U 0.493B Y V 0.877R Y
数字图像处理基础知识
2.2 图像的采集和显示
2.2.1 图像采集
一、图像采集过程 首先是利用对某个电磁能量谱波段敏感的物理 器件，接受辐射并产生与所接受到的电磁辐射能量 成正比的模拟电信号。光电转换过程 然后是将前面得到的模拟电信号转化为数字信 号以输入进计算机进行处理。模数转换过程
数字图像处理基础知识 2.1.2 三基色原理
自然界中的颜色有无数多种，如何对这些颜 色加以表示呢？只需要三种颜色，即三基色就可 以表示所有的颜色。 一、含义 指选择3种独立的颜色，将它们按照不同的比 例混合，就可以得到不同的颜色；反之，任何颜 色也能分解为这三种颜色。
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注： 1、三种颜色必须是独立的，即其中的任何一 个颜色都不能由另外两个基色表示。 2、合成彩色光的亮度等于三个基色的亮度之 和；而色度由三个基色分量的比例决定。 在彩色电视系统，彩色图像系统中选择的三 基色一般为：红、绿、蓝，即R、G、B。
2.1.3 颜色方程
自然界中的任何颜色B
F：代表具有特定亮度和色度的彩色光； R[R],G[G],B[B]：F色光的三色分量； [R][G][B]：三基色单位量，能配出标准白光的3 基色量；RGB:称为三刺激值，可以测得；
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二、相加混色 1、混色规律：如图2－2所示
红＋蓝＝品红 蓝＋绿＝青 绿＋红＝黄 红＋绿＋蓝＝白
图2-2 相加混色规律示意图
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2、互补色：当两种色光按照适当的比例混合得到 白光，则这两种色称为互补色。 如：青＋红＝白色；黄＋蓝＝白色； 品＋绿＝白色。 3、相加混色的方法 时间混色法：将三种基色轮流投射到某一表面， 只要轮换的时间足够快，利用人眼的视觉惰性就可 以得到相加混色的效果。
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Y 0.30 R 0.59G 0.11B R Y 0.70 R 0.59G 0.11B B Y 0.30 R 0.59G 0.89 B
色差信号R-Y,B-Y幅度范围比较大，还需对其 进行压缩，得到压缩后的色差信号U和V，它们之 间的关系为：
图2-1 视觉惰性
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2、临界闪烁频率 眼睛在周期性的光脉冲的作用下，如果它的频 率不够高，则眼睛会感到一明一暗的闪烁现象。如 果将光脉冲的频率增加到某一值时，由于视觉惰性， 眼睛就感觉不到闪烁了。
不引起闪烁感觉的光脉冲的最低重复频率称为 临界闪烁频率。 经验可知人眼的临界闪烁频率约为46Hz。
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空间混色法：利用人眼分辩力的有限性，把彼 此相距很近的三基色发光点看成是相加合成的光。
生理混色法：利用两只眼睛同时分别观看两幅 不同颜色的同一幅图像，也可以得到混色的效果。
电视系统中一般是采用这种相加混色的方法。 相减混色法：用于彩色印刷、彩色胶片、绘画
等。
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二、图像采集设备 用于可见光和红外线成像的采集设备主要有： 显微密度计、析像管、视像管和固态阵等，其中固 态阵线应用最广泛。 固态阵可按几何组织形式分为两种：线扫描器 和平面扫描器，其主要元件是电荷耦合器件CCD。 例子：航空航天上用的CCD数字相机、数字摄 像机、微光夜视设备、针孔相机、带CMOS Sensor 的手机。
三、人眼的分辩力 是指人在观看景物时对景物细节的分辩能力。
分为黑白细节分辩力和彩色细节分辩力，对彩 色细节分辩力的要求要比黑白细节分辩力要求低。
四、视觉惰性与闪烁感觉 1、视觉惰性 当一定强度的光作用于视网膜时，不能在瞬间 形成稳定的主观亮度感觉，而有一个短暂的过渡过
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程；当光消失后，亮度感觉也并不立刻消失，而 是按近似指数函数的规律逐渐减小。人眼的这种 视觉特性叫做视觉暂留特性，或视觉惰性。
RGB的比例关系决定了彩色光的色度，而他们 的数值决定了彩色光的亮度。 色差信号：由基色信号与亮度信号之差构成,即： R-Y,B-Y,G-Y，一般选取其中的前两个。 色差信号不包含有亮度信息；两个色差信号之间 相互独立；在传输黑白图像时，两个色差信号为 0。 亮度信号Y、色差信号与三基色信号RGB之间的 关系为：
数字图像处理基础知识 2.2.2 图像的显示
常用的显示设备是电视显示器，其又可以分为 以下类型：CRT、液晶显示(LCD)、等离子体显示( PDP)等。
CRT：电子扫描。 LCD: 它利用了液晶的电光效应，通过电路控 制液晶单元的透射率及反射率，从而产生不同灰度 层次及色彩丰富的图像。
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三、图像采集的主要性能指标 1、线性响应：指输入物理信号的强度与输出响应信 号的强度之间关系是否线性。 2、灵敏度：绝对灵敏度可用所能检测到的最小光子 个数表示，相对灵敏度可用能使输出发生一级变 化所需的光子个数表示。 3、信噪比：指所采集的图象中有用信号与无用干扰 的（能量或强度）比值。 4、快门速度：采集拍摄时间。
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2、色调：反映了颜色的类别。 如通常所说的红、绿、蓝。
3、饱和度：指彩色光所呈现色彩的深浅程度。
对于同一色调的彩色光，饱和度越高，颜色越 深，如深红；饱和度越低，颜色越浅，如浅红。 色度：色调和饱和度合称为色度，即表明了彩 色光的颜色类别，又说明了颜色的深浅程度。
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2.1 视觉特性与三基色原理
2.1.1 人眼的视觉特性
根据数字图像处理的需要，关注人眼的如下 几个重要特性：明暗视觉、彩色视觉、人眼的分 辩力、视觉惰性与闪烁感觉。
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一、明暗视觉
人眼对不同颜色的光的亮度感觉是不一样的， 明暗不同。
二、彩色视觉 为确切表示某一彩色光，必须用三个基本参量 （亮度、色调和饱和度）来表示，彩色视觉就是对 这三个参量的总效应。 1、亮度：反映光作用于人眼时引起的明亮程度。