颜色空间模型

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RGB、HSV和HSI颜色空间模型及表示方式


RGBRGBRGB 的颜色空间:该颜色空间主要用于计算机图形学中,表示每个像素具有 RGBR、G、BR、G、B 三种颜色分量,每个分量均为 [0,255][0, 255][0,255] 的大小,以三个分量为坐标轴,构建一个三维颜色空间。如下图所示。

颜色空间模型

由图可知:[0,0,0][0, 0, 0][0,0,0]:纯黑色; [255,255,255][255, 255, 255][255,255,255]:纯白色; [255,0,0][255, 0, 0][255,0,0]:纯红色; [0,255,0][0, 255, 0][0,255,0]:纯绿色; [0,0,255][0, 0, 255][0,0,255]:纯蓝色。


HSV的颜色空间


这个颜色模型中参数分别是:色调(H)饱和度(S)明度(V)

  • 色调(H):用角度来度量,取值范围为 [0°360°][0°,360°][0°,360°],从红色开始按逆时针方向计算,红色为 0°0°,绿色为 120°120°120°,蓝色为 240°240°240°。它们的补色是:黄色为 60°60°60°,青色为 180°180°180°,品红为 300°300°300°。
  • 饱和度(S):饱和度 SSS 表示颜色接近光谱色的程度。一种颜色,可以看成是某种光谱色与白色混合的结果,其中光谱色所占的比例越大,颜色接近光谱色的成都越高,颜色的饱和度也就越高。饱和度越高,颜色则深而艳。光谱色的白光成分为 000,饱和度达到最高。通常取值范围为 [0%,100%][0\%,100\%][0%,100%],值越大,颜色越饱和。
  • 明度(V):明度表示颜色明亮的程度,对于光源色,明度值与发光体的光亮度有关;对于物体色,此值和物体的透射比或反射比有关。同城取值为[0%,100%][0\%, 100\%][0%,100%]。与光强度没有直接的联系。

HSVHSVHSV 模型的三维表示从 RGBRGBRGB 立方体演化而来。设想从 RGBRGBRGB 沿着立方体对角线的白色顶点向黑色顶点观察,就可以看到立方体的六边形外形。六边形边界表示色彩,水平轴表示纯度,明度沿着垂直轴测量。

颜色空间模型颜色空间模型

HSVHSVHSV 对于用户来说是一种直观的颜色模型。例如,要得到一种彩色模型,我们先指定彩色角 HHH,并让 A=S=1A=S=1A=S=1,然后我们通过向其中加入黑色和白色得到我们需要的颜色。增加黑色可以减小 VVV 而 SSS 不变,增加白色可以减小 SSS 而 VVV 不变。例如,要得到深蓝色,V=0.4S=1H=240V=0.4, S = 1, H = 240V=0.4,S=1,H=240;


HSI的颜色空间


HSIHSIHSI,也可以叫 HSL(HueSaturationIntensity(Lightness))HSL(Hue-Saturation-Intensity(Lightness))HSL(Hue−Saturation−Intensity(Lightness)),其类似与 HSVHSVHSV 颜色空间模型。

  • 色调(H),饱和度(S):与 HSVHSVHSV 颜色模型的概念是一样的。颜色空间任一点距离 III 的距离。
  • 强度(I):对应成像亮度和图像灰度,是颜色的明亮程度。这个分量可以从图片彩色信息(色调和饱和度)里消去,使得 HSIHSIHSI 模型成为开发基于彩色描述的图像处理方法的良好工具,而这种彩色描述对于人来说是自然而直观的。
    注意:当强度 I=0I=0I=0 时,色调、饱和度 SSS 无定义;当 S=0S=0S=0 时,色调 HHH 无定义。

颜色空间模型


HSV与HSI颜色空间模型的区别


HSIHSIHSI 和 HSVHSVHSV 的颜色模型比较接近,它们用来描述颜色相对于 RGBRGBRGB 等模型显得更加的自然。
HSIHSIHSI 和 HSVHSVHSV 中,HHH 都表示色相,该值范围为 [0,360][0, 360][0,360],色相的意义就是光的波长,不同波长的光呈现了不同的色相。SSS 都表示饱和度,其本质为一束光可能有很多种不同波长的单色光构成,波长越多颜色越分散,而单色光构成的色彩纯净度就很高。
两种模型唯一不同的就是最后一个分量:在 HSIHSIHSI 中表示亮度 Lightness/Luminance/Intensity(Lightness/Luminance/Intensity)(Lightness/Luminance/Intensity);HSVHSVHSV 中 VVV 表示明度(Value/Brightness)。

颜色空间模型

上图中能很好的对比出 HSIHSIHSI 和 HSVHSVHSV 的区别:在 HSIHSIHSI 中,圆柱体外围是纯色,这圈纯色为与亮度 L/I(L/I)(L/I) 等于 1/21/21/2 的部位;而在 HSVHSVHSV 中,纯色对应于明度 (V)(V)(V) 等于 111 的部位。
HSLHSLHSL 中,饱和度分量总是对应等价的灰度值;而在 HSVHSVHSV 中,在极大值时候,饱和度从全饱和渐变话到白色,这可以认为是反直觉的。
HSLHSLHSL 中,亮度的跨越是从黑色经过色相到白色的;而在 HSVHSVHSV 中,VVV 分量是从黑色过渡到色相 (H)(H)(H) 的。


RGB、HSV和HSI的转换方法


RGB–>HSV

颜色空间模型


HSV --> RGB

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