为什么红色，绿色，蓝色图像通道是灰度级的（Matlab）？

Question

Matlab将图像存储为三维数组。前两个维度对应于上图的轴上的数字。每个像素由图像的第三维中的三个条目表示。三个层中的每一个代表像素阵列中的红色，绿色和蓝色的强度。我们可以通过以下方式提取图像的独立红绿蓝成分：

redChannel = rgbImage(:, :, 1);
greenChannel = rgbImage(:, :, 2);
blueChannel = rgbImage(:, :, 3);

例如原始图像是：

如果您显示红色绿色和蓝色通道，则会获得这些灰度图像：

如果将这些通道中的一个与两个黑色矩阵（零矩阵）连接，则会得到彩色图像。让我们将每个通道与剩余通道的黑色图像矩阵连接起来：

blackImage = uint8(zeros(rows, columns));
newRedChannel = cat(3, redChannel, blackImage, blackImage);
newGreenChannel = cat(3, blackImage, greenChannel, blackImage);
newBlueChannel = cat(3, blackImage, blackImage, blueChannel);

输出以下图像：

为什么这样工作？为什么每种颜色的单个通道必须与剩余通道的零矩阵（黑色图像）连接，以便在显示时将其着色？如果单独显示各个颜色通道实际上只是灰度图像？

Answer 1

在MATLAB中，灰度图像表示为2D矩阵。彩色图像作为3D矩阵。红色图像仍然是彩色图像，因此它仍然必须是3D图像。由于它是纯红色图像，因此没有其他颜色，绿色和蓝色通道应为空，因此为零矩阵。

另请注意，当我们说灰度时，我们实际上指的是indexed image。因此，您可以通过应用colourmap将其设为彩色图像。如果您要应用范围从黑色到红色的颜色图，那么您的2D矩阵将显示为上面的红色图像。问题是，MATLAB如何知道要应用的colourmap？是的，这确实比彩色图像占用更少的空间。但它增加了代码的复杂性。

另一方面，如果您将两个颜色通道设置为零，请问自己，您希望图像看起来像什么？唯一合乎逻辑的答案就是您在上面创建的单独的颜色通道图像。

如果您愿意，可以尝试将您的问题改为“MATLAB如何实现这一目标？”。换句话说，如果您的红色通道是2D图像，那么MATLAB如何知道它是红色通道而不是绿色通道或灰度图像？挑战自己，想一个更实际的方式来表示这些数据。我认为这个练习将使您相信MATLAB在这个问题上的设计选择的优点。

还值得注意的是，许多文件格式，例如.bmp，以同样的方式工作。