1
苏小红
哈尔滨工业大学计算机学院
2
什么是颜色？
色彩
? 是通过光被我们人眼所感知的
光
? 实际上是一种按波长辐射的电磁能
将不同波长的光波组合在一起，就会产生颜色
颜色的基本知识（ 1/6）
3
英国人 Newton,三棱镜实验
? 证明了白光是所有可见光的组合。
颜色的基本知识（ 2/6）
光源
光阑
三棱镜 屏幕
赤
橙
黄
绿
青
蓝
紫
图 8-1 色散现象
4
光谱
? spectrum
? 将白光分解为单色光，并按波长顺序排列
可见光谱
? 人眼能看到的光波
? 波长约 350－ 750纳米的光波
色光
? 对应于不同波长的光波
颜色的基本知识（ 3/6）
5
颜色的基本知识（ 4/6）
视觉现象
? 同时对比
同时性颜色对比
继时性颜色对比
? 对比灵敏度
? 视觉分辨率
? 视觉暂留特性
? 马赫带效应
6
颜色视觉机理
? Young -Helmholtz的三原色学说
“在人眼视网膜上存在感受红、绿、蓝色的光接受
器（锥状体），分别对红、绿、蓝三种光最敏感，
一切颜色特性都由这些锥状体的响应量的比例来表
示”
? Hering的对立颜色学说（四色学说）
“在人眼视网膜上存在着响应红 -绿、黄 -蓝、白 -黑
的三种光接受器，所有的颜色特性都由这些光接受
器的响应量的比例来表示”
颜色的基本知识（ 5/6）
7
特点
? 基于经验事实提出
? 都有心理实验和显微光谱 -电生理学测定结果作依据
Young -Helmholtz的三原色学说
? 缺点是不能满意地解释色盲现象
Hering的对立颜色学说（四色学说）
? 缺点是不能满意地解释红、绿、蓝三原色能够产生
所有光谱色彩的现象
颜色的基本知识（ 6/6）
8
常用的颜色空间 （ 1/14）
与图形处理相关的颜色空间
? RGB颜色空间
? CMY颜色空间
与设备无关的颜色空间
? CIE XYZ颜色空间
? CIE Lab颜色空间
? ITU-R BT.709 RGB颜色空间
电视系统颜色空间
? European YUV颜色空间
? American YIQ颜色空间
9
常用的颜色空间 （ 2/14）
RGB模型
? Red（红）
? Green（绿）
? Blue(兰 )
? 加色模型
应用
? 彩色 CRT
YRG
MRB
CBG
WBGR
??
??
??
???
10
常用的颜色空间 （ 3/14）
CMY模型
? Cyan（青）
? Magenta（品红）
? Yellow（黄）
? 减色模型
应用
? 硬拷贝设备
BMC
GCY
RYM
KYMC
??
??
??
???
11
颜料对光的选择性吸收原理
红 绿 蓝 白
白纸
红 绿 蓝 黄 =白 -蓝
红 绿 蓝 黑 =白 -蓝 -绿 -红红 绿 蓝 红 =白 -蓝 -绿
常用的颜色空间 （ 4/14）
12
RGB彩色空间和 CMY彩色空间转换关系
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
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?
?
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?
?
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?
?
?
B
G
R
Y
M
C
1
1
1
常用的颜色空间 （ 5/14）
13
常用的颜色空间（ 6/14）
CIE XYZ颜色空间
波长 (λ)
三刺激
值
三刺激
值
波长 (λ)
图 8-10 RGB色度系统的色匹配函数 图 8-11 CIE-XYZ色度系统的标准色匹配函数
14
常用的颜色空间（ 7/14）
CIE-RGB三刺激值与与 CIE_XYZ三刺激值
可通过如下两个式子进行相互转换
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
B
G
R
Z
Y
X
5943.50565.00000.0
0600.05907.40002.1
1302.17518.17689.2
?
?
?
?
?
?
?
?
?
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?
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?
?
?
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?
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??
