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第三章 视频信号的获取与处理. 彩色空间表示及其转换 视频信息获取技术 图像文件格式及其转换. 3.1.1 彩色空间表示及其转换. 基本概念: 采样: 把连续的图像函数 f (x,y) 进行 空间和幅值的离散化处理,空间连续坐标 (x,y) 的离散化,叫做采样;. 量化: f(x,y) 颜色的离散化,称之为量化。. 彩色电视制式:. PAL NTSC SECAM. 颜色的基本概念:. 彩色的特性:亮度、色调、饱和度. 亮度:光的强和弱。 色调:光的波长、人眼的感觉 ( 反映 ) 颜色 ( 的基本特征 ) 。
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第三章 视频信号的获取与处理 • 彩色空间表示及其转换 • 视频信息获取技术 • 图像文件格式及其转换
3.1.1 彩色空间表示及其转换 基本概念: 采样:把连续的图像函数f (x,y) 进行 空间和幅值的离散化处理,空间连续坐标(x,y)的离散化,叫做采样; 量化:f(x,y)颜色的离散化,称之为量化。
彩色电视制式: • PAL • NTSC • SECAM
颜色的基本概念: • 彩色的特性:亮度、色调、饱和度 • 亮度:光的强和弱。 • 色调:光的波长、人眼的感觉(反映)颜色(的基本特征)。 • 饱和度:颜色渗入白光的程度(表示)颜色深浅的程度。
红 + 白光 粉红色 饱和度下降 • 红 + 另一种颜色的光 色调发生变化
三基色(RGB)的原理: • 自然界常见的各种颜色光,都是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而成,同样绝大多数颜色也可以分解成红、绿、蓝三种色光,即三基色原理。
亮度公式: 当白光的亮度用Y来表示时,它和红、绿、蓝三色的关系如下: • Y=0.299R+0.587G+0.114B NTSC • Y=0.222R+0.707G+0.071B PAL
彩色空间表示 1.RGB彩色空间 任意颜色的光F,其配色方程可写成: F= r[R]+ g[G]+b[B] 其中r、g、b 为三个系数
2. YUV 彩色空间 亮度信号Y 色差信号R-Y和B-Y
用YUV的好处: (1)亮度信号Y解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。 (2)人眼对色差信号不敏感,而对亮度信号特别敏感。 Y 带宽4.43MHz(PAL) U、V 带宽1.3MHz
量化比例: • Y:U:V= 8:4:4 • Y:U:V= 8:2:2 • Y:U:V= 8:8:8
3.YIQ彩色空间 NTSC制的YIQ 与PAL的YUV的关系: I = V Cos33 - U Sin33 Q = V Sin33 + U Cos33
4.HSI彩色空间 • H: Hue 代表色调 • S: Saturation 代表饱和度 • I: Intensity 代表强度
RGB与YUV和YIQ之间的转换 • Y=0.3R+0.59G+0.11B (亮度方程) B-Y=B-(0.3R+0.59G+0.11B ) R-Y=R-(0.3R+0.59G+0.11B ) Y=0.3R+0.59G+0.11B
黑白全电视信号 • 电视摄像机把一幅图像信号转变成的最后输出信号就是全电视信号。 全电视信号主要由图像信号、复合消隐信号和复合同步信号三部分组成。
从时间上看全电视信号: 每行周期为 64 μs 图像 52.2 μs 行消隐 11.8 μs 行同步信号 4.7 μs 行延迟 1.3 μs
从幅度上看全电视信号: 同步信号为100%,黑电平和消隐电平为70%,白电平为0%。 图像信号介于白电平和黑电平之间,根据图像的灰度而变化。
彩色全电视信号 彩色全电视信号与黑白电视的兼容问题 • (a)保留黑白电视信号原有的各项标准。 • (b)彩色电视信号中应包含有一个代表图像的亮度信号,这个信号中彩色接收机和黑白接收机中均能重现黑白图像。 • (c)彩色电视图像信号中还应包含有代表图像颜色的信号(称为色度信号)和色同步信号。
彩色全电视信号的组成: 彩色全电视信号是由色度信号F、亮度信号Y(或用B表示)、复合消隐信号A、复合同步信号S等迭加在一起组成的,通常可用符号FBAS来表示。
练习与测试 1.彩色可用( )来描述。 A.亮度,饱和度,色调 B.亮度,饱和度,颜色 C.亮度,对比度,颜色 D.亮度,色调,对比度 答案:A
