顏色空間轉換公式詳解

目(mu)前常用的顏色(se)空(kong)(kong)(kong)間(jian)就有CIE色(se)度模型、RGB顏色(se)空(kong)(kong)(kong)間(jian)、Lab顏色(se)空(kong)(kong)(kong)間(jian)、HSI顏色(se)空(kong)(kong)(kong)間(jian)等，不同(tong)顏色(se)空(kong)(kong)(kong)間(jian)之(zhi)間(jian)是可以相互轉換的，本文(wen)呢就為大家介紹(shao)一下顏色(se)空(kong)(kong)(kong)間(jian)轉換公式。

顏色空間有(you)哪(na)些分類(lei)？

1．按(an)使用類別(bie)分(fen)類

彩(cai)色(se)色(se)度學模型(xing)：CIE-RGB、CIE-XYZ、均勻色(se)差彩(cai)色(se)模型(xing)（CIE1976Luv和CIELab）

工業彩(cai)色(se)模型：RGB彩(cai)色(se)顯(xian)示(shi)模型、CMYK彩(cai)色(se)印制模型、彩(cai)色(se)傳輸模型YUV（PAL）、YIQ（NTSC）、YCrCb（數字高清(qing)晰度電視）

視(shi)覺(jue)彩色(se)模型：HVC（孟(meng)賽(sai)爾）、HSB（Photoshop）、HLS（Windows畫圖(tu)和(he)AppleColorPicker）、HSI（圖(tu)像分割）、HSY（電視(shi)）、Ohta（圖(tu)像分割）等(deng)。

2．按顏色感知分類

混(hun)合顏色模型：按3種基(ji)色的比例混(hun)合而(er)成(cheng)的顏色。RGB、CMYK、XYZ等(deng)

非線形亮度(du)/色(se)度(du)顏(yan)色(se)模型(xing)：用(yong)一個分(fen)量(liang)(liang)表示(shi)非色(se)彩的感知(zhi)，用(yong)兩(liang)(liang)個分(fen)量(liang)(liang)表示(shi)色(se)彩的感知(zhi)，這兩(liang)(liang)個分(fen)量(liang)(liang)都是色(se)差屬性。L*a*b、L*u*v、YUV、YIQ等。

強(qiang)(qiang)度(du)/飽和(he)度(du)/色(se)調模(mo)型：用強(qiang)(qiang)度(du)描述亮(liang)度(du)或(huo)灰度(du)等光強(qiang)(qiang)的(de)感(gan)知(zhi)，用飽和(he)度(du)和(he)色(se)調描述色(se)彩的(de)感(gan)知(zhi)，這兩(liang)個(ge)分量接近人眼對顏色(se)的(de)感(gan)覺(jue)。如HIS、HSL、HSV、LCH等

顏色空間相互(hu)轉(zhuan)換公式：

通常(chang)(chang)，人們(men)最熟(shu)悉的(de)(de)(de)是(shi)(shi)基(ji)(ji)于R、G、B三(san)(san)基(ji)(ji)色(se)相加(jia)(jia)原理(li)(li)建立起來的(de)(de)(de)RGB顏(yan)色(se)空間，RGB顏(yan)色(se)空間非常(chang)(chang)適合用在圖(tu)像采集和(he)圖(tu)像顯示的(de)(de)(de)硬件設備中。另外(wai)，還(huan)有一(yi)種(zhong)叫做(zuo)CMY的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)空間,是(shi)(shi)利(li)用三(san)(san)基(ji)(ji)色(se)兩兩疊加(jia)(jia)產生3補色(se)，藍綠(lv)(lv)（C，即(ji)綠(lv)(lv)加(jia)(jia)藍）、品紅（M，即(ji)紅加(jia)(jia)藍）、黃（Y，即(ji)紅加(jia)(jia)綠(lv)(lv)）來表達(da)現實中的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)，也(ye)被稱為減法混(hun)色(se)模(mo)型(xing)(xing)。減法混(hun)色(se)模(mo)型(xing)(xing)之所以(yi)(yi)(yi)也(ye)同(tong)樣十分重要(yao)，是(shi)(shi)因(yin)為染色(se)用的(de)(de)(de)顏(yan)料通常(chang)(chang)只(zhi)吸(xi)收一(yi)種(zhong)基(ji)(ji)色(se)而讓其它(ta)兩種(zhong)基(ji)(ji)色(se)反射(she)，所以(yi)(yi)(yi)顏(yan)料的(de)(de)(de)三(san)(san)基(ji)(ji)色(se)正好是(shi)(shi)光(guang)的(de)(de)(de)三(san)(san)補色(se)。所以(yi)(yi)(yi)，彩色(se)打(da)印領(ling)域(yu)使用的(de)(de)(de)是(shi)(shi)CMY模(mo)型(xing)(xing)，藝術家也(ye)常(chang)(chang)用這種(zhong)模(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)原理(li)(li)來進行調色(se)。理(li)(li)論(lun)上，CMY是(shi)(shi)RGB的(de)(de)(de)補色(se)，它(ta)們(men)的(de)(de)(de)疊加(jia)(jia)可以(yi)(yi)(yi)輸出黑色(se)。但實際中。它(ta)們(men)的(de)(de)(de)疊加(jia)(jia)只(zhi)能輸出渾濁的(de)(de)(de)深(shen)色(se)。所以(yi)(yi)(yi)出版界需要(yao)單獨(du)加(jia)(jia)一(yi)個黑色(se)，使用所謂的(de)(de)(de)四(si)色(se)打(da)印，即(ji)CMYK模(mo)型(xing)(xing)。