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Z
Y
X
B
G
R
1786.00025.00009.0
0157.02524.00912.0
0828.01587.04185.0
15
常用的颜色空间（ 8/14）
CIE色度图
y
x
黄绿
橙
红
黄
x
光谱轨迹线
紫色线紫
蓝
青
绿
AB
C
D65 E
y
16
常用的颜色空间（ 9/14）
CIE Lab颜色空间
色差计算
))/()/((200
))/()/((500
16)/(116
3/1
0
3/1
0
*
3/1
0
3/1
0
*
3/1
0
*
ZZYYb
YYXXa
YYL
??
??
??
)//(4.1 5 5 7
)//(5.3 8 9 3
)/(3.903
00
*
00
*
0
*
ZZYYb
YYXXa
YYL
??
??
?
当 X/X0,Y/Y0,Z/Z0<0.008856 时
2*2*12*2*12*2*1 )()()( bbaaLLE ab ???????
17
常用的颜色空间（ 10/14）
ITU-R BT.709 RGB颜色空间
? 国际通信联盟 ITU制定的 ITU-R BT.709标准定义
的 RGB颜色空间
??
?
?
?
??
?
?
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??
?
?
?
??
?
?
?
?
?
??
?
??
?
?
?
??
?
?
?
0.100/
0.100/
0.100/
0 5 7 0.12 0 4 0.00 5 5 6.0
0 4 1 6.08 7 6 0.19 6 9 2.0
4 9 5 6.05 3 7 4.12 4 1 0.3
709
709
709
Z
Y
X
B
G
R
??
?
?
????
V
VV
50.4
099.0099.1 45.0 018.00.0 0.1018.0 ?? ??V V
709709709
709709709,,,,BGRV BGRV ??????
7 0 98
7 0 98
7 0 98
255
255
255
BB
GG
RR
b it
b it
b it
???
???
???
18
为什么彩色电视监视器不使用红、绿、蓝
三种信号？
? 向后兼容黑白电视
彩色电视信号必须与标准的黑白电视兼容
要求在彩色电视上看起来完全不同的两种颜色在黑
白电视上应呈现为不同的灰度
? 节约带宽
广播电视信号的带宽是有限的
常用的颜色空间 （ 11/14）
19
彩色电视国际制式
TV制式 NTSC PAL SECAM
帧频（ Hz） 30 25 25
行 / 帧 525 625 625
亮度带宽（ MHz） 4.2 6.0 6.0
色度带宽（ MHz） 1.3(I),0.6(Q) 1.3(U),1.3(V) >1.0(U),>1.0(V)
电视的制式
? 电视信号的标准
? NTSC制式 —— 正交平衡调幅制
美国、加拿大等大部分西半球国家以及中国的台湾、日本、韩国、菲律宾
? PAL制式 —— 逐行倒相正交平衡调幅
西德、英国等一些西欧国家，新加坡、中国大陆及香港，澳大利亚、新西
兰等
? SECAM
法国、东欧和中东
常用的颜色空间 （ 12/14）
20
European YUV颜色空间
? Y：亮度
? U,色差
? V：色差
应用
? YUV制式 电视广播系统
常用的颜色空间 （ 13/14）
YRV
YBU
BGRY
??
??
??? 071.0707.0222.0
UYB
VUYG
VYR
??
???
??
31 4.009 2.0
21
American YIQ颜色空间
? Y：亮度
? I,色差
? Q：色差
应用
? NTSC制式 电视广播系统
常用的颜色空间 （ 14/14）
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
???
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
B
G
R
Q
I
Y
3 1 1.05 2 8.02 1 2.0
3 2 1.02 7 5.05 9 6.0
1 1 4.05 8 7.02 9 9.0
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
???
