫是可见光谱上存在的颜色，每种颜色对应一个波长值，是光谱色。有时刺激人眼的光波不是单一波长，而是一些波长的组合，也可构成一些颜色，但它们找不到对应的波长值，不叫光谱色。一定的光谱或其混合对应确定的颜色，但一定的颜色却可由多种光谱混合形成16饱和度(Saturation):彩色纯洁的程度，即光

6、谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。对于光源，发出的若是单色光就是最饱和的彩色，如激光和各种光谱色。对于不透明物体颜色，如果物体对光谱反射有很高的选择性，只反射很窄的波段，则饱和度高。如果光源或物体反射光在某种波长中混有许多其它波长的光或混有白光，则饱和度变低。黑白色只用明度描述，不用色调、饱和度描述。17彩色 IH S18颜色的合成 光谱相同的光引起相同的色觉，而光谱不同的光，也能引起相同的色觉， 光和色有单一的对应关系，但色和光没有相应的对应关系加色法：色光混合减色法：染料混合19加色法三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，三种颜色按一定比例混合，可以形成各种

7、色调的颜色，则称之为三原色。 实验证明，红、绿、蓝三种颜色是最优的三原色。由三原色混合，可以产生其他颜色，称为加色法。当然，混合后的颜色只是一种视觉效果上的颜色，已完全失去了颜色的光谱意义。互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色 , 这两种颜色就称为互补色。 如黄和蓝，红和青，绿和品红均为互补色。电视屏幕、电脑显示器等显示的彩色，为加色法2021Color TheoryAdditive Color加色法22减色法颜色的减法混合彩色摄影、彩色印刷打印、美术颜料的混合减色法是从自然光（白光）中，减去一种或二种基色光而生成色彩的方法。一般适用于颜料配色、彩色印刷等色彩的产生。颜料本身的色彩是由于本身选

8、择性地吸收了入射自然光中一定波长的光，反射出未被吸收的色光而呈现出本身的色彩。例如，黄色颜料是由于本身吸收了自然光中的蓝色光，反射出未被吸收的红光和绿光叠加混合的结果；品红颜料是由于吸收了自然光中的绿光，反射出红光和蓝光相加的结果；同样，青颜料是由于吸收了自然光中的红光成分，反射蓝光与绿光的结果。23减法三原色减法三原色：指加法三原色的补色，即黄(Y)、品红(M)和青色(C)。 Yellow, Magenta, Cyan用白光由红、绿、蓝三色组成这种理想模型来理解，可以认为黄色，是减去蓝色的的红绿组合；同样地，品红色是减去绿色的红蓝组合，青色是减去红色的蓝绿组合。这样，黄、品红、青便是减色法的

9、三原色。将彩色涂料的三色叠加时，由于光线依次通过减红、减绿、减蓝层就成黑色。只有当涂料浓度不够，减色不彻底时才会出现灰白色，但这仍是减色法而不是加色法。减色法的呈色原理可以用下面的式子来表达： YMWBGR YCWBRG CMWRGB YMCWBGRO（黑） 24Color TheorySubtractive Color减色法cyan, magenta and yellow (CMY) 25A red apple is a good example of subtractive color; the apple really has no color; it has no light ener

10、gy of its own, it merely reflects the wavelengths of white light that cause us to see red and absorbs most of the other wavelengths which evokes the sensation of red. The viewer (or detector) can be the human eye, film in a camera or a light-sensing instrument. 打印或印刷过程的彩色减色法CYMKK：Black26黑白影像与彩色影像遥感影

11、像常以照片（或数字影像）来表现:单波段或全色波段表现为黑白图像，三波段组合表现为彩色影像彩色图像：真彩色(true color)：（三波段组合）与真实物体相同的颜色假彩色(false color)：（三波段组合）图像上物体所具有的颜色，并非它本身的颜色。伪彩色(pseudo color)伪彩色 (pseudocolor): 灰度图象的彩色表示或显示27单波段三波段28绿G红 B红外 R各种地物在影象上的颜色？Each pixel on the computer monitor is made up of a triad of red, green, and blue phosphors B-G

12、-RB-G-R29B-G-RB-G-R30不同波段组合的图像：NIR-R-G， R-G-BR-NIR-G NIR：近红外R：红G：绿B：蓝 31123457TM32真彩色：TM321假彩色TM432 TM74133TM4密度分割结果（伪彩色）34天然彩色合成（natural color composite）图像用非可见光波段合成的假彩色图像，以模拟真彩色图像IKONOSa,假彩色b,真彩色c,天然彩色35天然彩色合成方案：R = XS2G = (3 XS1 + XS3)/4B = (3 XS1 - XS3)/4 SPOT 天然彩色图像SPOT: XS1-绿，XS2-红，XS3-NIR36黑白摄

13、影材料：胶片；相纸黑白胶片航空摄影经常使用的标准型胶片航空摄影成像37摄影的负-正顺序：a)负片曝光；b)相纸放大；c)接触印相潜影反转色调定影航空摄影成像显影38黑白胶片的光谱灵敏度（全色、红外感光片）39全色和黑白红外航空照片比较在红外照片上，植被更亮，小的河流和潮湿的土壤范围更清楚（由于红外波段的光谱反射特征）40彩色胶片使用彩色胶片的优点，人眼辨别彩色色调比辨别灰色色调的能力更强41彩色胶片的结构和光谱灵敏度加蓝色滤光片原因：难以制造出只对红光和绿光感光而不对蓝光感光的乳剂层（感光层）42就光谱灵敏度而言，彩色胶片的三层可认为是三种黑白卤化银乳剂（如上图）；彩色胶片冲洗后每层所具有的色

14、泽，实际上并不是蓝绿红三色。冲洗后，蓝感光层含有黄色，绿感光层含有品红色，而红感光层含有青色。每层所具有的配色量与拍摄时景物原色的光的强度成反比关系。当我们注视此彩色胶片时，配色层便会产生原景物的视感觉。彩色胶片的结构43彩色胶片的彩色形成过程44彩色红外胶片 与通常的彩色胶片不同，彩色红外胶片在它的三层感光乳剂上可记录绿、红、红外（波长0.7-0.9um）的景物能量。这三层经显影后的颜色仍是黄、品红和青色。因此，得到“假彩色”胶片，即胶片上的蓝色反映反射的绿色波段能量，绿色反映反射的红色波段能量，红色反映反射的红外波段能量。彩红外识别伪装45彩色红外胶片46彩色红外胶片的彩色形成过程47Aerial PhotographyNormal ColorFalse-col