顏色模型轉換-色彩轉換系列之RGB格式與HSI格式互轉原理及實現

寫在前面 
HSI色彩空間是從人的視覺系統出發,直接用顏色三要素:色調(Hue)、飽和度(Saturation或Chroma)和亮度 (Intensity或Brightness)來描述色彩。

H——表示顏色的相位角,是彩色最重要的屬性,決定顏色的本質。紅、綠、藍分別相隔120度;互補色分別相差180度,即顏色的類別。
S——表示顏色的深淺程度,飽和度越高,顏色越深。與白色的比例有關,白色比例越多,飽和度越低。
I——表示色彩的明亮程度,人眼對亮度很敏感。
HSI彩色空間可以用一個圓錐空間模型來描述:

                                                           

可以看到HSI色彩空間和RGB色彩空間只是同一物理量的不同表示法,因而它們之間存在着轉換關係:HSI顏色模式中的色調使用顏色類別表示,飽和度與顏色的白光光亮亮度剛好成反比,代表灰色與色調的比例,亮度是顏色的相對明暗程度。 

由於人的視覺對亮度的敏感程度遠強於對顏色濃淡的敏感程度,爲了便於顏色處理和識別,人的市局系統經常採用HSI彩色空間,它比RGB空間更符合人的視覺特性。此外,由於HSI空間中亮度和色度具有可分離性,使得圖像處理和機器視覺中大量灰度處理算法都可在HSI空間方便進行。筆者此前做過一個矯正人臉圖像偏光的小項目,用到的某算法的關鍵一步即是在HSI空間中進行亮度矯正。

應用:可以用於偏光矯正、去除陰影、圖像分割等。 

RGB與HSI相互轉換
1、RGB2HSI 

                                        

                          

                          

假定RGB值歸一化爲[0,1]範圍內,色調H可以用得到的值除以360歸一化,其他兩個分量已經在[0,1]範圍之內了。

2、HSI2RGB

                     0=< H < 120:

                                              

                                             

                                             

                      120=< H < 240:  首先H=H-120°

                                          

                       240=< H < 360:  首先H=H-240°

                                          
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HSV顏色模型

HSV顏色模型,通過色調(H)飽和度(S)明度(V)來表現。色調H由角度表示,取值爲0-360°。從紅色開始按逆時針方向計算,紅色爲0°,綠色爲120°,藍色爲240°。它們的補色是:黃色爲60°,青色爲180°,品紅爲300°。飽和度S表示顏色接近光譜色的程度。一種顏色,可以看成是某種光譜色與白色混合的結果。其中光譜色所佔的比例愈大,顏色接近光譜色的程度就愈高,顏色的飽和度也就愈高。飽和度高,顏色則深而豔。光譜色的白光成分爲0,飽和度達到最高。通常取值範圍爲0%~100%,值越大,顏色越飽和。明度表示顏色明亮的程度,對於光源色,明度值與發光體的光亮度有關;對於物體色,此值和物體的透射比或反射比有關。通常取值範圍爲0%(黑)到100%(白)。

HSV顏色空間模型

 

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