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Q
I
Y
B
G
R
705.0105.11
648.0272.01
623.0956.01
22
色彩设计 （ 1/4）
色彩的情感
? 色彩的冷暖感
? 色彩的重量感
? 色彩的尺寸感
? 色彩的距离感
? 色彩的软硬感
? 色彩的情绪感
23
面向色彩设计的 HSV模型
? H(Hue)：色相
与光波的主波长有直接关系
? S(Saturation)：饱和度
定义该颜色光的（主波长的）纯色光与白色光的比例
? V(Value)：明度
与光的能量有关
应用
? 用户调色板
色彩设计 （ 2/4）
24
色彩设计 （ 3/4）
HSV模型
? 对应于圆柱坐标系的一个圆锥形子集
白 色浓 纯色
色相
色深
黑
灰
图 8-16 HSV颜色模型示意图
绿 (120° )
红 (0° )青 (180° )
黄 (60° )
蓝 (240° ) 品红 (120° )
H
O S
(1,0)
V
图 8-15 色相、色浓和色深之间的关系
25
色彩设计 （ 4/4）
数字图像颜色类型
? 真彩色（ True-color）
直接用 R,G,B值来决定像素的颜色值
? 伪彩色（ Pseudo-color）
把整个像素值作为查找表的索引地址进行查找变换
? 调配色（ Direct-color）
对 R,G,B分量分别单独作为查找表的索引地址进
行查找变换
26
颜色再现的五个层次（ Hunt & Fairchild）
? 一般颜色再现 Color reproduction
? 满意色再现 Pleasing color reproduction
? 色度学色再现 Colorimetric color reproduction颜色
外观色再现 Color appearance reproduction
? 最喜欢色再现 Preferred color reproduction
颜色再现与色彩管理 （ 1/10）
27
色彩匹配的理想目标
? 依赖于图像的类型和用户的目的
普通用户
? 色度学色再现
电子商务,如网上购物、远程医疗诊断
? 颜色外观色再现
商业印刷,如对宣传广告
? 最喜欢色再现
颜色再现既是一门科学，也是一门艺术
颜色再现与色彩管理 （ 2/10）
28
质量评价常用的指标
? 色调（ hue）
? 亮度（ lightness）
? 饱和度（ saturation）
? 阶调范围（ tonal range）
? 对比度（ contrast）
? 纹理（ texture）
? 灰平衡（ gray balance）
颜色再现与色彩管理 （ 3/10）
29
颜色再现与色彩管理 （ 4/10）
为什么要进行色彩管理
? 实现图像色彩在经扫描仪或数码相机、显示器、打印机
或印刷设备传递时不发生色彩失真，就必须形成一个环
境，使支持这一环境的各种设备、材料在色彩信息的传
递方面相互匹配。
? 色彩管理系统就是管理这一环境的应用系统，是管理各
设备、材料间的颜色特性转换关系的一种管理系统。
色彩管理系统
? Color Management System
? 简称 CMS
30
颜色再现与色彩管理 （ 5/10）
色彩管理系统应用领域
? 彩色打印
? 印刷
? 印染
? 摄影
? 电子商务
? 远程医疗诊断
31
ICC标准的产生
? International Color Consortium
? 国际彩色协议组织
? 1993年，
Adobe,agfa,Apple,Kodak,Microsoft,Silicon,
Graphics,Sun Microsystem以及 Taligent
颜色再现与色彩管理 （ 6/10）
32
颜色再现与色彩管理 （ 7/10）
ICC标准的产生和意义
传统的封闭式的色彩管理
扫描仪（二）
扫描仪（三）
数码相机（一）
数码相机（二）
数码相机（三）
扫描仪（一）
照排机（二）
打印机（一）
打印机（二）
数码印刷（一）
照排机（一）
数码印刷（二）
33
颜色再现与色彩管理 （ 8/10）
ICC标准的产生和意义
开放式的色彩管理
扫描仪（二）
扫描仪（三）
数码相机（一）
数码相机（二）
数码相机（三）
扫描仪（一）
照排机（二）
打印机（一）
打印机（二）
数码印刷（一）
照排机（一）
数码印刷（二）
色彩管理系统
输入设备
Profile
输出设备
Profile
