真彩色圖轉(zhuǎn)灰度圖及RGB轉(zhuǎn)HSV

1、-. z數(shù)字圖像處理實驗報告一*：_121310401_*：_華婧專業(yè)：機械設計制造及其自動化課序號：_ 0 計算機科學與技術(shù)學院-. z實驗1顏色空間變換一、實驗學時：4學時本局部占實驗成績的20%二、實驗目的：1、理解并掌握顏色的原理及相互之間的轉(zhuǎn)換算法；2、掌握并編程實現(xiàn)顏色空間的互相轉(zhuǎn)換；3、學會Matlab有關(guān)圖像處理的根本操作。三、必須學習和掌握的知識點：顏色空間的特性及相互轉(zhuǎn)換。四、實驗題目：1. 真彩色圖像轉(zhuǎn)換成8位灰度圖像；2. 編程實現(xiàn)圖像由RGB色彩空間到Y(jié)UV的變換。注：輸入為RGB空間的彩色圖像，輸出圖像將Y、U、V三個通道分別顯示。五、思考題：選做，有加分顏色空間的

2、表示方法有很多種。例如，常說的真彩色圖像指的就是24位RGB圖像。而CMYK顏色表示則常用于印刷、油畫等。還有很多種其他的表示方法，如HSI、HSV、YCbCr等。它們與RGB之間均有相應的轉(zhuǎn)換公式。除了完成實驗題目之外，建議大家嘗試完成如下實驗思考題：1、RGBYCbCr，要求轉(zhuǎn)換得到的三個通道分別顯示；2、RGBHSV，要求轉(zhuǎn)換得到的三個通道分別顯示；六、實驗報告：請按照要求完成下面報告容并提交相關(guān)材料。1、請詳細描述本實驗的原理：1.24位真彩色圖轉(zhuǎn)換灰度圖的原理彩色位圖是由R/G/B三個分量組成，如果是24位真彩圖，則每個點是由三個字節(jié)分別表示R/G/B，所以這里直接跟著圖像的色彩信息

3、；灰度圖是指只含亮度信息，不含色彩信息的圖象，就象我們平時看到的黑白照片：亮度由暗到明，變化是連續(xù)的。因此，要表示灰度圖，就需要把亮度值進展量化。通常劃分成0到255共256個級別，其中0最暗(全黑)，255最亮(全白)。在表示顏色的方法中， YUV的表示方法，Y分量的物理含義就是亮度，Y分量包含了灰度圖的所有信息，只用Y分量就能完全能夠表示出一幅灰度圖來。24位真彩色的圖像直接使用像素表示顏色，不帶調(diào)色板，只需要把圖像數(shù)據(jù)按每個點的位數(shù)都轉(zhuǎn)換成一樣的灰度值即可2.RGB轉(zhuǎn)YUV在表示顏色的方法中，除了RGB外，還有一種叫YUV的表示方法。電視信號中用的就是一種類似于YUV的顏色表示方法。其中

4、Y表示明亮度Luminance或Luma，也就是灰階值；而U和V表示的則是色度Chrominance或Chroma，作用是描述影像色彩及飽和度，用于指定像素的顏色。亮度是透過RGB輸入信號來建立的，方法是將RGB信號的特定局部疊加到一起。色度則定義了顏色的兩個方面色調(diào)與飽和度，分別用Cr和Cb來表示。其中，Cr反映了RGB輸入信號紅色局部與RGB信號亮度值之間的差異。而Cb反映的是RGB輸入信號藍色局部與RGB信號亮度值之間的差異。從 RGB 到 YUV 空間的 Y 轉(zhuǎn)換公式為：Y = 0.299R+0.587G+0.114BRGB圖象存儲機制: R:表示紅色信息,占用1個字節(jié)(8bit) G

5、:表示綠色信息,占用1個字節(jié)(8bit) B:表示藍色信息,占用1個字節(jié)(8bit) R:G:B=8:8:8YUV與RGB圖象之間的變換關(guān)系: Y=0.2990R+0.5870G+0.1140B U=-0.1687R-0.3313G+0.5000B+128 V=0.5000R-0.4187G-0.0813B+128 反變換關(guān)系: R=1.0Y+0+1.402(V-128) G=1.0Y-0.34413(U-128)-0.71414(V-128) B=1.0Y+1.772(U-128)+0 另一種變換關(guān)系: Y= U=R-G V=B-G 反變換: G=Y- R=U+G B=V+G 說明:式中表示

