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①了解常用的色彩模式#xff0c;理解色彩模式转换原理#xff1b; ②掌握Photoshop中常用的颜色管理工具和色彩模式转换方法#xff1b; ③掌握使用Matlab/PythonOpenCV编程实现色彩模式转换的方法。
2. 实验内容
①使用Photoshop中的颜色管理工具#xff…1. 实验目的
①了解常用的色彩模式理解色彩模式转换原理 ②掌握Photoshop中常用的颜色管理工具和色彩模式转换方法 ③掌握使用Matlab/PythonOpenCV编程实现色彩模式转换的方法。
2. 实验内容
①使用Photoshop中的颜色管理工具转换色彩模式并查看各通道图像。 ②调用Matlab/OpenCV中相关函数实现RGB、YCbCr、HSV等色彩模式之间的转换 ③使用Matlab/Python自行编写函数实现任意两个色彩模式之间的转换。
3. 实验过程
3.1 Photoshop颜色管理工具
打开Photoshop新建空白文件使用“拾色器”工具改变前景色和后景色观察各颜色通道变化规律和变化范围确定颜色后使用画笔工具和橡皮擦工具观察图层变化情况 ① 实验步骤 ②实验结果展示 3.2 Photoshop实现色彩模式转换
在Photoshop中实现RGB到CMYKLab色彩模式的转换并查看各通道图像。 ①实验步骤 ② 实验结果展示
3.3 使用函数实现色彩模式转换
使用 Matlab/OpenCV中相关函数实现RGB、YCbCr、HSV等色彩模式之间的转换。具体步骤如下 ⑴将RGB图像分离为R/G/B通道并显示将R/G/B通道合并为RGB图像。 ⑵将RGB图像转换为YCbCr/HSV图像并分别显示各个通道图像再将各个通道合并为YCbCr/HSV图像。 ⑶将⑵中的YCbCr/HSV图像重新转换为RGB图像。
3.3.1 Matlab实现
调用Matlab相关函数实现各色彩模式之间的转换 ① 主要函数及其参数 请填写以下函数对应的参数说明
rgb2YCbCr(image)rgb2YCbCr(image) 是一个函数用于将RGB红绿蓝图像转换为YCbCr亮度、蓝色差、红色差颜色空间rgb2hsv rgb2hsv 是一个函数用于将RGB红绿蓝图像转换为HSV色相、饱和度、明度颜色空间 ycbcr2rgbycbcr2rgb 是一个函数用于将YCbCr亮度、蓝色差、红色差图像转换回RGB红绿蓝颜色空间hsv2rgbhsv2rgb 是一个函数用于将HSV色相、饱和度、明度图像转换为RGB红绿蓝颜色空间
② 实验代码展示
%将 RGB 图像分离为 R/G/B 通道并显示然后将 R/G/B 通道合并为 RGB 图像可以使用以下函数% 读取 RGB 图像
rgbImage imread(lena.png);% 分离 R/G/B 通道
redChannel rgbImage(:,:,1);
greenChannel rgbImage(:,:,2);
blueChannel rgbImage(:,:,3);% 显示 R/G/B 通道图像
figure;
subplot(2,2,1);
imshow(rgbImage);
title(Original RGB Image);
subplot(2,2,2);
imshow(redChannel);
title(Red Channel);
subplot(2,2,3);
imshow(greenChannel);
title(Green Channel);
subplot(2,2,4);
imshow(blueChannel);
title(Blue Channel);% 合并 R/G/B 通道为 RGB 图像
mergedImage cat(3, redChannel, greenChannel, blueChannel);
figure;
imshow(mergedImage);
title(Merged RGB Image);%将 RGB 图像转换为 YCbCr/HSV 图像并分别显示各个通道图像然后将各个通道合并为 YCbCr/HSV 图像可以使用以下函数% RGB 转 YCbCr 图像
ycbcrImage rgb2ycbcr(rgbImage);% 分离 Y/Cb/Cr 通道
yChannel ycbcrImage(:,:,1);
cbChannel ycbcrImage(:,:,2);
crChannel ycbcrImage(:,:,3);% 显示 Y/Cb/Cr 通道图像
figure;
subplot(2,2,1);
imshow(rgbImage);
title(Original RGB Image);
subplot(2,2,2);
imshow(yChannel);
title(Y Channel);
subplot(2,2,3);
imshow(cbChannel);
title(Cb Channel);
subplot(2,2,4);
imshow(crChannel);
title(Cr Channel);% 合并 Y/Cb/Cr 通道为 YCbCr 图像
mergedYCbCrImage cat(3, yChannel, cbChannel, crChannel);
figure;
imshow(mergedYCbCrImage);
title(Merged YCbCr Image);% RGB 转 HSV 图像
hsvImage rgb2hsv(rgbImage);% 分离 H/S/V 通道
hChannel hsvImage(:,:,1);
sChannel hsvImage(:,:,2);
vChannel hsvImage(:,:,3);% 显示 H/S/V 通道图像
figure;
subplot(2,2,1);
imshow(rgbImage);
title(Original RGB Image);
subplot(2,2,2);
imshow(hChannel);
title(H Channel);
subplot(2,2,3);
imshow(sChannel);
