数字图像处理（四）：彩色空间及转换公式

一、RGB空间

这是我们最熟悉的色彩空间。
根据色度学原理，自然界的各种颜色光都可以由红、绿、蓝三种颜色的光按不同比例混合而成。因此将红绿蓝三种颜色成为三基色。
几乎所有的彩色成像设备和彩色显示设备都采用RGB三基色。不仅如此，数字图像文件的常用存储形式也以RGB为主，由RGB三基色为坐标形成的空间称为RGB彩色空间。
由下图可知，青色可由绿色和蓝色合成，洋红可由红色和蓝色合成，黄色可由红色和绿色合成，而青色、洋红和黄色恰好是CMY（Cyan，Magenta，Yellow）三基色。
在RGB彩色空间中，任意彩色光L的配色方程参见下式：
L = r[R] +g[G] + b[B]

二、CMY彩色空间

CMY彩色空间的形成在上面已有简述，这里详细说一下。
自然界物体颜色光的形成方式将物体划分为两类：发光物体和不发光物体。发光物体成为有源物体，不发光物体成为无源物体。
有源物体颜色由物体发出的光决定，采用RGB颜色空间描述。
有源物体颜色由物体吸收或反射的光决定，采用CMY颜色空间描述，例如油墨和颜料的三基色是CMY而非RGB。

三、HSI彩色空间

HSI：Hue/Saturation/Intensity（色调，饱和度，强度）
采用色调和饱和度来描述颜色，是从人类的色视觉机理出发提出的。
色调（Hue）表示颜色，颜色与彩色光的波长有关，将颜色按红层黄绿青蓝紫顺序排列定义色调值，并用角度值（0-360）来表示。
饱和度（Saturation）表示颜色的纯度，也就是彩色光中掺杂白光的程度，白光越多饱和度越低，白光越少饱和度越高且颜色越纯。饱和度的取值采用百分数，0%表示灰色光or白光，100%表示纯色光
强度（Intensity）表示人眼感受到彩色光颜色的强弱程度，它与彩色
光的能量大小（或彩色光的亮度）有关，因此有时也用亮度来表示

四、RGB转HSI