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三江学院2014届本科生毕业设计（论文）
图2.3 人的视觉系统结构
每当眼睛感受到的光包括全部的可见光信号时，并且它的强度差不多相近时，人们感觉到的就是白光。当在白光的照射下时，如果物体能够反射80%以上的入射光，那么物体看上去也是白色的。如果物体反射的光小于3%的入射光，那么看上去就是黑色的。反射光在两者之间时，就对应不同程度的灰度。为了容易表示，反射光的光强度能够归一化到0－1之间,0对应的就是黑色，而1对应的就是白色，其中间值对应相对的灰色。
在计算机图像处理中，首要思考锥状细胞的生理反应和感觉特性，然而对于那些在光功率非常低的情况下才会起作用的杆状细胞的研究却非常少，总的来说，人类的视觉系统对色彩的感知大致能够归纳为以下几点：
(1)人眼的本质上就是一个照相机，人眼的视网膜主要是用神经元来感受外面世界的色彩，每一个神经元或一个颜色敏感的锥体细胞，或是几个对颜色不敏感的杆状细胞。
(2)视觉的三色理论认定，人类眼睛中存在三种对频率响应不同的锥状体细胞，依次是对红、绿、蓝三种基色存在最强的反映，当不同颜色的光刺激人类眼睛时，能够引起三种不同锥状细胞不同的响应强度，最终组合并且产生各类不相同的色彩。
(3)红、绿和蓝三种锥状细胞在频率不同的光照射下，它的感知程度也是不同的，同时，对于亮度不同的光感知程度也是有差别的。也就是说，人类能够通过数字图像处理技术来减小数据率却使得人感觉不到彩色图像质地下降，这个特性为图像处理提供了方便
颜色空间有许多的种类，如RGB，CMYK，YIQ，HIS，YUV等。在某个特定的颜色空间中，人类眼睛对于各个分量的敏感程度是不相同。
2.1.3 颜色视觉
1、颜色的定义
颜色是通过脑、眼和我们的生活经验所孕育出的一种对光的视觉效应。人对颜色的感觉不单单由于光的物理性质所确定，例如人类对颜色的感觉常常会受到四周颜色
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的影响。有时候人们也会将物质产生不同颜色的物理特征直接叫做颜色。颜色是人对光的感知，也就是说，黑色就是人对无光的感知，准确来说黑色不能够算作是一种真正的颜色。
2、颜色的分类
颜色分为两大类：非彩色和彩色。非彩色即指白色、黑色和介于这两者之间深浅不同的灰色，也被称作为无色系列。而彩色则是指除了非彩色以外的所有颜色。
3、颜色的基本属性
颜色有三个基本属性，分别是色调、亮度和饱和度。
2.2 目标物体的彩色坐标转换
常用的彩色色度学模型有RGB模型、HSI模型和CMY模型。 RGB模型——R表示红(Red)，G表示绿(Green)，B表示蓝(Blue)。
HSI模型——H表示色调（Hue），S表示饱和度（Saturation），I表示亮度（Intensity）。
CMY模型——C表示蓝绿（绿加蓝），M表示品红（红加蓝），Y表示黄（红加绿）。 下面是这三种模型之间的转换公式。 1、RGB转换到HIS公式：
???1 ?I??R?G?B?3??3?S?I??min?R,G,B?????R?G?B???????2??R?G???R?B???????H?arccos? 12?2????R?G???R?B??G?B????????? 式（2-1）
2、HIS转换到RGB公式： 当H在[00,1200]之间
?B?IS?1?????ScoHs?R?I?1?0co?s6?0H????G?3I??B?R? ? ????? 式（2-2）
当H在[1200,2400]之间
?R?I?1?S???Scos?H?1200?????G?I?1?0cos180?H????????B?3I??R?G? ? 式（2-3）
当H在[2400,3600]之间
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?G?I?1?S???Scos?H?1200?????B?I?1?0cos300?H????????R?3I??G?B?? 式（2-4）3、RGB转换到CMY公式：
?C?1?R??M?1?G?Y?1?B ?
式（2-5）
4、CMY转换到RGB公式：
?R?1?C??G?1?M?B?1?Y ?
式（2-6）
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第三章 图像处理技术基础
3.1 技术背景
人类通过眼、鼻、耳、身、舌接收信息，来感知外部世界，从而认识世界和改造世界。据统计，人类取得的信息中，超过75%是从视觉角度获取的，也就意味着是从图像中获取的。图像是物体经过反射或透射客观存在的能量，或者由发光物体自身散发的光能量，在人的视觉体统中构成的视觉信息。客观的世界是三维的，但是一般从客观景物获得的图像是二维的。简单地说，图像是二维或三维景物展现在人心目中的影像。若接受并加工辨别视觉信息的是电子计算机，那么就叫做计算机图像处理和识别。
3.2 彩色图像格式
由于不同的开发商自己定义的图像格式都不完全一致，因此目前数字图像有多种存储格式。要想实行数字图像处理，就务必先了解图像文件的各种格式。一般来说，图像文件都由文件头和图像数据两部分组成的，文件头的内容和格式是由制作该图像文件的公司决定的，大致包括文件类型、文件大小、版本号等内容。常见的彩色图像格式包括：BMP格式、GIF格式、TIFF格式、PNG格式、JPEG格式。下面详细介绍这几种彩色图像文件格式。
1、BMP图像文件格式
BMP是英文Bitmap的简写，它是Windows操作系统中交换图像、图形数据的一种标准格式，其全称是设备独立位图（Device Independent Bitmap，DIB）。BMP图像文件也称为位图文件，主要包括4个部分：调色板、文件头、位图信息头、位图数据。
2、GIF图像文件格式
GIF(Graphics Interchange Format，图像交换文件格式)是由Compuserve公司开发的图像文件格式，目前是在不同的系统平台上交流和传输图像，现已称为BBS和网络上图像传输的通用格式。
GIF格式的所有图像数据均为压缩过的，采用的压缩算法是LZW算法，其性能优于RLE算法，能提供1:1~1:3的压缩比，压缩效率高。LZW压缩算法的特性在于其能够动态地标记数据流中出现的重复串， 并且它把压缩过程中碰到的字符串记载在这张字符串表中，下次再遇到这一字符串时，就用一短代码表示它，从而达到了压缩数据量的目的。
3、TIFF图像文件格式
TIFF（Tagged Image Format File）格式是由Aldus公司与微软公司共同开发设计的图像文件格式，大部分数据扫描仪扫描输出的图像文件格式均为TIFF。TIFF格式支持任何大小的图像，从单色的二值图像到24位的真彩色图像，它普遍的应用在单面排版系统及
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