多媒体技术课件：第3章多媒体视频技术

1、第3章 多媒体视频技术 据统计，人们获取的信息的65%-70%来自视觉系统，因此图形图像是人类最容易接受的信息之一，它具有文字不可比拟的优点。多媒体计算机最常用的图像有下述三种：图形、静态图像和动态图像（也称视频），获得这三种图像可用下述方法：(1) 计算机产生彩色图形，静态图像和动态图像；(2) 用扫描仪或数码相机；(3) 用视频信号数字化仪，将彩色全电视信号数字化后，输入到多媒体计算机中，可获得静态和动态图像。图形图像基本概念图像的数字化彩色空间的表示及变换视觉系统对颜色的感知图像的属性常用图形图像文件格式主要学习内容：.图形图像基本概念一、图形 指用数学方法描述的，以点、直线、圆、椭圆、

2、弧线、扇形、矩形等几何图元为基本元素构成的画面，也可以使用实心或有等级变化的色彩来填充区域。 通过对这些数学表达式进行编程，形成能构成一幅图形的所有图元的计算机指令集合，并存储下来，就可以将画面信息保存下来，用这种方式保存画面信息的图片我们称为矢量图。 适用于：用于描述轮廓不是非常复杂，色彩不是很丰富的对象，如几何图形，工程图纸等。简单，操作方便，可以对图中的每一个部分分别进行控制，任意进行移动、缩小放大、旋转、拷贝、属性的改变等；相同的或类似的图可以存到图库中。 缺点：当图变得很复杂时，计算机就要花费很长的时间去执行绘图指令。对于复杂的彩色照片很难用数学来描述，不适用矢量法表示。 二、图像

3、指以像素点为基本单位构成的位图，在某些领域中也称为光栅图。 位图可用一个矩形点阵表示，矩阵中的每一个点称之为像素(Pixel)。像素是数字图像中最小的可寻址元素。像素值称为灰度或色彩数。 每个像素用若干个二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性。一幅图像由许许多多描述每个像素的数据组成，这些数据通常称为图像数据。 优点：清晰、美观、逼真，能画出比较复杂的图像。显示位图图像要比显示矢量图形快。照片等图像常以位图的形式存放。 缺点：存储存容量大，因为位图必须把屏幕上所有显示的每一个像素的信息，都要存储起来。一般同样的幅图，位图的容量往往要比矢量图多一至二倍，甚至好几十倍。矢量图和位图比较 三、动态图

4、像（视频） 1动态视觉媒体产生原理 人眼看影像时，即使所看到的影像消失了，仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的时间，这就是“视觉暂留”性质。 当多幅连续图像被快速播放时，由于人眼的视觉暂留性质，使得画面产生运动的效果。 说明：在动态视觉媒体中，一副画面称为一个“帧”，帧是组成动态视觉媒体的最基本单位。图像沿时间轴以t的间隔排列，当t视觉暂留时间，会产生动感。因此，画面更换的速度必须至少达到大约12帧/秒（一帧就是一幅完整的图像）一般电影画面采用24帧/秒速度放映，电视画面采用25帧/秒速度播放。 2.动态视频文件特点由多个画面（帧）组成，且画面具有时间上的连续性和延续性。画面内容存在差异，

5、又有相关性。具有强烈的实时性。数据量非常大，通常采用压缩代码存储。 3.技术参数图像质量：位图颜色与分辨率有关，过分的数据压缩将影响图像质量。帧速度。一般动画为12-24帧/秒；NTSC电视制式是30帧/秒；PAL电视制式是25帧/秒。数据量：与播放时间、画面几何尺寸、颜色数量和采用的压缩算法等因素有关。4.动画与视频的异同 图像帧主要由人工绘制或计算机图像软件产生，用人工合成的方式形成。 图像是实时获取的自然景物，是视频信号源（电视、录像等）经数字化后产生的，是对真实世界的记录。动 画视 频3.1 彩色空间表示及变换一、 采样与量化 图像有模拟图像和数字图像两种：我们日常生活中见到的图像一般

