彩色图像基础知识（1）？

在生活中，我们常常会接触到彩色图像。那么在图像处理领域，我们是怎样看待彩色图像的呢？
目录（没有自动生成目录的功能，就手动打目录了。。。）：

• 光与色素；
  
• CIE的XYZ色度图；
  
• 人类世界的彩色模型。
  

<hr/>光与色素

在人类的视觉系统中有两类感知图像的视觉细胞，一类是柱细胞；另一类是锥细胞。

• 柱细胞：不能对彩色编码但可以对较低亮度级响应，从而实目前暗条件下的视觉；
  
• 锥细胞：主要对彩色感知负责，但仅在亮条件下工作。
  

光

• 原色：锥细胞响应比较强的彩色称为光的原色。
  
• 光的二次色：光的二次色是通过对原色进行加性混合（每次两个颜色）得到的，分别为品红色（红+蓝）、青色（蓝+绿）和黄色（绿+红）。
  

色素

• 色素的原色：品红、蓝绿和黄色，而其二次色为红、绿和蓝。
  
• 光与色素的区别：对于色素，一种彩色根据它吸收的光谱部分来命名；而对光线，一种彩色根据它辐射的光谱部分来定义。因而，将光的所有三种原色混合起来得到白色（即，可见光的整个光谱），而将颜料的所有三种原色混合起来得到黑色（即，所有颜色都被吸收，没有对入射光的反射了）。
  
• 不能说“所有可见彩色都可以通过混合不同量的各个原色而得到”。颜色的同貌异质是原色的组合（如红和绿）由HSV感知为另一种彩色（黄色），而黄色可以又一台固定波长（约为580nm）的光谱色所产生。
  

CIE的XYZ色度图

也称之为色域的马蹄图。有1931和1964两个版本，理论细节在这里不做过多赘述。在下图中，不同的多边形表示不同设备的颜色表达能力，多边形面积越大表示设备能够表达的颜色越丰富。


<hr/>人类世界的彩色模型

• 一台彩色模型（也称彩色空间或彩色系统）是一台对坐标系统和该系统中一台子空间（其中每个彩色用单个点来表达）的规范。
  

RGB彩色模型

• 这是我们日常生活中常会接触到的颜色模型，该彩色空间中的所有颜色都由红色、绿色和蓝色这三种原色混合而成（即基于光的三原色构成）。在生活中，电视机机、电脑的CRT显示器等大部分都是采用这种模型来表达颜色。
  
• 数学理解：基于笛卡尔坐标系统，常用十六进制记数法来表示，各个分量从00（十进制0）变化到FF（十进制255），即各颜色分量的变化范围在0到255之间。
  

CMY和CMYK彩色模型

• CMY模型基于色素的三原色构成（蓝绿、品红和黄）。常用于彩色打印机，因为相同数量的各个原色相加起来会产生不可接受的浑浊的黑色，所以实际中要加入第4种彩色K（黑色），这时模型称为CMYK。
  
• 数学理解：CMY彩色模型与RGB彩色模型的转换方式如下
  

HSV彩色模型

• RGB和CMYK彩色模型分别便于显示或打印彩色坐标，但与人类对彩色的描述并不太相符。人类对彩色的感知最好使用色调、饱和度和亮度来描述。
  
• 色调描述彩色的类型；饱和度提供一台彩色纯度的测量（如何被稀释为白色）；亮度对应光从物体反射回来的强度。
  
• HSV彩色模型的主要优点是它与人类描述彩色的方式的一致，并允许对色调、饱和度和强度（值）进行独立控制。主要缺点是色调在红色两边有数值上的不连续性，与RGB转换的计算较为复杂，以及色调在饱和度为零时没有定义。
  

• 数学理解：RGB与HSV之间的转换如下
  

• 设 (r, g, b) 分别是一台颜色的红、绿和蓝坐标，它们的值是在 0 到 1 之间的实数；
  
• 设 max 等于 r, g, b 中的最大者；
  
• 设 min 等于 r, g, b 中的最小者。
  

YIQ（NTSC）彩色模型

• NTSC彩色模型广泛应用于美国模拟电视机标准中。这个模型的主要优点是将灰度内容从彩色数据中区分出来，这也是当年彩色电视机机和传输设备出现时的一台主要设计要求，即要与先前黑白的设备向下兼容。在NTSC彩色模型中，3个分量是亮度（Y）和两个色差信号：色调（I）和饱和度（Q）。
  
• 数学理解：YIQ与RGB之间的转换如下
  

YCbCr彩色模型

• YCbCr彩色模型是数字视频中最流行的彩色表达。在这个格式中，一台分量代表亮度（Y），而另外两个是彩色信号：Cb（蓝色分量和一台参考值之间的差）和Cr（红色分量和一台参考值之间的差）。
  
• 数学理解：YCbCr与RGB之间的转换如下
  

<hr/>对于文中没有描述清楚的地方，后续可能继续学习后添加链接，也希望能和大家广泛交流~~~

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