彩色数字图像基础与JPEG压缩标准

"本章详细介绍了彩色数字图像的基础知识，特别是与颜色感知和图像压缩相关的概念。内容包括视角系统如何感知颜色，以及无损和有损压缩技术在图像数据管理中的应用。此外，还提到了JPEG压缩标准的重要性。" 在讨论彩色数字图像时，首先提到了颜色是人眼对可见光的感知结果，而可见光的波长范围是380nm到780nm。人的视网膜包含对红、绿、蓝三色敏感的锥体细胞，以及在弱光环境下工作的杆状体细胞。在计算机图像处理中，通常只关注红、绿、蓝三种颜色的锥体细胞。这些细胞对不同频率和亮度的光有不同的响应，使得通过调整R（红）、G（绿）、B（蓝）三个颜色通道的值，可以模拟出自然界中的各种颜色。这种颜色模型称为RGB模型，它是一个三维空间，其中每种颜色都可由特定的R、G、B值表示。 图像数据的压缩是解决大数据量问题的关键。无损压缩技术基于图像数据中的重复模式进行压缩，而有损压缩则利用人眼对图像细节和颜色的辨识阈值，舍弃超出感知极限的信息。实际应用中，图像压缩往往结合了这两种技术。JPEG是一种广泛应用的有损压缩标准，特别适合于照片和其他连续色调的图像，它通过离散余弦变换(DCT)和其他算法在降低数据量的同时，尽可能保持图像的视觉质量。 图5-01展示了视觉系统对颜色和亮度的响应特性，说明了如何通过改变R、G、B值来降低数据率而不显著降低图像质量。图5-02进一步解释了RGB矢量空间，说明如何通过不同强度的红、绿、蓝光的组合产生不同波长的光，覆盖了整个可见光谱。 本章内容涵盖了彩色数字图像的基础，包括颜色感知的生理机制、图像压缩的基本原理，以及JPEG压缩标准在实际中的应用。这些知识对于理解和处理数字图像至关重要，尤其在多媒体通信、图像处理和计算机视觉等领域。