CIE XYZ
或 L*a*b*
34
色彩管理的基本流程
? 设备校准（ Calibration）
? 设备特征化（ Characterization）
对设备建立 Profile文件的过程
? 颜色空间转换（ Conversion）
4种色域压缩方法
? 感觉法
? 相对色度法
? 突出饱和度法
? 绝对色度法
颜色再现与色彩管理（ 9/10）
35
色彩管理软件
? 独立的软件
Canon的 CMM Pro
? 随扫描仪或打印机等外设捆绑销售的软件
Linotype-Hell公司的 LinoColor
Agfa的 ColorTone和 PhotoFlow
Canon的 ColorGear,WCC 2,CCM
? 内置在应用软件中的软件
Kodak的 Kodak Precision内置在 PhotoCD和
PageMaker里
Photoshop,Illustrator
颜色再现与色彩管理（ 10/10）
36
基于 ICC Profile的色彩管理（ 1/6）
Profile
? 颜色特征描述文件
ICC Profile的类型
? 输入设备 Profile
? 显示设备 Profile
? 输出设备 Profile
? 设备连接 Profile
? 色彩空间 Profile
? 抽象 Profile
? 指定色彩 Profile
37
基于 ICC Profile的色彩管理（ 2/6）
ICC Profile的文件结构
38
基于 ICC Profile的色彩管理（ 3/6）
基于 ICC Profile的颜色空间变换
? 从 RGB到 CIE XYZ色彩空间的转换
一维变换线性查找表
(gamma表 )
3× 3 矩阵，包括源空间到
特征连接空间白点的缩放比例
R RedTRCTag
GreenTRCTag
BlueTRCTag
XredMatrixColumnTag
greenMatrixColumnTag
blueMatrixColumnTag
G
B
Y
Z
39
基于 ICC Profile的色彩管理（ 4/6）
基于 ICC Profile的颜色空间变换
? 从 CIE XYZ到 CMYK色彩空间的转换
X
3× 3
矩阵
三维查找表
CLUT
C
M
Y
KZ
Y
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
40
基于 ICC Profile的色彩管理（ 5/6）
基于 ICC Profile的颜色空间变换
? 从 CMYK 到 CIE XYZ色彩空间的转换
C
M
Y
K
四维查找表
CLUT
X
Y
Z
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
41
基于 ICC Profile的色彩管理（ 6/6）
ICC Profile的局限性
? 大多数的图像文件格式不能支持 Profile的嵌入
? 增大了文件的尺寸，而导致系统额外的开销
? 不同色彩管理系统之间的 Profile不完全兼容
42
色彩匹配
? Color Matching
? CMSs的核心技术
目标
? 实现 颜色的“所见即所得” (WYSIWYG)
色彩匹配（ 1/7）
43
色彩匹配的难点问题
? 色域不匹配（ Color gamut mismatch）
? 混色原理不同
? 颜色的设备依赖性
色彩匹配（ 2/7）
44
影响打印质量的因素
? 打印机的机械特性
? 墨水特性
? 纸张特性
? 墨水纸张之间的相互作用
? 原色墨水输出的先后顺序以及墨水层间的相互作
用
? 半色调技术
色彩匹配（ 3/7）
45
常用的色彩匹配方法
? Neugebauer方程法
? 多维查找表和插值法
? 实验建模
Masking方法
基于神经网络的色彩匹配
* 基于科学发现的色彩匹配
色彩匹配（ 4/7）
46
为什么引入黑色 K?
引入 K后,需要解决的问题：
? 如何产生 K？
? 墨量增加问题？
? 如何获取正确的灰度平衡关系？
色彩匹配（ 5/7）
47
UCR (Under Color Removal)
GCR (Gray Component Replacement)
+ + = + +
20%C 50% M 50%Y 0%C 30%M 30%Y 20%K
用黑色代替产生中性灰的颜色组合
120%
80%
KCC ??
KMM ??
KYY ??
典型的 GCR
),,m i n( YMCK ?
