[科普中国]-多通道图像

定义

多通道图像是指多个摄像机拍摄的同一个场景的图像或者一个摄像机在不同时刻拍摄的同一场景的图像。多通道图像形成的数学描述为：

其中， 是观测图像， 是真实图像， 是各幅图像特征，是各幅图像的传递函数， 即点扩展函数(PSF) 。、、和分别是、、和的向量表示形式。1

通道和深度深度图像是由一个个像素点构成的，所有不同颜色的像素点构成了一副完整的图像，计算机存储图片是以二进制来进行的。

1 bit ： 用一位来存储，那么这个像素点的取值范围就是0或者1，肉眼看，这幅图片就是由黑色和白色组成。

4 bit ： 图像像素值取值范围为

8 bit ： 图像像素值取值范围为

......

n bit：图像像素值取值范围为

我们把计算机存储单个像素点所用到的bit为称之为图像的深度.

通道图像的通道与其编码方式相关，若将图像分解为RGB三个分量来表示，则是三通道；若将图像是灰度图像，则是一个通道。

多通道多通道图像是通道数≥3的图像。

常用的图像模式位图模式位图模式是1位深度的图像。它只是黑和白两种颜色。它可以由扫描或置入黑色的矢量线条图像生成，也能由灰度模式或双色调模式转换而成。其他图像模式不能直接转换为位图模式。

灰度模式灰度模式是8位深度的图像模式。也就是28，28=256，在全黑和全白之间插有254个灰度等级的颜色来描绘灰度模式的图像。

所有模式的图像都能换成灰度模式，甚至位图也可转换为灰度模式。Photoshop几乎所有的功能都支持灰度模式。

双色调模式双色调模式不是单个的图像模式，而是一个分类。它仅仅是单色调、双色调、三色调和四色调的一个统称。双色调模式只有一个通道。双色调模式和位图模式一样，也只有灰度模式才能转换。

RGB模式RGB模式是数码图像中最重要的一个模式，Photoshop的全部功能都支持它，因为Photoshop就是以它为基础来开发的。显示屏上显示的颜色是RGB模式，电视屏幕也是RGB模式，所不同的它不是用数码而是用电平来描述的。扫描仪和数码相机都是捕捉RGB图像信息的。

RGB模式是相加的模式，当R、G、B的值都达到最大值时，三色合成便成白色。

RGB模式是24位颜色深度。它共有三个通道，每个通道都有8位深度。三个通道合成一起可生成1677万种颜色，我们也称之谓“真彩色”。2

CMYK模式CMYK模式是用来打印或印刷的模式，它是相减的模式，当C、M、Y三值达到最大值时，在理论上应为黑色，但实际上因颜料的关系，呈显的不是黑色，而是深褐色。为弥补这个问题，所以加进了黑色K。

由于加了黑色，CMYK共有四个通道，正因为如此，对于同一个图像文件来说，CMYK模式比RGB模式的信息量要大四分之一。

但RGB模式的色域范围比CMYK模式大。因为印刷颜料在印刷过程中不能重现RGB色彩。

CMY和RGB为互补色。

C-青色：由G-绿色和B-蓝色合成，其中没有R-红色成份；

M-洋红：由R-红色和B-蓝色合成，其中没有G-绿色成份；

Y-黄色：由R-绿色和G-红色合成，其中没有B-蓝色成份；

CMYK模式不能转换为索引模式。2

Lab模式Lab模式是24位颜色深度的图像模式，有三个通道。L通道是亮度通道，a和b两个为色彩通道。它的特点在于：

（1）色域范围最广，色域范围：Lab>RGB>CMYK

（2）该模式下的图像是独立于设备外的，它的颜色不会因不同的印刷设备，显示器和操作平台而改变。

a分量是由绿色向红色过度。

B分量是由蓝色向黄色过渡。

Lab模式不能转换为索引模式。

Photoshop的大部分功能不支持Lab模式。2

索引颜色模式索引颜色模式是8位颜色深度模式，它最多只能拥有256种颜色。

（1）每一副图像都各自拥有一张颜色表，而随图像不同，颜色表也不同。这一点是至关重要的。

（2）它的信息量小，又可制动画，所以它的图像和动画被广泛地用于网页制作上。

（3)它可制成透明图像，在网页使用。

在转换时，只有灰度和RGB两种模式，不能转换成索引颜色模式。2

应用在做机器视觉时，常常要将一个多通道图像分离成几个单通道图像或者将几个单通道图像合成一个多通道图像，以方便图像处理。

OpenCV中常用IplImage或CvMat存储图像矩阵，而对这两个对象的初始化函数cvCreateImage(CvSize size, int depth, int channels )和cvCreateMat( int rows, int cols, int type )的最后一个参数channels(通道数可以是1、2、3、4)和type都包含了选择通道数，一般来说常用的是RGB颜色空间，而R、G、B则表示三个通道，是三通道图像。此外，depth代表深度，type里包含对深度的选择，深度即选择存储图像矩阵的元素数据类型(长度)，当然是数据长度(比如8bit,16bit,32bit)越长，能存储的范围越大，相应的，像素也越大，图像就越清晰。

图像通道在RGB色彩模式下就是指在三个分量——红色R、绿色G、蓝色B部分。也就是说，一幅完整的图像，是由红色绿色蓝色三个通道组成的。他们共同作用产生了完整的图像。同样在HSV色系中指的是色调H，饱和度S，亮度V三个通道。2