【转】去色、阈值和色彩分离

2010-10-18 14:12:26|  分类： 图像处理技术 |字号 订阅

继续讨论Photoshop(PS)“图像(Image)>调整(Adjust)”菜单的功能。你可以使用《图像的简单玩法》中的演示程序和本文提供的公式来测试一些图片。 

去色(Desaturate)

关键词：HSL;灰度;黑白照片

Photoshop菜单：图像>调整>去色(Shift+Ctrl+U)

公式：C_New = (Max(R,G,B) + Min(R,G,B)) / 2

c=(maxRGB+minRGB)/2

去色是Photoshop中把彩色照片变为黑白照片最简单的方法，按Shift+Ctrl+U键即可完成。

去色就是把图片颜色的色相和饱和度信息全部去掉，只保留亮度信息。去色使用了HSL（H-色相;S-饱和度;L-亮度）中的L算法，因此效果和执行图像>调整>色相/饱和度(Ctrl+U)后，饱和度值调到-100时是一样的。

去色和使用图像>模式>灰度的效果是不同的。很多人认为灰度模式使用的是Photoshop中的标准亮度公式Gray=0.3*R+0.59*G+0.11*B，但其实它使用的是Lab的算法，和Lab模式a、b的色度信息都为0时的效果是相同的。

RGB转灰度有很多种算法，后面我会单独写一篇文章来讨论这些算法。（《Photoshop彩图变黑白的方法总结》）

阈值(Threshold)

关键词：临界值;图像二值化;灰度分划

Photoshop菜单：图像>调整>阈值

Photoshop标准亮度公式：Gray = 0.3*R + 0.59*G + 0.11*B

阈值的公式:

• if Gray >  Threshold then C_New = White    

• if Gray <= Threshold then C_New = Black    

t=85    gray=cint(0.3*r+0.59*g+0.11*b)  if gray >= t then c = 255  if gray <  t then c = 0

阈值命令将灰度或彩色图像转换为高对比度的黑白二值图像，所有比阈值亮的像素转换为白色，而所有比阈值暗的像素转换为黑色。

阈值对话框中的直方图和亮度直方图是一样的，Photoshop的亮度直方图使用的是Gray=0.3*R+0.59*G+0.11*B这个公式。

我们建立一个黑白的渐变条，然后执行阈值命令，就可以很容易看出阈值的运作原理了。

什么是阈值？

阈(音yù)，指门槛，泛指界限(limit)或范围(range)。

阈值(Threshold)也称临界值，指事物开始或改变的起点，或指一个正好能产生特定效应的界限。例如100分的试题，考60分以上才算及格，那么“60”就是分数的阈值；如果你最多只能考59分，那么“59”就是你的阈值了。

阈值的同义词：门槛、开始、开端、极限。

看到不少同学把“阈值”写成了“阀值”，甚至在不少论文中也看到阀值一词。在百度搜了一下发现搞错的人还真不少呢，阀值总共110,000篇。还听到有人念“或值”。如果搞错的人太多了，错误的可能也会变正确，中文里有很多词汇就上建立在误解之上的，新的词典里也许会加入“阀值”一词也说不定呢。不过我觉得做学术论文的，最好还是严肃一点，老老实实地写“阈值”吧，不要玩繁体字的花样。

色调分离(Posterize)

Photoshop菜单：图像>调整>色调分离

色调分离把图片按指定的色阶进行分离，生成特殊效果。

色调分离相当于多个级别的阈值。再以考试为例，0~100分的试题，我们可以跟据成绩来把学生分成几类：0~19分的是没救了的；20~49分的是很差的；50~69分的是在及格边缘荡秋千的；70~89分是良好的；90~100分是优秀的。色调分离也是这样的原理。

先来看看色阶level=2时的效果：

if (c>=128) then c=255  if (c<128)  then c=0

level=2时，其实就是把RGB通道分别做阈值处理，阈值t=128，所得的图片最多只有8种颜色：黑色（0,0,0）、白色（255,255,255）、红色（255,0,0）、青色（0,255,255）、绿色（0,255,0）、洋红色（255,0,255）、蓝色（0,0,255）、黄色（255,255,0）。

色阶(level)值的范围是2~256，Photoshop会自动把数值约束在这个范围之内。色调分离有多种算法，我们先来看一下Photoshop的算法，下面是level=4时的代码：

level=4    levelSize =256/level     '求平均每个色阶的颜色数量  levelValue=255/(level-1) '求第二色阶的颜色值  levelC=int(c/levelSize)  '求当前的颜色在第几色阶  c=int(levelValue*levelC) '求当前色阶的颜色值

当level=4时，Photoshop把0~255之间的这256种颜色值平均分成了4个色阶，每个色阶的颜色数量是levelSize=256/level=256/4=64。第一色阶(0~63)的颜色值是0，第二色阶(64~127)的颜色值是levelValue=255/(level-1)=255/3=85，第三色阶是levelValue*2=85*2=170，第四色阶是levelValue*3=85*3=255。

另一算法，取每个色阶的中间值：

level=4    levelSize =256/level     '求平均每个色阶的颜色数量  levelValue=levelSize/2   '求第一色阶的颜色值  levelC=int(c/levelSize)  '求当前的颜色在第几色阶  c=int(levelSize*levelC+levelValue) '求当前色阶的颜色值

还有一些算法，效果不太好，这里就不列举了。

相关资料

转黑白方法细细辨识 http://www./library/3/grayscale/grayscale.htm

AxiomX - Posterize Algorithm http://www./posterize.htm