色彩匹配（ 6/7）
48
如何获取灰度平衡关系？
? 逐一比较，建立灰度平衡关系的查找表
? 学习算法
色彩匹配（ 7/7）
苏小红
哈尔滨工业大学计算机学院
2
什么是颜色？
色彩
? 是通过光被我们人眼所感知的
光
? 实际上是一种按波长辐射的电磁能
将不同波长的光波组合在一起，就会产生颜色
颜色的基本知识（ 1/6）
3
英国人 Newton,三棱镜实验
? 证明了白光是所有可见光的组合。
颜色的基本知识（ 2/6）
光源
光阑
三棱镜 屏幕
赤
橙
黄
绿
青
蓝
紫
图 8-1 色散现象
4
光谱
? spectrum
? 将白光分解为单色光，并按波长顺序排列
可见光谱
? 人眼能看到的光波
? 波长约 350－ 750纳米的光波
色光
? 对应于不同波长的光波
颜色的基本知识（ 3/6）
5
颜色的基本知识（ 4/6）
视觉现象
? 同时对比
同时性颜色对比
继时性颜色对比
? 对比灵敏度
? 视觉分辨率
? 视觉暂留特性
? 马赫带效应
6
颜色视觉机理
? Young -Helmholtz的三原色学说
“在人眼视网膜上存在感受红、绿、蓝色的光接受
器（锥状体），分别对红、绿、蓝三种光最敏感，
一切颜色特性都由这些锥状体的响应量的比例来表
示”
? Hering的对立颜色学说（四色学说）
“在人眼视网膜上存在着响应红 -绿、黄 -蓝、白 -黑
的三种光接受器，所有的颜色特性都由这些光接受
器的响应量的比例来表示”
颜色的基本知识（ 5/6）
7
特点
? 基于经验事实提出
? 都有心理实验和显微光谱 -电生理学测定结果作依据
Young -Helmholtz的三原色学说
? 缺点是不能满意地解释色盲现象
Hering的对立颜色学说（四色学说）
? 缺点是不能满意地解释红、绿、蓝三原色能够产生
所有光谱色彩的现象
颜色的基本知识（ 6/6）
8
常用的颜色空间 （ 1/14）
与图形处理相关的颜色空间
? RGB颜色空间
? CMY颜色空间
与设备无关的颜色空间
? CIE XYZ颜色空间
? CIE Lab颜色空间
? ITU-R BT.709 RGB颜色空间
电视系统颜色空间
? European YUV颜色空间
? American YIQ颜色空间
9
常用的颜色空间 （ 2/14）
RGB模型
? Red（红）
? Green（绿）
? Blue(兰 )
? 加色模型
应用
? 彩色 CRT
YRG
MRB
CBG
WBGR
??
??
??
???
10
常用的颜色空间 （ 3/14）
CMY模型
? Cyan（青）
? Magenta（品红）
? Yellow（黄）
? 减色模型
应用
? 硬拷贝设备
BMC
GCY
RYM
KYMC
??
??
??
???
11
颜料对光的选择性吸收原理
红 绿 蓝 白
白纸
红 绿 蓝 黄 =白 -蓝
红 绿 蓝 黑 =白 -蓝 -绿 -红红 绿 蓝 红 =白 -蓝 -绿
常用的颜色空间 （ 4/14）
12
RGB彩色空间和 CMY彩色空间转换关系
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
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?
?
?
