顏色空間轉換(一)

顏色空間轉換

     不同彩色空間之間的轉換。

1,CMY/CMYK顏色空間   

     青、品紅、黃（CMY）（Cyan、Magenta、Yellow）彩色模型是彩色圖象印刷行業使用的彩色空間，在彩色立方體中它們是紅、綠、藍的補色，稱為減色基，而紅、綠、藍稱為加色基。在CMY模型中，顏色是從白光中減去一定成分得到的。CMY坐標可以從RGB模型中得到：

                  C = 1 – R

                  M = 1 – G

                  Y = 1 – B  

  由于在印刷時CMY模型不可能產生真正的黑色，因此在印刷業中實際上使用的是CMYK彩色模型，K為第四種顏色，表示黑色（black ink）：從CMY 到CMYK的轉換：

              K := min(C,M,Y)

              C := C – K

              M := M – K

              Y := Y - K

2,HSI顏色空間

      HSI色彩空間是從人的視覺系統出發，用色調(Hue)、色飽和度(Saturation或Chroma)和亮度 (Intensity或Brightness)來描述色彩。HSI色彩空間可以用一個圓錐空間模型來描述。用這種 描述HIS色彩空間的圓錐模型相當復雜，但確能把色調、亮度和色飽和度的變化情形表現得很清楚。 通常把色調和飽和度通稱為色度，用來表示顏色的類別與深淺程度。由于人的視覺對亮度的敏感 程度遠強于對顏色濃淡的敏感程度，為了便于色彩處理和識別，人的視覺系統經常采用HSI色彩空間， 它比RGB色彩空間更符合人的視覺特性。在圖像處理和計算機視覺中大量算法都可在HSI色彩空間中 方便地使用，它們可以分開處理而且是相互獨立的。因此，在HSI色彩空間可以大大簡化圖像分析 和處理的工作量。HSI色彩空間和RGB色彩空間只是同一物理量的不同表示法，因而它們之間存在著 轉換關系。

HSI 色彩模型是從人的視覺系統出發，用 H 代表色相 (Hue)、S 代表飽和度 (Saturation) 和 I 代表亮度 (Intensity) 來描述色彩。飽和度與顏色的白光光量剛好成反比，它可以說是一個顏色鮮明與否的指標。因此如果我們在顯示器上使用 HIS 模型來處理圖像，將能得到較為逼真的效果。
色相 (Hue)：指物體傳導或反射的波長。更常見的是以顏色如紅色，橘色或綠色來辨識，取 0 到 360 度的數值來衡量。
飽和度 (Saturation)：又稱色度，是指色彩的強度或純度。飽和度代表灰色與色調的比例，并以 0% (灰色) 到 100% (完全飽和) 來衡量。
亮度 (Intensity)：是指顏色的相對明暗度，通常以 0% (黑色) 到 100% (白色) 的百分比來衡量。

3,YUV顏色空間
在現代彩色電視系統中，通常采用三管彩色攝像機或彩色CCD（點耦合器件）攝像機，它把攝得的彩色圖像 信號，經分色、分別放大校正得到RGB，再經過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個色差信號R－Y、B－Y， 最后發送端將亮度和色差三個信號分別進行編碼，用同一信道發送出去。這就是我們常用的YUV色彩空間。 采用YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號Y和色度信號U、V是分離的。如果只有Y信號分量而沒有U、V分量， 那么這樣表示的圖就是黑白灰度圖。彩色電視采用YUV空間正是為了用亮度信號Y解決彩色電視機與黑白電視機 的兼容問題，使黑白電視機也能接收彩色信號。根據美國國家電視制式委員會，NTSC制式的標準，當白光的 亮度用Y來表示時，它和紅、綠、藍三色光的關系可用如下式的方程描述：Y＝0.3R+0.59G+0.11B 這就是常用 的亮度公式。色差U、V是由B－Y、R－Y按不同比例壓縮而成的。如果要由YUV空間轉化成RGB空間，只要進行 相反的逆運算即可。與YUV色彩空間類似的還有Lab色彩空間，它也是用亮度和色差來描述色彩分量，其中L為 亮度、a和b分別為各色差分量。

YUV與RGB相互轉換的公式如下（RGB取值范圍均為0-255）：

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U = -0.147R - 0.289G + 0.436B
V = 0.615R - 0.515G - 0.100B

R = Y + 1.14V
G = Y - 0.39U - 0.58V
B = Y + 2.03U

(未完待繼續)