6、是连续形式的模拟图像。多媒体计算机要处理图像和视频信息，首先必须把连续的图像函数进行空间和幅值的离散化处理，转换为数字图像，这就是连续图像数字化。图像的数字化包括采样和量化两个过程。 1、采样(Sampling)1) 采样和采样点 图像在空间上的离散化称为采样，即数字化图像坐标，也就是用空间上部分点的颜色值代表图像，这些点称为采样点。每个采样点就是一个像素，像素是表示图像的最小单位。2) 采样方法 由于图像是一种二维分布的信息，为了对它进行采样操作，需要先将二维信号变为一维信号，再对一维信号完成采样。 做法：沿x方向以等间隔x采样，采样点数为M，沿y方向以等间隔y采样，采样点数为N，于是得到一

7、个MN的离散样本阵列。 3) 非均匀采样 在灰度级变化尖锐的区域，用细腻的采样，在灰度级比较平滑的区域，用粗糙的采样。2、量化 量化是对每个离散点像素的灰度或颜色样本进行数字化处理。具体说，就是在样本幅值的动态范围内进行分层、取整，以正整数表示。 对于黑白灰度图，可以用2的整数幂表示在计算机中灰度级别，即G=2m，当m=8，7，6，1时，其对应的灰度等级分别为256，128，64，2。若m=1，即用灰度等级为2，构成的二值图像只有黑白之分，没有灰度层次；通常会采用m=8，则图像用256级灰度表示，这样可以使模数变换时保证有足够的灰度层次。二、 颜色的几个基本概念1、光的本质 物体由于内部物质的

8、不同，受光线照射后，产生光的分解现象。一部分光线被吸收，其余的被反射或投射出来，成为我们所见的物体的色彩。所以，色彩和光有密切关系，同时还与被光照射的物体有关，并与观察者有关。 色彩是通过光被我们所感知的，从物理学角度来看，光是一种电磁辐射，从380nm到780nm波长的电磁辐射能够被人眼所见，叫做可见光。在可见光谱内，不同波长的辐射引起人的不同颜色感觉。从图3.1电磁波谱及可见光谱示意图可清楚地说明。 a 电磁波谱 b 可见光谱 颜色是人的视觉系统对可见光的感知结果，一方面是由于物体能发出或者反射和吸收各种不同波长的光线；另一方面是由于人能通过眼睛感受到这些不同波长的光，再通过大脑产生不同颜

9、色的感觉。2、物体的颜色 （1） 颜色的来源： 一种是发光体所呈现的颜色，例如各种彩色灯和霓红灯等所发出的彩色光； 另一种是物体反射或透射的彩色光。那些本身不发光的物体，在外界光线照射下能有选择地吸收一些波长的光，而反射或透射另一些波长的光，从而使物体呈现一定的颜色。 （2） 既然物体呈现的颜色是由于物体反射(或透射)光的种类不同而产生的，那么物体呈现的颜色显然与照射它的光源有关。 （3） 不能从看到的颜色来判断光谱的分布。是因为虽然一定的光谱分布表现为一定的颜色，但同一颜色则可由不同的光谱分布而获得。 例如，黄色可以由单一波长的黄光产生，也可以由两种波长不同的光(红光和绿光)按一定比例混合而

10、产生，二者给人的颜色感觉却是相同的。3、颜色三特性 （1）色调（Hue）：指人眼看到光时所产生的彩色感觉，由光的波长决定，用于区别颜色种类。 （2）饱和度（Saturation）：指颜色的纯度，即掺入白光的多少，对于同一色调的彩色光，饱和度越深颜色越鲜明或说越纯。（3）亮度（Brightness）：又称为明亮度，光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的发光和反射光的强度有关。亮度的一个极端是黑色(没有光)，另一个极端则是白色。 色调和饱和度统称为色度，上述内容总结为：亮度表示某彩色光的明亮程度，而色度则表示颜色的类别和深浅程度。4、三原色（三基色）原理 国际照明委员会（CIE）定

11、义： 红（波长700nm）、绿（波长546.1nm）、蓝（波长435.8nm）是自然界中所有颜色的基础，自然界中常见的各种颜色的光大都是由这三种波长的光以不同的强度叠加而成的，绝大多数颜色的光也可分解称红、绿、蓝三种颜色。 一般将红、绿、蓝三色称为三原色，三原色是相互独立的，它们按不同比例混合可以得到其它各种颜色，但任何一种原色都不能由其他两种颜色合成。5、补色的概念+=+=+=+=三、彩色空间表示 在一个典型的多媒体计算机系统中，常常涉及到用几种不同的彩色空间表示图形和图像的颜色，以对应于不同的场合和应用。因此，数字图像的生成、存贮、处理及显示时对应不同的彩色空间需要作不同的处理和转换。 所