B
G
R
Y
M
C
1
1
1
常用的颜色空间 （ 5/14）
13
常用的颜色空间（ 6/14）
CIE XYZ颜色空间
波长 (λ)
三刺激
值
三刺激
值
波长 (λ)
图 8-10 RGB色度系统的色匹配函数 图 8-11 CIE-XYZ色度系统的标准色匹配函数
14
常用的颜色空间（ 7/14）
CIE-RGB三刺激值与与 CIE_XYZ三刺激值
可通过如下两个式子进行相互转换
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
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5943.50565.00000.0
0600.05907.40002.1
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0157.02524.00912.0
0828.01587.04185.0
15
常用的颜色空间（ 8/14）
CIE色度图
y
x
黄绿
橙
红
黄
x
光谱轨迹线
紫色线紫
蓝
青
绿
AB
C
D65 E
y
16
常用的颜色空间（ 9/14）
CIE Lab颜色空间
色差计算
))/()/((200
))/()/((500
16)/(116
3/1
0
3/1
0
*
3/1
0
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*
3/1
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)//(4.1 5 5 7
)//(5.3 8 9 3
)/(3.903
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*
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0
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ZZYYb
YYXXa
YYL
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当 X/X0,Y/Y0,Z/Z0<0.008856 时
2*2*12*2*12*2*1 )()()( bbaaLLE ab ???????
17
常用的颜色空间（ 10/14）
ITU-R BT.709 RGB颜色空间
? 国际通信联盟 ITU制定的 ITU-R BT.709标准定义
的 RGB颜色空间
??
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0.100/
0.100/
0.100/
0 5 7 0.12 0 4 0.00 5 5 6.0
0 4 1 6.08 7 6 0.19 6 9 2.0
4 9 5 6.05 3 7 4.12 4 1 0.3
709
709
709
Z
Y
X
B
G
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V
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50.4
099.0099.1 45.0 018.00.0 0.1018.0 ?? ??V V
709709709
709709709,,,,BGRV BGRV ??????
7 0 98
7 0 98
7 0 98
255
255
255
BB
GG
RR
b it
b it
b it
???
???
???
18
为什么彩色电视监视器不使用红、绿、蓝
三种信号？
? 向后兼容黑白电视
彩色电视信号必须与标准的黑白电视兼容
要求在彩色电视上看起来完全不同的两种颜色在黑
白电视上应呈现为不同的灰度
? 节约带宽
广播电视信号的带宽是有限的
常用的颜色空间 （ 11/14）
19
彩色电视国际制式
TV制式 NTSC PAL SECAM
帧频（ Hz） 30 25 25
行 / 帧 525 625 625
亮度带宽（ MHz） 4.2 6.0 6.0
色度带宽（ MHz） 1.3(I),0.6(Q) 1.3(U),1.3(V) >1.0(U),>1.0(V)
电视的制式
? 电视信号的标准
? NTSC制式 —— 正交平衡调幅制
美国、加拿大等大部分西半球国家以及中国的台湾、日本、韩国、菲律宾
? PAL制式 —— 逐行倒相正交平衡调幅
西德、英国等一些西欧国家，新加坡、中国大陆及香港，澳大利亚、新西
兰等
? SECAM
法国、东欧和中东
常用的颜色空间 （ 12/14）
20
European YUV颜色空间
? Y：亮度
? U,色差
? V：色差
应用
? YUV制式 电视广播系统
常用的颜色空间 （ 13/14）
YRV
YBU
BGRY
??
??
??? 071.0707.0222.0
UYB
VUYG
VYR
??
???
??
31 4.009 2.0
21
American YIQ颜色空间
? Y：亮度
? I,色差
? Q：色差
应用
? NTSC制式 电视广播系统
常用的颜色空间 （ 14/14）
?
?
?
?
?
?
?
?
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?
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???
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?
?
B
G
R
Q
I
Y
3 1 1.05 2 8.02 1 2.0
3 2 1.02 7 5.05 9 6.0
1 1 4.05 8 7.02 9 9.0
?
?
?
?
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?
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?
???
