《数字视频和高清：算法和接口》一第3章 线性光和感知均匀性

第3章

线性光和感知均匀性

每一个灰度图像的像素值代表了广义上的明亮度。然而明亮度是根据该区域散发光的多少被正式定义为视觉感官的属性。这种定义显然是很主观的：明亮度不能被测量，因此不能作为数据图像的度量。而且，根据色彩表现理论，明亮度没有最大值：明亮度跟任何值没有关系。
光强（intensity）是某个方向上的辐射功率，也就是每单位立体角的功率［W·sr-2］； 辐射(radiance)是指每单位投影面积的光强度。这些术语都忽略了波长因素，但是在彩色图像中，波长是非常重要的！这些都不适合作为彩色图像数据的度量单位。
参阅附录B有关于辐射度和光度的介绍。声音强度与光强在概念上有很大的不同。
照度是指光中与视觉明度感知相关的光谱灵敏度的加权值，照度与光强度成正比；在SI系统中，它代表了每平方米的坎德拉量［cd·m-2］，通常称为nit［nt］，图像系统中很少采用正比于照度的像素值，而经常采用与照度非线性相关的数值。
照度描述了落在物体上的光，从技术上讲，是集成在一个半球上的照度。
明度是被CIE定义为某个区域的明亮程度，与被照亮区域的明度相似，其表现为白色或者强放射性。纯化论者可能会说这个判定方法太主观了。然而，客观量L定义为相对照度感观反应的标准估计。它是用相对照度的非线性特征方程模拟在特定情况下的视觉反应来计算的。一些灰度级成像系统中有正比于L的像素值。
测量明度的值大致相当于CIE L(通常在0～10，不是100)。在图像科学领域，与标准图像一致的情况很少。
遗憾的是，有很多从事于数字图像处理和计算机图形处理的人都对这些条款视而不见。在HSB, HSI, HSL和HSV系统中B代表着明亮度（brightness），I代表着强度(intensity)，L代表着明度（lightness)，V代表着数值；然而，这里没有一个与色彩科学领域公认的明亮度、强度、照度或者数值相关。
彩色图像是以三基色值来感应和传播的，它的幅度正比于强度，其光谱成分是根据彩色图像领域精心挑选的。相对照度可以看做是一个非常有用的三基色值，除了那些特点，三基色值是以三个为一组的。
数码相机传感器产生的值，正比于辐射强度，接近于红绿蓝（RGB）三色值。我们把这些值称为线性光。然而，在大部分成像系统，RGB三色值采用非线性编码——伽马修正——来模仿人类的视觉系统。大部分图像编码系统使用的R′G′B′值并不正比于强度，在这里的标记符号表示施加的感知驱动的非线性参数。
亮度信号（“Y′”）是R′G′B′的加权和，它是视频、 MPEG、JPEG和类似图像编码系统的亮度/色彩差分编码的基础。在视频中，伽马修正中的非线性变换形成R′G′B′分量随后融入到亮度和色度（Y′CBCR）分量中。