2.在全电视信号中,把( )的前沿作为一场的起点。 A.奇数场同步信号 B.开始场信号 C.偶数场同步信号 D.场同步基准信号 答案:A
3.在多媒体计算机技术中,常用的彩色空间表示有( )。 A.NTSC彩色空间 B.RGB彩色空间 C.PAL彩色空间 D.YUV彩色空间 E.YIQ彩色空间 答案:BDE
4.国际上常用的视频制式有()。 (1)PAL (2)NTSC (3)SECAM (4)MPEG A.(1) B.(1)(2) C.(1)(2)(3) D.全部 答案:C
5.在YUV彩色空间中数字化后Y:U:V是()。 (1)4:2:2 (2)8:4:2 (3)8:2:4 (4)8:4:4 (A)(1) (B)(2) (C)(3) (D)(4) 答案:D
3.2.1 视频信息获取技术 基本概念: 常用图像: 图形 静态图像 动态图像(视频)
获得图像方法: • 计算机:产生彩色图形、静态图形、动态图形 • 彩色扫描仪:扫描输入彩色图形和静态图像。 • 视频信号数字化仪:将彩色全电视信号数字化后,输入到多媒体计算机中,获得静态、动态图像。
视频采集卡的功能简介 • 视频卡的分类 • 视频叠加卡 • 视频捕捉卡 • 电视编码卡 • 解压卡 • TV转换卡
2. 视频卡支持的视频源: • 录像机 • 摄像机 • 影碟机 • 电视
几种视频采集卡简介 • Video Blaster SE100卡 • Video Blaster RT300 • MegaMotion卡 • Video It!卡 • SNAPplus-VL卡 • Video Star Pro卡 • Intel Smart Video Recorder Pro卡 • Miro Video DC1卡
视频采集卡的工作原理 • A/D变换和数字解码 • 窗口控制器 • 帧存储器系统 • 数模(D/A)转换和矩阵变换 • 视频信号和VGA信号的叠加 • 数字式多制式视频信号编码
PC总线接口 • 视频输入剪裁、变化比例 • VRAM读写、刷新控制 • 输出窗口VGA同步、色键控制
练习与测试 • 全电视信号主要由()组成。 (1)图像信号、同步信号、消隐信号 (2)图像信号、亮度信号、色度信号 (3)图像信号、复合同步信号、复合消隐信号 (4)图像信号、复合同步信号、复合色度信号 (A)(1) (B)(2) (C)(3)(D)(4) 答案:C
2.下面阐述中哪一个不正确? (1)采用HIS彩色空间的优点是:可以简化图像的分析和处理的工作量。 (2)采用YIQ 彩色空间的优点是:传送Q信号时,采用较窄的频带,而传送I信号时,采用较宽的频带。 (3)采用YUV彩色空间的优点是:黑白电视机可以接收彩色电视信号。 (4)采用RGB彩色空间的优点是:在多媒体系统不经任何转换,可直接把RGB信号加到彩色监视器。
PD LF VCO ÷N 彩色全电视信号的数字锁相和数字解码 • 模拟锁相电路图 行同步 系统时钟
加法器 寄存器 • 数字式锁相 增量p Xn Xn-1 时钟
数字式解码 全电视信号表达式:CVSB=Y+U sin wsct +V cos wsc t 其中Y为亮度信号,U、V为色差信号,wsc 为彩色副载波频率。
视频卡的安装和使用 • 视频卡的安装 (1)硬件安装 插入视频卡 与VGA卡连接 与VGA显示器连接 与视频信号源连接
(2) 软件安装 通过安装盘上的INSTALL.EXE进行安装。
视频卡的使用 控制菜单 视频屏幕 菜单条 工具条
3.3.1 图像文件格式及其转换 • 静态图像文件格式 (1)GIF (2)TIFF (3)TGA (4)BMP (5)PCX (6)MMP
动态图像压缩编码文件格式 • MPG(MPEG): • 序列层(Sequence layer) • 图像组层(Group of Picture) • 图像层(Picture) • 片层(Slice) • 宏块层(Macro block) • 块层(Block layer)
AVS和AVI动态图像文件格式 AVS文件格式比起图像文件格式能够提供较多的灵活性,能够支持多个数据流同时操作。 在DVI和Indeo系统中,保存AVS和AVI文件的介质,通常是CD-ROM,硬盘和RAM,只能使用二进制代码的单数据流。
考核要求 • 掌握:视频信息的获取与处理的基本原理、彩色全电视信号的组成、什么是彩色全电视信号、视频卡的工作原理。 • 理解:彩色空间的表示及转换、图像文件格式及转换。