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Q
I
Y
B
G
R
705.0105.11
648.0272.01
623.0956.01
22
色彩设计 （ 1/4）
色彩的情感
? 色彩的冷暖感
? 色彩的重量感
? 色彩的尺寸感
? 色彩的距离感
? 色彩的软硬感
? 色彩的情绪感
23
面向色彩设计的 HSV模型
? H(Hue)：色相
与光波的主波长有直接关系
? S(Saturation)：饱和度
定义该颜色光的（主波长的）纯色光与白色光的比例
? V(Value)：明度
与光的能量有关
应用
? 用户调色板
色彩设计 （ 2/4）
24
色彩设计 （ 3/4）
HSV模型
? 对应于圆柱坐标系的一个圆锥形子集
白 色浓 纯色
色相
色深
黑
灰
图 8-16 HSV颜色模型示意图
绿 (120° )
红 (0° )青 (180° )
黄 (60° )
蓝 (240° ) 品红 (120° )
H
O S
(1,0)
V
图 8-15 色相、色浓和色深之间的关系
25
色彩设计 （ 4/4）
数字图像颜色类型
? 真彩色（ True-color）
直接用 R,G,B值来决定像素的颜色值
? 伪彩色（ Pseudo-color）
把整个像素值作为查找表的索引地址进行查找变换
? 调配色（ Direct-color）
对 R,G,B分量分别单独作为查找表的索引地址进
行查找变换
26
颜色再现的五个层次（ Hunt & Fairchild）
? 一般颜色再现 Color reproduction
? 满意色再现 Pleasing color reproduction
? 色度学色再现 Colorimetric color reproduction颜色
外观色再现 Color appearance reproduction
? 最喜欢色再现 Preferred color reproduction
颜色再现与色彩管理 （ 1/10）
27
色彩匹配的理想目标
? 依赖于图像的类型和用户的目的
普通用户
? 色度学色再现
电子商务,如网上购物、远程医疗诊断
? 颜色外观色再现
商业印刷,如对宣传广告
? 最喜欢色再现
颜色再现既是一门科学，也是一门艺术
颜色再现与色彩管理 （ 2/10）
28
质量评价常用的指标
? 色调（ hue）
? 亮度（ lightness）
? 饱和度（ saturation）
? 阶调范围（ tonal range）
? 对比度（ contrast）
? 纹理（ texture）
? 灰平衡（ gray balance）
颜色再现与色彩管理 （ 3/10）
29
颜色再现与色彩管理 （ 4/10）
为什么要进行色彩管理
? 实现图像色彩在经扫描仪或数码相机、显示器、打印机
或印刷设备传递时不发生色彩失真，就必须形成一个环
境，使支持这一环境的各种设备、材料在色彩信息的传
递方面相互匹配。
? 色彩管理系统就是管理这一环境的应用系统，是管理各
设备、材料间的颜色特性转换关系的一种管理系统。
色彩管理系统
? Color Management System
? 简称 CMS
30
颜色再现与色彩管理 （ 5/10）
色彩管理系统应用领域
? 彩色打印
? 印刷
? 印染
? 摄影
? 电子商务
? 远程医疗诊断
31
ICC标准的产生
? International Color Consortium
? 国际彩色协议组织
? 1993年，
Adobe,agfa,Apple,Kodak,Microsoft,Silicon,
Graphics,Sun Microsystem以及 Taligent
颜色再现与色彩管理 （ 6/10）
32
颜色再现与色彩管理 （ 7/10）
ICC标准的产生和意义
传统的封闭式的色彩管理
扫描仪（二）
扫描仪（三）
数码相机（一）
数码相机（二）
数码相机（三）
扫描仪（一）
照排机（二）
打印机（一）
打印机（二）
数码印刷（一）
照排机（一）
数码印刷（二）
33
颜色再现与色彩管理 （ 8/10）
ICC标准的产生和意义
开放式的色彩管理
扫描仪（二）
扫描仪（三）
数码相机（一）
数码相机（二）
数码相机（三）
扫描仪（一）
照排机（二）
打印机（一）
打印机（二）
数码印刷（一）
照排机（一）
数码印刷（二）
色彩管理系统
输入设备
Profile
输出设备
Profile
CIE XYZ
或 L*a*b*
34
色彩管理的基本流程