12、谓颜色模型指的是某个三维彩色空间中的一个可见光子集。它包含某个色彩域的所有色彩。任何一个色彩域都只是可见光的子集，任何一个颜色模型都无法包含所有的可见光。1、RGB彩色空间 用波长为700nm、546.1nm和435.8nm的单色光作为： 红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色，即三基色。三种基色是相互独立的，任何一种基色都不能由其它两种颜色合成。 RGB颜色模型是三维直角坐标颜色系统中的一个单位正方体 ，在正方体的主对角线上，各原色的量相等，产生由暗到亮的白色，即灰度。（0，0，0）为黑，（1，1，1）为白，正方体的其他6个角点分别为红、黄、绿、青、蓝和品红。用三维立方体描述的RGB彩色空间 根

13、据三基色原理，用基色光单位来表示光的量，则在RGB彩色空间，任意色光F都可以用R、G、B三色不同分量的相加混合而成： FrR + gG + bB 若每一个颜色的等级都是256级，取值0255，整个F就是224，即24位色，真彩色。、CMY彩色空间 在白光照射下，青色颜料能吸收红色而反射青色，黄色颜料吸收蓝色而反射黄色，品红颜料吸收绿色而反射品红。也就是： 白色-红色=青色 白色-绿色=品红 白色-蓝色=黄色 另外，如果把青色和黄色两种颜料混合，在白光照射下，由于颜料吸收了红色和蓝色，而反射了绿色，对于颜料的混合我们表示如下： 颜料(黄色+青色)=白色-红色-蓝色=绿色 颜料(品红+青色)=白色

14、-红色-绿色=蓝色 颜料(黄色+品红)=白色-绿色-蓝色=红色 以上的都是相减混色,相减混色就是以吸收三基色比例不同而形成不同的颜色的。 但在彩色印刷和打印领域，无法通过染料发光来产生颜色，因此只能用一些油墨或颜料吸收特定的光波而反射其他光波来产生颜色，这样得到的颜色称为相减色。 把青（Cyan）、品红（Magenta）和黄（Yellow）称为颜料三基色，简称为CMY。颜料三基色的混色在绘画、印刷中得到广泛应用。 彩色印刷或彩色打印的纸张是不能发射光线的，因而印刷机或彩色打印机就只能使用一些能够吸收特定的光波而反射其它光波的油墨或颜料。理论上说，任何一种由颜料表现的色彩都可以用这三种基色按不同

15、的比例混合而成，这种色彩表示方法称CMY彩色空间表示法。彩色打印机和彩色印刷系统都采用CMY彩色空间。 由于彩色墨水和颜料的化学特性，用等量的CMY三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷术中常加一种真正的黑色（black ink），所以CMY又写成CMYK。 RGB与CMY的关系： 相加色与相减色之间有一个直接的互补关系。若每种颜色用1位二进制数表示，RGB和CMY都能产生的 8 种颜色，其互补关系如表所示3、HSI彩色空间 HSI彩色空间是从人的视觉系统出发，用色调（H），饱和度（S)和亮度（I）来描述色彩的。这种色彩描述对人来说是自然的，直观的，更适合人的视觉特性。 HSI彩色空间可以

16、用一个双锥体空间模型来描述。 色调：指物体传导或反射的波长。更常见的是以颜色如红色，橘色或绿色来辨识，取0到360度的数值来衡量。饱和度：是指色彩的强度或纯度。饱和度代表灰色与色调的比例，并以0%(灰色)到100%(完全饱和)来衡量。亮度：是指颜色的相对明暗度，是光作用在人眼所引起的明亮程度的感觉，它和能量大小及人眼对不同波长的感知能力有关，通常以0% (黑色)到100%(白色)的百分比来衡量。如图3.4(C)所示，亮度值是沿着圆锥的轴线度量的，沿着圆锥轴线上的点表示完全不饱和的颜色，按照不同的灰度等级，最亮点为纯白色、最暗点为纯黑色。 圆锥纵切面 圆锥横切面图纵切面描述了同一色调的不同亮度和

