【摘 要】灰度化在圖像處理中至關(guān)重要，介紹了幾種基本的圖像灰度化方法的原理，并編程實現(xiàn)了這幾種灰度化方法。

【關(guān)鍵詞】灰度化 RGB HSI HSV

一、引言

彩色攝像機(jī)采集的圖像一般是RGB三個顏色通道的模型，即擁有紅（700nm）、綠（546.1nm）、藍(lán)（435.8nm）三個分量，這三個分量不同比例的混合，可以得到人類視覺上幾乎全部的色彩信息[1]。但由于該信息占據(jù)存儲空間大小灰度化后的三倍，并且三個通道沒辦法按照數(shù)學(xué)方法進(jìn)行一些必要的處理（比如邊緣檢測或者二值化），故需將RGB模型處理成為一種新的色彩通道，該模型只有一個色彩通道，可以令R=G=B，這樣原本用三個通道的信息，便轉(zhuǎn)化為一個叫做灰度的值，而這個值的范圍同樣是0～255，并且可以直觀地認(rèn)為，該數(shù)字表示圖像上色彩的亮度。由于彩色光（RGB混合）同一波長有可能對應(yīng)不同的混合顏色，所以我們又定義了色調(diào)、飽和度、明度的概念。色調(diào)用于標(biāo)識顏色，如果顏色可以用單一色光和白光按照一定比例配合，則這個顏色的色調(diào)用此單一色光的波長表示，若非單色光和白光按照比例合成，則這個顏色的色調(diào)用此非單色光的補光表示[2]。飽和度用以表示顏色的純潔程度，明度用于表示顏色的明亮程度。要提取亮度分量，需要用到HSV和HSL模式。HSV由色調(diào)、飽和度、純度表示顏色。HSL則由色調(diào)、飽和度、亮度三個通道構(gòu)成，是目前應(yīng)用最多的色彩模式之一[3～4]。灰度化一般可以采取RGB分量、HSL分量、HSV分量、HSI分量等方式。

二、 灰度化原理

（一）RGB分量法：將RGB空間中的R分量、G分量或B分量提取出來稱為強(qiáng)度信號，變?yōu)樗膱D形。

（二）HSL分量法：將RGB空間按公式轉(zhuǎn)換為HSL空間，然后分別提取H、S、L分量[5]。

（三）HSV分量法：將RGB空間按公式轉(zhuǎn)換為HSV空間，然后分別提取H、S、L分量。

（四）HSI分量法：人的視覺系統(tǒng)經(jīng)常采用HSI色彩空間，它比RGB色彩空間更符合人的視覺特性。在圖像處理和計算機(jī)視覺中大量算法都可在HSI色彩空間中方便地使用，它們可以分開處理而且是相互獨立的。因此，在HSI色彩空間可以大大簡化圖像分析和處理的工作量。

三、灰度化的實現(xiàn)

四、總結(jié)

本文介紹了幾種圖像灰度化的方法，并用LABVIEW編程實現(xiàn)了，仿真結(jié)果表明對于不同的圖像應(yīng)該針對圖像本身采用相應(yīng)的灰度化方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝建青，張仲義，陳濱.基于車輛實時跟蹤的編組站綜合自動化系統(tǒng)集成方案的研究[J].鐵道學(xué)報，2000，（2）：1-6.

[2]徐杰民，肖云.二維條碼技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].計算機(jī)與現(xiàn)代化，2004，（12）：141-142.

[3]張聰，張慧.復(fù)雜背景下維條碼圖像的提取[J].微計算機(jī)信息，2007，23（10）：302-304.

[4]霍宏濤，林小竹，何薇.數(shù)字圖像處理[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2003.

[5]劉紅霞.圖像分割算法的研究與實現(xiàn)[D].上海：華東師范大學(xué)，2004.

作者簡介：

趙 坤（1987-），女，碩士研究生，研究方向為電氣設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷；

趙書濤（1968-），男，博士，教授，研究方向為電氣設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷、電磁測量技術(shù)。