title(S Channel);
subplot(2,2,4);
imshow(vChannel);
title(V Channel);% 合并 H/S/V 通道为 HSV 图像
mergedHSVImage cat(3, hChannel, sChannel, vChannel);
figure;
imshow(mergedHSVImage);
title(Merged HSV Image);%将上述步骤中得到的 YCbCr/HSV 图像重新转换为 RGB 图像可以使用以下函数% YCbCr 转 RGB 图像
reconstructedRGBImage ycbcr2rgb(ycbcrImage);
figure;
imshow(reconstructedRGBImage);
title(Reconstructed RGB Image from YCbCr);% HSV 转 RGB 图像
reconstructedRGBImage hsv2rgb(hsvImage);
figure;
imshow(reconstructedRGBImage);
title(Reconstructed RGB Image from HSV);
②实验结果展示 3.3.2 PythonOpenCV实现
调用OpenCV中相关函数实现各色彩模式之间的转换 ① 主要函数及其参数 请填写以下函数对应的参数说明
cv2.COLOR_BGR2RGBcv2.COLOR_BGR2RGB 是OpenCV库中的一个颜色转换标志用于将BGR蓝绿红颜色空间转换为RGB红绿蓝颜色空间cv2.COLOR_BGR2GRAY cv2.COLOR_BGR2GRAY 是OpenCV库中的一个颜色转换标志用于将BGR蓝绿红图像转换为灰度图像 cv2.COLOR_BGR2HSVcv2.COLOR_BGR2HSV 是OpenCV库中的一个颜色转换标志用于将BGR蓝绿红图像转换为HSV色相、饱和度、明度颜色空间
② 实验代码展示
import cv2 as cv
import numpy as np# 读取图像
image cv.imread(lena.png)# (1) RGB图像通道分离和合并
b, g, r cv.split(image) # 分离通道
cv.imshow(Blue Channel, b)
cv.imshow(Green Channel, g)
cv.imshow(Red Channel, r)merged_image cv.merge([b, g, r]) # 合并通道
cv.imshow(Merged RGB Image, merged_image)
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()# (2) RGB到YCbCr和HSV的转换
ycbcr_image cv.cvtColor(image, cv.COLOR_BGR2YCrCb)
y, cb, cr cv.split(ycbcr_image) # 分离通道
cv.imshow(Y Channel, y)
cv.imshow(Cb Channel, cb)
cv.imshow(Cr Channel, cr)hsv_image cv.cvtColor(image, cv.COLOR_BGR2HSV)
h, s, v cv.split(hsv_image) # 分离通道
cv.imshow(Hue Channel, h)
cv.imshow(Saturation Channel, s)
cv.imshow(Value Channel, v)cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()# (3) YCbCr和HSV到RGB的转换
rgb_from_ycbcr cv.cvtColor(ycbcr_image, cv.COLOR_YCrCb2BGR)
cv.imshow(RGB Image from YCbCr, rgb_from_ycbcr)rgb_from_hsv cv.cvtColor(hsv_image, cv.COLOR_HSV2BGR)
cv.imshow(RGB Image from HSV, rgb_from_hsv)cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()
③实验结果展示 在此仅为部分实验结果 3.3.3 自行编写代码实现
不调用相关库中的函数根据色彩模式转换原理找到各色彩模式对应的转换关系并自行编写代码实现·RGB、YCbCr、HSV等色彩模式的转换。 ①实验代码展示 ② 实验结果展示 效果与上图类似只需在脚本中调用即可。
4. 实验小结
① 使用调用的Matlab函数OpenCV函数以及自己编写的函数进行相同的色彩模式转换。得到的转换结果以及各通道图像是一样的吗查阅相关资料并分析产生这种结果的原因。 答算法实现的差异不同的库或代码实现可能会在算法的具体实现上存在微小的差异。这可能涉及数值计算的舍入误差、通道值的截断或舍入方式等。这些差异可能会导致微小的像素级差异尤其是在通道值较小的情况下。 数据类型的差异不同的库或代码实现可能使用不同的数据类型来表示图像和通道值。例如某些库可能使用整数类型如uint8表示通道值而其他库可能使用浮点类型如float或double。这可能会导致数值范围和精度方面的差异。 图像加载和保存的差异图像加载和保存的过程中可能存在不同的编解码算法或参数设置。这可能导致在图像加载和保存过程中引入一些额外的差异。 ② 将10张尺寸为160×60的RGB图像存储在多维数组pic中多维数组的各个维度分别代表了图像中的哪些信息在不同的图像处理库中各个维度所代表的含义一样吗 答第一个维度维度0表示图像的索引或编号。在这种情况下它表示第几张图像范围通常是从0到9。 第二个维度维度1表示图像的行索引即图像的垂直方向。 第三个维度维度2表示图像的列索引即图像的水平方向。 第四个维度维度3表示图像的通道索引通常用于表示图像的不同颜色通道。在RGB图像中常见的通道顺序是红色R、绿色G和蓝色B