17、饱和度的关系。在横切面中，色调H为绕着圆锥截面度量的色环，圆周上的颜色为完全饱和的纯色，色饱和度为穿过中心的半径横轴。 HSI彩色空间的模型有两个特点： I分量与图像的彩色信息无关； H和S分量与人感受颜色的方式是紧密相联的。 HSI彩色空间完全反映了人感知颜色的基本属性，与人感知颜色的结果一一对应，因此，HSI模型被广泛应用于人的视觉系统感知颜色的图像表示和处理系统中。 表3.2： 几种常见颜色在RGB和HIS空间的描述 HSI彩色空间和RGB彩色只是同一物理量的不同表示法，因而他们之间存在着转换关系。公式3.23.5是一种RGB和HSI之间相互转换的模型，在转换之前首先要将R，G和B归一化

18、到0，1之间。其中从HSI到RGB彩色空间的转换，在原始色分割中有3个相隔120的扇形。先定义 :则 （1）若，则RG扇形：（2）若，则为GB扇形 （3）若，为BR扇形， 彩色空间可分为两大类：与设备相关的彩色空间和与设备无关的彩色空间。 与设备相关的彩色空间指定生成的颜色与生成颜色的设备有关。例如:计算机显示系统，使用比较多的颜色空间是RGB，显示器使用其来显示颜色；而在计算机许多图像处理软件中，常使用HSI、HSB颜色空间表示颜色；在印刷业中使用比较多的颜色空间是CMYK；在彩色电视图像的传输中使用比较多的颜色空间有YUV、YIQ等。4、 YUV彩色空间-PAL制式的电视使用的彩色空间 在

19、现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD(点耦合器件)摄像机，它把摄得的彩色图像信号，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BY（U)、RY(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。这就是我们常用的YUV色彩空间。 采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V分量， 那么这样表示的图就是黑白灰度图。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色信号。 可以称为CCD图像传感器,也叫图像控制器。CCD

20、是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。 CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号。 根据美国国家电视制式委员会，NTSC制式的标准，当白光的亮度用Y来表示时，它和红、绿、蓝三色光的关系可用如下式的方程描述： Y0.299 R + 0.587 G + 0.114B （3.1） 这就是常用的灰度转换公式。色差U、V是由BY、RY按不同比例压缩而成的。

21、 BY=-0.299R-0.587G+0.886B （3.2） RY= 0.701R-0.587G-0.114B 为了达到彩色与黑白兼容，要求传输的动态范围满足亮度信号的要求，如果按上述方法传输彩色电视信号，会造成幅度失真，为此必须对彩色信号进行压缩，压缩方法是让色差信号乘上一个小于1的压缩系数： U=m(B-Y）=0.493(B-Y) (3.3) V=n(R-Y) =0.877(R-Y) 将（3.2）代入（3.3），整理后得到YUV彩色空间与RGB彩色空间的转换关系如下： 在YUV空间中，U和V是平面上的两个相互正交的矢量。如图所示：色度信号是一个二维矢量(U和V)。每一种颜色对应一个色度信

22、号矢量，它的饱和度由模值S表示，色调由相位角表示。YUV彩色空间色度信号矢量平面选用YUV的好处：(1) 亮度信号Y解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。(2) 大量实验表明，人眼对色差信号不敏感，而对亮度信号特别敏感。可以利用人眼的特性来降低数字彩色图像所需要的存储容量。人眼对彩色细节的分辨能力远比对亮度细节的分辨能力低。由于这个原因，就可以把彩色分量的分辨率降低而不明显影响图像的质量，因而就可以把几个相邻像素不同的彩色值当作相同的彩色值来处理，从而减少所需的存储容量。所以电视信号在存储时，对于人眼敏感的亮度信号Y不进行压缩；而对人眼不那么敏感的彩色信号U、V，则可以进行适当的压缩。一般压缩

