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1.3.2_图像通道_通道的灰度显示


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1.3.2  通道的灰度显示
 

        现在点击察看单个通道,发现每个通道都显示为一幅灰度图像(不能说是黑白图像)。如下3图,从左至右分别是灰度的红色、绿色、蓝色通道图像。乍一看似乎没什么不同,仔细一看却又有很大不同。虽然都是灰度图像,但是为什么有些地方灰度的深浅不同呢?这种灰度图像和RGB又是什么关系呢?


  


        在回答这些问题之前先复习一下前面的一些概念:电脑屏幕上的所有颜色,都由红色绿色蓝色三种色光按照不同的比例混合而成。这就是说,实际上图像是由三幅图像(红色图绿色图和蓝色图)合成的。如果对这两个概念有还不明确的话,请再次学习本篇前面有关RGB色彩理论的部分。

        明白了上面的话后,再看下面的部分:对于红色而言,它在图像中的分布是不均匀的,有的地方多些,有的地方少些。相当于:有的地方红色亮度高些,有的地方红色亮度低些。现在再来看红色通道的灰度图,可以看到,有的地方偏亮些,有的地方偏暗些,如下图。那么把两者对应起来看,这幅灰度图实际上等同于红色光的分布情况图。在红色通道灰度图中,较亮的区域说明红色光较强(成分较多),较暗的区域说明红色光较弱(成分较少)。纯白的区域说明那里红色光最强(对应于亮度值255),纯黑的地方则说明那里完全没有红色光(对应于亮度值0)。某个通道的灰度图像中的明暗对应该通道色的明暗,从而表达出该色光在整体图像上的分布情况。由于通道共有3个,所以也就有了3幅灰度图像。



        从上面的红色通道灰度图中,我们看到车把上挂着的帽子较白,说明红色光在这区域较亮。那么,是否可以凭借这个红色通道的灰度图像,就断定在整个图像中,帽子就是红色的呢?还不能,完整图像是由三个通道综合的效果,因此还需要参考另外两个通道才能够定论。下面再次列出RGB3个通道的灰度图。


  
 

        我们从中可以分析出:三个通道中帽子部分都是白。代表这个地方的RGB都有最高亮度,那么可以判断出这个地方是白色(或较白)。三个通道中坐垫下的挂包中部都是黑色,那么这个地方RGB都不发光,可以判定这个地方是黑色的(或较黑)。R通道中的前轮圈是白色,G和B通道中为黑色,说明这个地方只有红色,没有绿色和蓝色,那么这个地方应该是红色(或较红色)。三个通道中后轮胎都是差不多的灰度,说明这个地方RGB值较为接近,那么这个地方应该是灰色(或接近灰色)。


        做完以上的推理分析后,可以回到前面原图部分去对照一下。


        现在来明确几个概念:通道中的纯白,代表了该色光在此处为最高亮度,亮度级别是255。通道中的纯黑,代表了该色光在此处完全不发光,亮度级别是0。也可以这样记忆:在通道中,白(或较白)代表“光明的”、“看得见的”、“有东西”。黑(或较黑)代表“黑暗的”、“看不见的”、“没东西”。


【思考题】特殊颜色的通道情况


        上面我们通过分析通道图像去推测彩色图像,现在我们反过来做,从彩色图像去推测通道中的情况。下面我们在图像上用不同的颜色写4个字母:青色A,洋红色B,白C,绿色D。注意所有颜色均为纯色。请说出ABCD在RGB三个通道中的颜色分别是什么?建议大家自行思考后再继续阅读。



        来看一下推理过程,首先我们要确定ABCD的颜色值:A是青色,青色是红色的反转色,那么它的RGB值就应该是:0,255,255。B是洋红色,洋红色是绿色的反转色,那么RGB值就是:255,0,255。C是白,白色代表RGB均为最大值,RGB值为:255,255,255。D是绿色,意味着没有R和B的成分,RGB值为:0,255,0。


        再看刚提到过的概念:亮度255在通道灰度图中显示白色,亮度0在通道灰度图中显示黑色。得出结论:A(0,255,255)在RGB中顺序为:黑、白、白。B(255,0,255)在RGB中顺序为:白、黑、白。(255,255,255)在RGB中顺序为:白、白、白。D(0,255,0)在RGB中顺序为:黑、白、黑。对照一下RGB通道的灰度图,如下3图。如果这道题目没做对,那么请回到前面重新学习。


  


        再在图像中打上字母E(200,0,255)和F(127,0,255),如下图。那么这两个字母在R通道中应该是什么颜色呢?



        首先我们回顾一下前面的定义:通道中的纯白,代表了该色光在此处为最高亮度,亮度级别是255。通道中的纯黑,代表了该色光在此处完全不发光,亮度级别是0。


        以上只针对纯黑和纯白两种极端状态作出了定义,而在现实图像中,大部分色彩并不是这么极端的。我们察看前面图像各个通道的时候,就会发觉纯黑和纯白的部分极少,大部分都是中间的过渡灰色。对,就是灰色,亮度值介于1~254的,在通道灰度图中就呈现灰色,切换到R通道,看到的效果如下图。



        同样是灰色,E却要比F亮一些。比较两者在R的亮度数值就会看到,E的亮度为200,F为127。亮度值越高,说明色光成分越多,因此通道灰度图中就越偏白。


        现在我们要增加几条内容后重新记忆概念:通道中的纯白,代表了该色光在此处为最高亮度,亮度级别是255。通道中的纯黑,代表了该色光在此处完全不发光,亮度级别是0。介于纯黑纯白之间的灰度,代表了不同的发光程度,亮度级别介于1至254之间。灰度中越偏白的部分,表示色光亮度值越高,越偏黑的部分则表示亮度值越低。

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