? 设备校准（ Calibration）
? 设备特征化（ Characterization）
对设备建立 Profile文件的过程
? 颜色空间转换（ Conversion）
4种色域压缩方法
? 感觉法
? 相对色度法
? 突出饱和度法
? 绝对色度法
颜色再现与色彩管理（ 9/10）
35
色彩管理软件
? 独立的软件
Canon的 CMM Pro
? 随扫描仪或打印机等外设捆绑销售的软件
Linotype-Hell公司的 LinoColor
Agfa的 ColorTone和 PhotoFlow
Canon的 ColorGear,WCC 2,CCM
? 内置在应用软件中的软件
Kodak的 Kodak Precision内置在 PhotoCD和
PageMaker里
Photoshop,Illustrator
颜色再现与色彩管理（ 10/10）
36
基于 ICC Profile的色彩管理（ 1/6）
Profile
? 颜色特征描述文件
ICC Profile的类型
? 输入设备 Profile
? 显示设备 Profile
? 输出设备 Profile
? 设备连接 Profile
? 色彩空间 Profile
? 抽象 Profile
? 指定色彩 Profile
37
基于 ICC Profile的色彩管理（ 2/6）
ICC Profile的文件结构
38
基于 ICC Profile的色彩管理（ 3/6）
基于 ICC Profile的颜色空间变换
? 从 RGB到 CIE XYZ色彩空间的转换
一维变换线性查找表
(gamma表 )
3× 3 矩阵，包括源空间到
特征连接空间白点的缩放比例
R RedTRCTag
GreenTRCTag
BlueTRCTag
XredMatrixColumnTag
greenMatrixColumnTag
blueMatrixColumnTag
G
B
Y
Z
39
基于 ICC Profile的色彩管理（ 4/6）
基于 ICC Profile的颜色空间变换
? 从 CIE XYZ到 CMYK色彩空间的转换
X
3× 3
矩阵
三维查找表
CLUT
C
M
Y
KZ
Y
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
40
基于 ICC Profile的色彩管理（ 5/6）
基于 ICC Profile的颜色空间变换
? 从 CMYK 到 CIE XYZ色彩空间的转换
C
M
Y
K
四维查找表
CLUT
X
Y
Z
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
1LUT
41
基于 ICC Profile的色彩管理（ 6/6）
ICC Profile的局限性
? 大多数的图像文件格式不能支持 Profile的嵌入
? 增大了文件的尺寸，而导致系统额外的开销
? 不同色彩管理系统之间的 Profile不完全兼容
42
色彩匹配
? Color Matching
? CMSs的核心技术
目标
? 实现 颜色的“所见即所得” (WYSIWYG)
色彩匹配（ 1/7）
43
色彩匹配的难点问题
? 色域不匹配（ Color gamut mismatch）
? 混色原理不同
? 颜色的设备依赖性
色彩匹配（ 2/7）
44
影响打印质量的因素
? 打印机的机械特性
? 墨水特性
? 纸张特性
? 墨水纸张之间的相互作用
? 原色墨水输出的先后顺序以及墨水层间的相互作
用
? 半色调技术
色彩匹配（ 3/7）
45
常用的色彩匹配方法
? Neugebauer方程法
? 多维查找表和插值法
? 实验建模
Masking方法
基于神经网络的色彩匹配
* 基于科学发现的色彩匹配
色彩匹配（ 4/7）
46
为什么引入黑色 K?
引入 K后,需要解决的问题：
? 如何产生 K？
? 墨量增加问题？
? 如何获取正确的灰度平衡关系？
色彩匹配（ 5/7）
47
UCR (Under Color Removal)
GCR (Gray Component Replacement)
+ + = + +
20%C 50% M 50%Y 0%C 30%M 30%Y 20%K
用黑色代替产生中性灰的颜色组合
120%
80%
KCC ??
KMM ??
KYY ??
典型的 GCR
),,m i n( YMCK ?
色彩匹配（ 6/7）
48
如何获取灰度平衡关系？
? 逐一比较，建立灰度平衡关系的查找表
? 学习算法
色彩匹配（ 7/7）
