灰度图
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????? 如果你用過 Photoshop,Corel PhotoPaint 等圖象處理軟件,可能聽說過“灰度圖” (grayscale) 這個詞。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,變化是連續的。因此,要表示灰度圖,就需要把亮度值進行量化。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 ) 。 .bmp 格式的文件中,并沒有灰度圖這個概念,但是,我們可以很容易在 .bmp 文件中表示灰度圖。方法是用 256 色的調色板,只不過這個調色板有點特殊,每一項的 RGB 值都是相同的。也就是說 RGB 值從 (0 , 0 , 0) , (1 , 1 , 1) 一直到 (255 , 255 , 255) 。 (0 , 0 , 0) 是全黑色, (255 , 255 , 255) 是全白色,中間的是灰色。這樣,灰度圖就可以用 256 色圖來表示了。為什么會這樣呢?難道是一種巧合?其實并不是。
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在表示顏色的方法中,除了 RGB 外,還有一種叫 YUV 的表示方法,應用也很多。電視信號中用的就是一種類似于 YUV 的顏色表示方法。
在這種表示方法中, Y 分量的物理含義就是亮度, U 和 V 分量代表了色差信號 ( 你不必了解什么是色差,只要知道有這么一個概念就可以了 ) 。使用這種表示方法有很多好處,最主要的有兩點:
(1)??? 因為 Y 代表了亮度,所以 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。當同時考慮 U , V 分量時,就能夠表示出彩色信息來。這樣,用同一種表示方法可以很方便的在灰度和彩色圖之間切換,而 RGB 表示方法就做不到這一點了。
(2)??? 人眼對于亮度信號非常敏感,而對色差信號的敏感程度相對較弱。也就是說,圖象的主要信息包含在 Y 分量中。這就提示我們:如果在對 YUV 信號進行量化時,可以“偏心”一點,讓 Y 的量化級別多一些 ( 誰讓它重要呢? ) 而讓 UV 的量化級別少一些,就可以實現圖象信息的壓縮。而 RGB 的表示方法就做不到這一點,因為 RGB 三個分量同等重要,缺了誰也不行。 YUV 和 RGB 之間有著如下的對應關系
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當RGB三個分量的大小一樣時,假設都是a,代入公式(1),得到Y=a,U=0,V=0 。你現在該明白我前面所說不是巧合的原因了吧。
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使用灰度圖有一個好處,那就是方便。首先RGB的值都一樣;其次,圖象數據即調色板索引值,也就是實際的RGB值,也就是亮度值;另外,因為是256色調色板,所以圖象數據中一個字節代表一個象素,很整齊。如果是2色圖或16色圖,還要拼湊字節,很麻煩。如果是彩色的256色圖,由于圖象處理后有可能會產生不屬于這256種顏色的新顏色,就更麻煩了;這一點,今后你就會有深刻體會的。所以,做圖象處理時,一般采用灰度圖。為了將重點放在算法本身上,今后給出的程序如不做特殊說明,都是針對256級灰度圖的。其它顏色的情況,你可以自己想一想,把算法補全。
總結
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