贵州民族大学
《信息光学》
彩色编码摄影及光学/数字彩色图像解码
学 院 计算机与信息工程学院 专 业 光 信 息 班 级 09 光 信 息 姓 名 张 家 文 学 号 200907040054 指导教师 葛 一 凡 老 师
2012年6月14日
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彩色编码摄影及光学/数字彩色图像解码 张家文
摘要：光学信息处理可完成对二维图像的识别、增强、恢复、传输、变换、频谱分析等。从物理光学的角度，光学信息处理是基于傅立叶变换和光学频谱分析的综合技术，通过在空域对图像的调制在频域对傅立叶频谱的调制，借助空间滤波的技术对图像进行光学/数字编码解码处理，使其还原出来的图像。
关键词：信息处理 傅里叶变换 频谱 编解码
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目录
一研究背景..................................4
1 传统彩色摄影方法.................................4
2 数码的成像方法...................................4
3 分色记录彩色影像的方法...........................5
4 彩色编码摄影和光学/数字彩色图像解码系统..........6
二 彩色编解码原理...........................9 1 彩色编码..................................9
2 光学法彩色解码 ..................................10
3 计算机数字解码............................11 三 课题内容.................................13 1 光学解码..................................13 2 数字解码..................................16 四 课题总结................................18 五 参考文献................................19
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一 研究背景
从古至今，人们采用了许多办法来记录人们所需要的信息，对物体形状，颜色的记录也有许多的方法，例如
1、传统彩色摄影方法
图1 传统的彩色摄影胶片结构
我们常用的彩色摄影胶片是将卤化银颗粒均匀分散于明胶中，制成照相乳剂，它在摄影过程中起感光作用，再将制得的照相乳剂涂布在高分子材料的片基上形成彩色胶片，其基本结构如上图所示。一般的彩色胶片由三个主要感光乳剂层 (major photosensitive layers) 组成，分别对三原色敏感，同时每个主要感光乳剂层大致上又由三层组成，它们分别具有高中低不同的感光度。这样，彩色胶片就由十层以上的感光乳剂层组成，一层一层相互覆盖形成一个三维的感光体系。换句话说，这样的彩色胶片就可以捕捉到在较大动态范围内的全色影像。
2、数码的成像方法
目前数码感光器件分为CCD和CMOS两大类。CCD称为电荷耦合半导体器件，CMOS称为互补型金属氧化物场效应器件，它们都是半导体器件，其工作原理没有本质的区别。它们在数码照相机中的作用是把影像的光信号转变为电信号并分别寄存起来，在外
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加扫描信号的作用下传输出去，最后经过各种运算转换为图像的数码文件。光线透过镜头射入半导体，光子被半导体吸收，这样光学图像在感光单元上转换成为与光学图像中各相应像素上光照成正比的电荷包，每个电荷包就是图像的亮度信息，最后通过暂存区和信号读出寄存器把信号通过中央处理器进行信号处理后传输到存储器。一个好的影像传感器如果能够使得感光单元占据更多的比表面积，那么它的效率越高，再生像的准确度也越高。数码图像传感器利用感光单元来接受光线的强度，但对光线的色彩没有识别能力。为了让它感知色彩，现在的常规做法是在每个图像传感器单元的前面加上滤色镜，这又可以分为原色RGB滤镜和补色CMYG滤镜两种，这种技术被称为马赛克技术（Mosaic）。 下面以RGB原色滤镜为例，其基本原理如图2所示，红色滤色镜只能通过红色成分光线而拒绝其它颜色光线通过，同样蓝色滤色镜只能通过蓝色成分光线。这样红、绿、蓝滤镜有规律的严格排列，通过这种方式在所有感光单元前都加上滤色镜。再编制一个工作程序，使得照相机CPU中央处理器知道每个感光单元对应的位置，这样每个感光单元就有了一个加权排列序号，输出的信号中不但包括色彩信息和亮度信息，同时还包括位置信息。最后所有这些加权图像信息汇总后由图像处理引擎运算得出一个复原图像，也是我们最后获得的照片信息。这个色彩计算过程就是我们所谓的插值，可以说数码相机的色彩还原完全是根据设计者的软件编制方法把原始景物的色彩信息计算出来的。
图2 RGB原色滤镜基本原理
3、分色记录彩色影像的方法(黑白胶片作记录介质)
传统的用黑白胶片拍彩照是利用三原色的分色原理。用三种原色（红、绿、蓝）的滤光镜分别拍摄三张黑白照片（分色照片）的底片，分别取得被摄物的三原色信息[1]。再进行合成印刷，即可以将色彩还原，得到与被摄物色彩一致的彩色照片。这一方法也是分色印刷和印染法技术的基础[2]。其基本原理如下图3所示。
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