23、比例为Y：U：V=8：4：4；若要获得更大的压缩效果，还可以采用压缩比例为Y：U：V=8：2：2。 在RGB彩色空间中，三个颜色的重要程度相同，所以需要使用相同的分辨率进行存储，例如，要存储24位RGB彩色图像，则R、G和B分量都用8位二进制数表示，图像的大小为640480像素，那么所需要的存储容量为921,600字节。如果用YUV来表示同一幅彩色图像，Y分量仍然为640480，并且Y分量仍然用8位表示，而对每四个相邻像素(22)的U、V值分别用相同的一个值表示，Y:U:V= 4:1:1，那么存储同样的一幅图像所需的存储空间就减少到460,800字节。这实际上也是图像压缩技术的一种方法。5、Y

24、IQ彩色空间- NTSC彩色电视制式采用的彩色空间 YIQ彩色空间是YUV彩色空间衍生出来的，通常被中北美洲和日本的电视系统NTSC选为色彩视频标准。Y是指颜色的明视度（Luminance），即亮度（Brightness），其实就是图像的灰度值（Gray value），而I和Q则是指色调（Chrominance），即描述图像色彩及饱和度的属性. YIQ色彩空间是为充分利用人的视觉系统的颜色响应特性而设计的。其主要优点是去掉了亮度和颜色信息间的紧密联系，因而能不影响图像的颜色情况下处理图像的亮度成分。将彩色图像从RGB转换到YIQ彩色空间，可以把彩色图像中的亮度信息与色度信息分开，分别独立进行处

25、理。 通过上图可得知Y、I、Q三个分量Y最敏感，每个像素点可取一个Y，I次敏感，每两个像素点可取一个I，Q最不敏感，每四个像素点可取一个Q，按这种压缩方法，Y:I:Q=4:2:1。 YIQ模型与YUV模型类似，YIQ彩色空间中的I和Q分量相当于将YUV空间中的UV分量做了一个33度的旋转。它们之间的关系可以用式3-4表示： （3.4）U=0.493（B-Y) V=0.877(R-Y)sin33.cos33.839整理（3.4）式可得 I=0.736(R-Y)-0.269(B-Y) （3.5） Q=0.478(R-Y)+0.414(B-Y) Y=0.299R+0.587G+0.114B整理（3.

26、5）式可得RGB与YIQ的转换公式为：.0 与设备无关的颜色空间指颜色空间指定生成的颜色与生成颜色的设备无关，用该空间指定的颜色无论在什么设备上生成的颜色都相同。 在色彩管理中，选择与设备无关的彩色空间是十分重要的，与设备无关的彩色空间由国际照明委员会(CIE)制定，它们包含了人眼所能辨别的全部颜色，是颜色的基本度量方法，通常被当作国际性的颜色空间标准，特别是在科学计算中得到广泛的应用。 这类颜色空间有CIE LAB、CIE XYZ等。6、CIE Lab 彩色空间 CIE协会在1976年制定的一个衡量颜色的标准，Lab色域包含RGB和CMYK的全部颜色，它是一种包含所有颜色的标准化颜色模型，自

27、然界中任何一点色都可以在Lab空间中表达出来。由于Lab的彩色空间要比RGB模式和CMYK模式的彩色空间大，这就意味着RGB以及CMYK所能描述的色彩信息在Lab空间中都能得以影射。模型中的数值描述正常视力的人能够看到的所有颜色。有三个轴，垂直轴L是亮度分量，A和B轴是两个颜色分量。 其中：L值：光亮度，其值从0(黑色)100(白色)；A分量：由绿色到红色的光谱变化，称红-绿轴；B分量：由蓝色到黄色的光谱变化，称为黄-蓝轴A和B的取值范围均为010。若A=B=0，则表示无色彩，此时L就代表从黑到白的比例系数。 Lab颜色模型是以数字化方式来描述人的视觉感应，用这种模型可以解决在颜色复制过程中因

28、使用不同的显示器或不同的印刷设备（打印机）而引起的颜色可变性问题，易于产生一致的颜色，而不管用户使用的是何种设备（例如显示器、扫描仪或计算机），所以它弥补了RGB和CMYK模式必须依赖于设备色彩特性的不足。四、 亮度、色调、饱和度 计算机在图像处理上采用数字化，可以非常精确地表现色彩的变化，色调是相对连续变化的。用一个园环来表现色谱的变化，就构成了一个色彩连续变化的色环。太阳光带中的六标准色(红、橙、黄、绿、蓝（青）、紫)与六个中间色，即红橙，黄橙，黄绿，蓝绿（青），蓝紫，红紫（品红），合称十二色相或色调。把不同的色调按红橙黄绿蓝紫的顺序衔接起来，就形成了一个色调连续变化过渡的圆环，称作为色环