6、 Y=0.257*R+0.504*G+0.098*B+16;Cb=-0.148*R-0.291*G+0.439*B+128;Cr=0.439*R-0.368*G-0.071*B+128; subplot(1,4,1);imshow(I);title(原圖);subplot(1,4,2);imshow(Y);title(Y);subplot(1,4,3);imshow(Cb);title(Cb);subplot(1,4,4);imshow(V);title(Cr);4.RGBHSVI=imread(C:UsersadminDesktopphotolenna256c.bmp,bmp); H=dou

7、ble(I);%H為RGB圖像 hue,s,v=rgb2hsv(H); subplot(1,4,1);imshow(I);title(原圖); subplot(1,4,2);imshow(hue);title(H); subplot(1,4,3);imshow(s);title(S); subplot(1,4,4);imshow(v);title(V);%直接轉(zhuǎn)為HSV三圖層RGB=imread(C:UsersadminDesktopphotolenna256c.bmp,bmp);I=rgb2hsv(RGB); imshow(I),title(HSV圖); H=double(I);%H為RGB

8、圖像 hue,s,v=rgb2hsv(H); subplot(1,4,1);imshow(I);title(原圖); subplot(1,4,2);imshow(hue);title(H); subplot(1,4,3);imshow(s);title(S); subplot(1,4,4);imshow(v);title(V);%RGB先轉(zhuǎn)HSV，再轉(zhuǎn)為HSV三圖層3、實驗結(jié)果分析要求附上結(jié)果圖像：1.24位真彩色圖像轉(zhuǎn)灰度圖像.彩色圖灰度圖2.RGB圖像轉(zhuǎn)YUV圖像，分3圖層輸出原圖YUV3.RGB轉(zhuǎn)YCbCr圖YCbCr圖原圖YCbCr原圖YCbCr4.RGB轉(zhuǎn)HSV圖HSV圖原圖HSV原

9、圖HSV4、實驗體會：這次的實驗確實收獲不少。從原理的整理，程序的獲取、處理和調(diào)試，每一步都能學到很多新的知識和技巧。課上聽教師講的原理，與真正用matlab進展數(shù)字圖像處理實踐，感覺似乎大不一樣，實際卻是相通的。十分贊嘆matlab的強大部程序處理的功能。一個輕巧簡便的rgb2gray()，查看它的定義子程序要幾十行；更不用說rgb2ycbcr、rgb2hsv，還有直接分矩陣獨立出3圖層、可以直接引用的效果。工欲善其事，必先利其器。誠哉斯言。5、思考題局部：1、RGBYCbCr，RGB=imread(C:UserswhDesktopphotolenna512c.bmp,bmp);%讀入彩色圖

10、片figure(1),imshow(RGB),title(RGB圖);%顯示RGB圖片figure(2),I=rgb2ycbcr(RGB); %rgb轉(zhuǎn)化YCbCr圖imshow(I),title(YCbCr圖);I=imread(C:UserswhDesktopphotolenna512c.bmp);R=I(:,:,1);G=I(:,:,2);B=I(:,:,3);Y=0.299*R+0.587*G+0.114*B; Cb=0.564*(B-Y);Cr=0.713*(R-Y);subplot(1,4,1);imshow(I);title(原圖);subplot(1,4,2);imshow(Y

11、);title(Y);subplot(1,4,3);imshow(Cb);title(Cb);subplot(1,4,4);imshow(V);title(Cr);I=imread(C:UsersadminDesktopphotolenna256c.bmp,bmp);R=I(:,:,1);G=I(:,:,2);B=I(:,:,3); Y=0.257*R+0.504*G+0.098*B+16;Cb=-0.148*R-0.291*G+0.439*B+128;Cr=0.439*R-0.368*G-0.071*B+128; subplot(1,4,1);imshow(I);title(原圖);subp

12、lot(1,4,2);imshow(Y);title(Y);subplot(1,4,3);imshow(Cb);title(Cb);subplot(1,4,4);imshow(V);title(Cr);2.RGBHSVI=imread(C:UsersadminDesktopphotolenna256c.bmp,bmp); H=double(I);%H為RGB圖像 hue,s,v=rgb2hsv(H); subplot(1,4,1);imshow(I);title(原圖); subplot(1,4,2);imshow(hue);title(H); subplot(1,4,3);imshow(s);title(S); subplot(1,4,4);imshow(v);title(V);%直接轉(zhuǎn)為HSV三圖層RGB=imread(C:UsersadminDesktopphotolenna256c.bmp,bmp);I=rgb2hsv(RGB); imshow(I),title(HSV圖); H=dou