Transcript 讲义 - 北京广播电视大学网络课程

多媒体技术基础及应用
北京广播电视大学
吕小星
副教授
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第3章 视频信号的获取与处理
3.1
3.2
3.3
彩色空间表示及其转换
视频信息获取技术
图像文件格式及其转换
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第3章 视频信号的获取与处理
本章重点介绍
视频信号获取器的工作原理
3
第3章 视频信号的获取与处理
本章讲课思路:
视频信号获取器的工作原理
黑白全电视信号和彩色全电视信号
彩色空间表示及其转换
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3.1.1 彩色空间表示及其转换
本节讲课思路:
彩色空间表示及其转换
颜色的表示
三基色原理
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1.三基色(RGB)的原理：
自然界常见的各种颜色光，都是由红(R)、
绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而
成，同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、
蓝三种色光，这就是色度学中最基本的原
理———三基色原理。
三基色的选择不是唯一的，三种颜色必
须是相互独立的，即任何一种颜色都不能由
其他两种颜色合成。
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红色+绿色=黄色
红色+蓝色=品红
绿色+蓝色=青色
红色+绿色+蓝色=白色
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分色棱镜
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3.1
彩色空间表示及其转换
本节讲课思路:
彩色空间表示及其转换
颜色的表示
三基色原理
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2.亮度、色调、饱和度
•I(Y) 亮度：光的强和弱。
•H 色调：光的波长、人眼的感
觉(反映)颜色(的基本特征)。
•S 饱和度：颜色渗入白光的程
度(表示)颜色深浅的程度。
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一幅图像颜色的表示
一幅图像f（x，y）
其分辨率为
f(x ,y )
512512
256256
0
0
f(x511,y0)
f(x0,y511)
f(x511,y511)
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x0
X
f ( x0 , y0 )
y0
位图
f(x,y)
Y
X Y的离散化称为采样
f（x，y）值的离散化称为量化
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什么叫位图呢？
• 将画面中的每一点的颜色都以二进制数字
形式存储为数字矩阵中的一个元素。数字
矩阵中的元素称为像素；数字化的矩阵放
在显示缓冲区中，与显示器上的点一一对
应，这就是位图图像。位图图像也称为
“栅格图像”，将一幅位图图像放大到一
定程度，就会发现它是由小方格（图像网
格）组成，这些小方格就是像素。
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位图图像
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一幅图像颜色的表示
一幅图像f（x，y）
其分辨率为
f(x ,y )
512512
256256
0
0
f(x511,y0)
f(x0,y511)
f(x511,y511)
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采样和量化
多媒体计算机处理图像
和视频，首先必须把连续的
图像函数f (x,y) 进行空间
和幅值的离散化处理。
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采样和量化
• 采样：空间连续坐标(x,y)的离散化，
叫做采样；
• 量化：f(x,y)颜色的离散化，称之
为量化。
• 数字化：两种离散化结合在一起，
叫做数字化.
离散化的结果称为数字图像。
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视频图像的表示
PAL制
25帧/秒
NTSC制
30帧/秒
图像是二维数据
视频是三维数据
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3.彩色空间
RGB
YUV
YIQ
HIS
彩色空间
彩色空间
彩色空间
彩色空间
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3. 彩色空间
(1)RGB 彩色空间
任意颜色的光F，其配色方
程可写成：
F= r[R]+ g[G]+b[B]
其中r、g、b 为三个系数
r+g+b=1
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RGB和黑白电视信号不兼
容，希望空中发射的信号转换
成YUV信号。
当白光的亮度用Y来表示
时，它和红、绿、蓝三色的关
系可用如下方程描述：
Y=0.299R+0.587G+0.114B
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(2)YUV 彩色空间
PAL
NTSC
•亮度
•色差
用 YUV空间
用 YIQ空间
Y
U
V
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Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B
U = m (B-Y) = 0.493 (B-Y)
V = n (R-Y) = 0.877 (R-Y)
把 B-Y、R-Y 叫色差。
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Y
U
V
0.3
0.59 0.11
= -0.15 -0.29 0.44
0.61 -0.52 -0.096
R
G
B
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Y=0.3R+0.59G+0.11B
实现:
R
G
B
运放
Y
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（3）YIQ彩色空间
大量实验统计，人眼对红黄之间的颜色
变化最敏感，而分辨蓝和紫之间颜色变
化最不敏感。
。
所以把相角为123 的橙色（红黄之间的
。
颜色）及其相反相角的303 的青色定义为I
轴。
。 。
与I正交的色度信号轴，通过33—0
。
—213 线，叫Q轴。
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（3）YIQ彩色空间
。
I = V Cos33
Q = V Sin33
。
- 。U Sin33
+ U Cos33
。
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（4）HSI空间
• H：Hue 代表色调（纯
度、颜色）
• S：Saturation
代表饱和度
• I：Intensity
代表亮度、强度
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例: 黄色=>蓝色
R
G
B
H
S
I
143——>31
143——>31
31——>255
60——>240
180——>180
105——>105
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用YUV和YIQ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。
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用YUV和YIQ的好处：
(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。
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用YUV和YIQ的好处：
Y 带宽4.43MHz（PAL）
（因为敏感）
U、V 带宽1.3MHz
(因为不敏感)
电视台的一个节目频道为6M
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(3). 传输电视信号
V
相角 幅度
U
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(4). 量化比例
由于人眼对亮度信号敏感，
选择量化的比例为：
Y:U:V= 8:4:4
Y:U:V= 8:2:2
Y:U:V= 8:8:8
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(4). 量化比例
X
0
Y1 Y2 Y3 Y4
UV
Y
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4. 彩色空间的转换
RGB与YUV和YIQ之间的转换
HSI空间与RGB之间的转换
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（1）RGB与YUV之间的转换
Y
U
V
=
0.3 0.59 0.11
-0.15 -0.29 0.44
0.61 -0.52 -0.096
R
G
B
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（2）RGB与YIQ之间的转换
Y
0.3
0.59 0.11
I = 0.6
-0.28 -0.32
Q
0.21 -0.52 0.31
R
G
B
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HSI彩色空间与RGB彩色空间之间的转换
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第3章 视频信号的获取与处理
本章讲课思路:
视频信号获取器的工作原理
黑白全电视信号和彩色全电视信号
彩色空间表示及其转换
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