29、，如图所示。1.色调 色彩连续变化的色环 从人的视觉系统看，色彩可以用色调、饱和度和亮度来描述，人眼看到的任一彩色光都是这三个特性的综合效果，这三个特性可以说是色彩的三要素，其中色调与光波的波长有直接关系，亮度和饱和度与光波的幅度有关。2.亮度与明度（1）同一物体因受光不同会产生明度上的变化。照射的光越强，反射光也越强，看起来越亮。如果彩色光的强度降到使人看不到了，在亮度标尺上它应与黑色对应，同样，如果其强度变得很大，那么亮度等级应与白色对应。亮度是非彩色属性，彩色图像中的亮度应对应于黑白图像中的灰度。如图所示。同一景象因受光不同会产生明度上的变化（2）不同颜色的光，强度相同时照射同一物体也会

30、产生不同的亮度感觉，见图。 明度也可以说是各种纯正的色彩相互比较所产生的明暗差别。在纯 正光谱中，黄色的明度最高，显得最亮，其次是橙和绿，再其次是红和蓝，紫色明度最低，显得最暗。3.饱和度与纯度 如图所示，淡色的饱和度比浓色要低一些。 饱和度还和亮度有关，同一色调越亮或越暗越不纯。 对于同一色调的彩色光，饱和度越深，颜色越鲜明或说越纯，相反则越淡。 在饱和的彩色光中增加白光的成分，相当于增加了光能，因而变得更亮了，但它的饱和度却降低了。若增加黑色光的成分，相当于降低了光能，因而变得更暗，饱和度也降低了。饱和度越高，色彩越艳丽、越鲜明突出。 饱和度与纯度3. 2 视觉系统对颜色的感知一、 视觉系

31、统对颜色的感知特性 人们认为颜色是视觉系统对可见光的感知结果。可见光是波长380780nm之间的电磁波，我们看到的大多数光不是一种波长的光，而是由许多不同波长的光组合成的。人们在研究眼睛对颜色的感知过程中普通认为，人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥体细胞，另外还有一种在光功率极端低的条件下才起作用的杆状体细胞，因此颜色只存在于眼睛和大脑。在计算机图像处理中，杆状细胞还没有扮演什么角色。人的视觉系统对颜色的感知可归纳出如下几个特性：（1）眼睛本质上是一个照相机。人的视网膜(human retina)通过神经元来感知外部世界的颜色，每个神经元或者是一个对颜色敏感的锥体(cone)，或

32、者是一个对颜色不敏感的杆状体(rod)。（2）红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同，对不同亮度的感知程度也不同。这就意味着，人们可以使用数字图像处理技术来降低表示图像的数据量而不使人感到图像质量明显下降。（3）自然界中的大多种颜色都可以由R、G、B这3种颜色值之和来确定，它们构成一个3维的RGB矢量空间。这就是说，R、G、B的数值不同，混合得到的颜色就不同，也就是光波的波长不同。二、视觉系统对颜色和亮度的响应特性 下图是各个波长的光的强度相等情况下，视觉系统对颜色和亮度的响应特性曲线，该曲线表明：人类眼睛对蓝光的灵敏度远远低于对红光和绿光的灵敏度。亮度响应曲线表明人眼对波长为55

33、0nm左右的黄绿色最为敏感。许多具有不同光谱分布的光产生的视觉效果（颜色）是一样的。即光谱与颜色的对应是多对一的。光谱分布不同而看上去相同的两种颜色称为条件等色（匹配等色）。绝大部分可见光谱对眼睛的刺激效果都可以用红（700nm）、绿（546.1）、蓝（435.8nm）三色光按不同比例和强度的混合来等效表示，这就是三刺激理论。3.3 图像的属性 描述一幅图像需要使用图像的属性。图像的属性：分辨率、像素深度、真/伪彩色、图像的表示法和种类等。一、分辨率 两种分辨率：显示分辨率和图像分辨率。1显示分辨率。 显示分辨率是指显示屏上能够显示出的像素数目。分辨率是用点来衡量的，显示器上这个“点”就是指像

