随着信息技术的发展，彩色图像的应用也日益广泛。与灰度图像相比，彩色图像携带了更多的可视化信息，彩色图像处理已成为一个重要的研究领域。由于彩色图像中颜色表示的复杂性，狄度图像的处理技术通常不能直接应用于彩色图像处理中，彩色图像处理能否成功的关键在于如何充分地利用颜色信息。 本文首先对二值形态学和灰值形态学进行了综述性研究，对每种形态学算子给出了仿真实例，以说明这些算子的处理效果。而且，特别介绍了形态学从二值到灰值的推广过程，作为彩色形态学推广的基础。 颜色空间是颜色抽象表示和数学描述的方法，是进行颜色信息研究的理论基础。在彩色图像处理中，如何根据图像处理的需要选择一个合适的颜色空间是一项关键问题。在对颜色特性进行分析的基础上，对目前常用的颜色空间进行了分析，并对各种颜色空间的转换关系进行了论述，并实现了从RGB空间到HSL空间的转换。 图像分割是图像处理中的关键环节。由于彩色图像颜色表示的非线性，彩色图像分割具有比灰度图像分割更大的难度。在分析了几种常用颜色空间模型特点的基础上，选择HSL颜色空间模型作为研究的主要对象，对其进行了进一步的讨论和仿真实验分析，并在HSL空间中实现了彩色图像的分割。 针对目前彩色图像形态学处理研究的现状，较为系统的研究了数学形态学方法从灰度图像到彩色图像的推广。在彩色图像处理基本理论的基础上，定义颜色向量顺序、最大最小算子，并给出了新的彩色形态学腐蚀、膨胀运算的定义，进一步给出了复合彩色形态变换，实现了从灰值形态学到彩色形态学的推广。 将彩色形态学的理论进一步应用到实际的彩色图像处理，构造了几种彩色形态滤波器，用于彩色图像的滤波处理；给出了几种不同的彩色图像边缘检测算子，比较其检测效果，并同经典算子的直接扩展方法进行了比较。