RGB與(yu)CMY模型(xing)通常(chang)被(bei)稱為面向硬件設備的(de)顏色(se)空(kong)(kong)間(jian)(jian)。這類顏色(se)模型(xing)的(de)缺點是，顏色(se)空(kong)(kong)間(jian)(jian)中的(de)3種顏色(se)具有相同(tong)(tong)的(de)重(zhong)要性(xing)，以相同(tong)(tong)的(de)空(kong)(kong)間(jian)(jian)進行存儲(chu)，這就(jiu)使得視(shi)頻數據有很大的(de)數據冗余。由于(yu)人(ren)類視(shi)覺系統對顏色(se)的(de)敏感程度通常(chang)比亮度要低(di)。在圖(tu)像(xiang)處理中，為了利用人(ren)的(de)視(shi)覺特性(xing)，降(jiang)低(di)數據量，通常(chang)把RGB空(kong)(kong)間(jian)(jian)表示的(de)彩色(se)圖(tu)像(xiang)變換到其他(ta)色(se)彩空(kong)(kong)間(jian)(jian)。同(tong)(tong)時處理也(ye)來也(ye)更加容(rong)易。

在(zai)圖像處(chu)(chu)理和計(ji)算機視(shi)覺中(zhong)大(da)量(liang)算法都(dou)可(ke)以在(zai)HIS色(se)彩空間(jian)(jian)中(zhong)方便的(de)使用，它們(men)可(ke)以分開處(chu)(chu)理而(er)且是(shi)相互獨立的(de)。因此，在(zai)HIS色(se)彩空間(jian)(jian)可(ke)以大(da)大(da)簡化圖像分析和處(chu)(chu)理的(de)工(gong)作量(liang)。HIS顏(yan)色(se)空間(jian)(jian)和RGB顏(yan)色(se)空間(jian)(jian)中(zhong)介同一物理量(liang)的(de)不(bu)同表示方法。

還有一(yi)種多媒(mei)體從業人員(yuan)比(bi)較熟悉的(de)(de)顏(yan)(yan)色空間叫做YUV顏(yan)(yan)色空間，它主(zhu)要用(yong)在屏幕的(de)(de)顯(xian)示(shi)系(xi)統(tong)中，顯(xian)示(shi)系(xi)統(tong)通常(chang)采用(yong)三(san)管彩色攝像(xiang)機(ji)或彩色CCD（點耦(ou)合(he)器件）攝像(xiang)機(ji)，它把攝得的(de)(de)彩色圖(tu)像(xiang)信(xin)(xin)號，經分(fen)(fen)色、分(fen)(fen)別(bie)放大校正(zheng)得到RGB，再經過矩陣變(bian)換電(dian)路得到亮度(du)信(xin)(xin)號Y和(he)兩個色差信(xin)(xin)號R-Y、B-Y。最后發送端將亮度(du)和(he)色差三(san)個信(xin)(xin)號分(fen)(fen)別(bie)進行(xing)編碼(ma)，同一(yi)信(xin)(xin)道發送出(chu)去(qu)，這就是(shi)我們常(chang)用(yong)的(de)(de)YUV顏(yan)(yan)色空間。采用(yong)YUV顏(yan)(yan)色空間好處理(li)是(shi)亮度(du)信(xin)(xin)號Y和(he)色度(du)信(xin)(xin)號U、V是(shi)分(fen)(fen)離(li)的(de)(de)。只有Y信(xin)(xin)號時圖(tu)像(xiang)是(shi)黑(hei)白(bai)灰度(du)圖(tu)，彩色電(dian)視通過使用(yong)YUV顏(yan)(yan)色空間解決了彩色電(dian)視機(ji)與黑(hei)白(bai)電(dian)視機(ji)的(de)(de)兼容問題。

RGB顏色空間與(yu)YUV、HIS之間的(de)關(guan)系(xi)如(ru)下：

根(gen)據(ju)ITU-RBT.601標(biao)準(zhun)：

Y=0.299R+0.587G+0.114B

Cb=B-Y=-0.299R-0.587G+0.886B

Cr=R-Y=0.701R-0.587G-0.114B

H=arctan(Cb/Cr)

S=sqrt(Cb^2+Cr^2)

Cr=Sxsin(H)

Cb=Sxcos(H)

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