RGB图像之灰度级和通道的理解(矩阵含义等)
一言以敝之:图像有R,G,B三个二维矩阵,矩阵数值在0-255之间,数值大小表示允许通过色彩多少,也称为灰度值,灰度越大,相应色彩越深(此处为光,故R,G,B均为0为黑色)
具体参考下列介绍:
最近刚开始学数字图像处理,在看到灰度级时候以为灰度只是表示黑白/深浅色图像,其实灰度级指黑白显示器中显示像素点的亮暗差别,在彩色显示器中表现为颜色的不同,灰度级越多,图像层次越清楚逼真。
注意,灰度值只是表征单色的亮暗程度。
在彩色图像/RGB图像中,图像是一个三维矩阵,如4003003,其中400表示列数,300表述行数,3代表三个分量,也就是R,G,B。
每一层矩阵(4003001/2/3)分别对应R/G/B的灰度值,此处的矩阵仅仅表示对应单色光灰度值,不是彩色的图像。
数字图像的本质是一个多维矩阵
我们先为以一个RGB色彩空间的400*300的图片为例:
这幅图的本质是一个4003003的一个矩阵
PI[ 400, 300, 3 ]
列 行 分量
说明这个图像有400列,300行,以及在色彩上有三个分量,分别是:
每个分量单独拿出来都是一个400*300(*1)的矩阵
如你所见,它们并不是彩色的,而是一幅灰度图像
对于一副8bit的图像来说,矩阵元素的取值范围是从0-255(0 - 2^8-1)
矩阵中的元素对应我们所说的像素(pixel),其值即该像素的灰度值,数值越大,像素的颜色越‘白/浅’;数值越小,像素的颜色越’黑/深‘
对于图像每个分量来说,它只是灰度,谈论色彩没有意义,它是“黑白”的!(用黑白来描述灰度图像并不准确,用深浅可能更准确一些,但也不严谨。所以我加上了引号。你要愿意把通道设成红色绿色紫色黄色都行)
在图像显示时,我们把图像的R分量放进红色通道里,B分量放进蓝色通道里,G分量放进绿色通道里。经过一系列处理,显示在屏幕上的就是我们所看到的彩色图像了。
所以说,通道和一幅图像根本就没关系!数字图像是矩阵,矩阵只描述其空间位置和在色彩上的分量,哪有通道了?通道是什么?CHANNEL!图片中有channel这个概念吗?有个回答说通道类似颜料,这个意思就有点接近了。
想要什么颜色,对应的通道里的灰度值就大一点就行了
回到上面那幅图,先看彩色的,两人坐的椅子是红色的(有点偏色,不过不重要)
再看下面的RGB三分量。R分量的图上,椅子对应的部分比较浅(灰度值高),而在G分量和了B分量上很深。
随便在椅子上取一个样点,其灰度值分别是(R:179,G:45,B:9)。所以在显示的时候,红色通道里灰度值大,绿色通道和蓝色通道里的灰度值小,显示出来的就是红色(绿色通道里的灰度值又比蓝色大一些,所以最终显示的结果有点接近橘红色)
再看乔帮主的牛仔裤,蓝色通道的灰度值大,绿色其次,红色最少,所以显示为蓝青色。
如果我们交换一下分量放置的顺序,把G分量放进红色通道里,把R分量放进绿色通道里,B分量放进蓝色通道里,会怎么样呢
此时绿通道中的灰度值最大,红色通道和蓝色通道中的灰度值都较低
于是就变成了这样
[外链图片转存失败(img-jgutNY7F-1568455078494)(https://img-blog.csdn.net/20161221185547020?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2lsZW5jZTIwMTU=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)]
还可以这样变成蓝色了
能理解这种交换通道的原理,就基本能够理解通道的含义了
网上很多人把通道和选区混为一谈,这是错误的,不利于对图像处理更深一步的理解。当然在ps中有个通道混合器,不仅仅是交换通道这么简单,玩法更加丰富
这里只介绍了RGB模式下的通道。
这些所谓的xxx模式,其实就是把我们看到的颜色,用不同的方式表达出来。我们熟知的RGB色彩空间,就是把一种颜色,用RGB三个分量表达出来。此外还有CMYK(四个分量)、Lab(三个)、HSV(三个)等等。不同色彩空间之间的关系,类似于空间直角坐标系(x,y,z),球坐标系(r,φ,θ)或柱坐标(r,φ,z)之间的关系。
此外还有一些特殊的通道,如alpha通道(存放透明度)等
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