34、素。显示分辨率的数值是指整个显示器所有可视面积上水平像素和垂直像素的数量。例如800600的分辨率，是指在整个屏幕上水平显示800个像素，垂直显示600个像素。 显示分辨率的水平像素和垂直像素的总数总是成一定比例的，一般为4:3、16:9或16:10。每个显示器都有自己的最高分辨率，并且可以兼容其它较低的显示分辨率，所以一个显示器可以用多种不同的分辨率显示。在相同大小的屏幕上，分辨率越高，显示就越小。由于显示器的尺寸有大有小，而显示分辨率又表示所有可视范围内像素的数量，所以相同的分辨率对不同的显示器显示的效果也是不同的。2图像分辨率。 图像分辨率是指组成一幅图像的像素密度的度量方法，单位是Dp

35、i，即每英寸多少个像素点。对同样大小的一幅图，如果组成该图的像素数目越多，则说明图像的分辨率越高，看起来就越逼真。相反，图像显得越粗糙。 当数字图像是用输入设备（如扫描仪、数码相机等）获取时，其图像分辨率取决于输入设备的分辨率设置。如，在用扫描仪扫描彩色图像时，通常要指定图像的分辨率，如果用300Dpi来扫描一幅810的彩色图像，就得到一幅24003000个像素的图象。 若数字图像是用工具软件（如Photoshop等）编辑生成的，其图像分辨率取决于创建或保存图像文件时的参数设置。二、像素深度 像素深度是指存储每个像素所用的位数，像素深度决定彩色图像的每个像素可能有的颜色数，或者确定灰度图像的每

36、个像素可能有的灰度级数。 例如，一幅彩色图像的每个像素用R、G、B三个分量表示，若每个分量用8位，那么一个像素共用24位表示，就说图像深度为24。 1真彩色 真彩色（true-color）是指图像中的每个像素值都分成R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定其基色的强度，这样产生的色彩称为真彩色。 如，在一幅24位真彩色图像中，每个像素值由三个字节，即24位二进制数值来表示。三个字节分别表示R、G、B三原色分量的强度，每个原色分量的强度等级有28256种，可生成的颜色数为224 16777216种，远远超出了人眼所能辨别的范围，故又称为全彩色图像。三、真伪彩色伪彩色（pseudo-color

37、）图像每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定，每个像素值实际上是一个索引值或代码，该代码值作为色彩查找表CLUT（Color Look-Up Table）中某一项的入口地址。颜色查找表CLUT是一个事先做好的表，表项入口地址也称为索引号，每个索引号对应一种颜色。 图像的像素值表示的是CLUT的索引号，当图像显示时，根据图像的像素值所对应的索引号在CLUT中找到最终的颜色。如果原图像中的一种颜色没有出现在CLUT中，程序会选取已有颜色中最相近的颜色或使用已有的颜色模拟该种颜色。 这种用查找映射的方法产生的色彩称为伪彩色。例如，如果像素点存储的值为30，则意味着对应着颜色查找表30号颜色，

38、CLUT中第30号像素值再转换成相应颜色显示出来。直接色 直接色（direct-color），也叫调配色，其获取是通过每个像素点的R、G、B分量分别作为单独的索引值进行变换，经相应的色彩变换表找出各自的基色强度，用变换后的R、G、B强度值产生的色彩。 直接色与伪彩色相比，相同之处是都采用查找表，不同之处是前者对R、G、B分量分别进行查找变换，后者是把整个像素当作查找的索引进行查找变换。因此，直接色的效果一般比伪彩色好。 直接色与真彩色比，相同之处是都采用R、G、B分量来决定基色强度，不同之处是前者的基色强度是由R、G、B经变换后得到的，而后者是直接用R、G、B决定。因而这两种系统产生的颜色就有差别。试验结果表明，使用直接色在显示器上显示的彩色图像看起来真实、很自然。四、图像数据量 取决于图像分辨率、图像深度等因素，图像的分辨率越高、图像深度越深，则数字化后的图像效果越逼真、图像数据量也越大。 图像数据大小可用下面的公式来估算： 图像数据量图像的总像素图像深度 / 8 （Byte） 一幅640480、真彩色的图像，其文件大小约为： 64048024/ 8 = 1 M (Bytes)3.4 常用的图像文件格式 1.BMP格式 由Microsoft公司推出，在Windows环境