彩色数字图像的表示

彩色数字图像的表示

主要参考资料:

  1. http://read.pudn.com/downloads135/ebook/575313/%E5%BD%A9%E8%89%B2%E5%9B%BE%E5%83%8F%E5%A4%84%E7%90%86.pdf
  2. https://zh.wikipedia.org/wiki/HSL%E5%92%8CHSV%E8%89%B2%E5%BD%A9%E7%A9%BA%E9%97%B4

表示一副彩色图像有多种方法,分别是:RGB, CMY和CMYK, HSI, YIQ, YUV, YCbCr。

  1. RGB直接表达的图像的三原色构成,Red, Green, Blue的分量,是图像成像,显示,打印等设备的基础。

  2. CMY和CMYK

CMY(青,深红,黄),CMYK(青,深红,黄,黑),运用在大多数在纸上沉积彩色颜料的设备,如彩色打印机。

CMYK,打印中的主要颜色是黑色,等量的CMY原色产生黑色,但不纯,在CMY基础上,加入黑色,形成CMYK彩色空间。

  1. HSI (HSL)

HSI(Hue-Saturation-Intensity(Lightness))以色调,饱和度,亮度来描述物体的颜色。类似于HSV,但对于一些人,HSL更好的反映了饱和度和亮度作为两个独立参数的直觉概念,但是对于另一些人,它的饱和度定义是错误的,因为非常柔和的几乎白色的颜色在 HSL 可以被定义为是完全饱和的,对于 HSV 还是 HSL 更适合于人类用户界面是有争议的。

下图比较了HSL和HSV色彩空间的比较,

彩色数字图像的表示_第1张图片

左图是HSL,右图是HSV,可以看到,随着Lightness的增大,HSL颜色越来越趋近于白色,而随着Value的增大,颜色越来越趋近纯色。HSV也可以通过下图这种倒圆锥体来表示色彩空间。

彩色数字图像的表示_第2张图片

HSL有2个特点,

1)L分量与图像的彩色信息无关;

2)H和S分量与人感受颜色的方式是紧密相连的;

将亮度L与色调H和饱和度S分开,避免颜色受到光照等条件的干扰,仅分析反映色彩本质的色调和饱和度。

广泛用于CV,图像检索和视频检索。

  1. YIQ

Y指亮度(Brightness),即灰度值。I和Q指色调,描述色彩及饱和度,用于彩色电视广播,被北美的电视系统所采用。Y分量可提供黑白电视机的所有影像信息。

  1. YUV

Y指亮度(Brightness),即灰度值和YIQ中的Y相同。U和V也指色调,不同于YIQ的I和Q,用于彩色电视广播,被欧洲的电视系统所采用。Y分量也可提供黑白电视机的所有影像信息。

  1. YCbCr

Y指亮度,与YUV中的Y相同,Cb和Cr由U和V调整得到,也是jpeg图像格式所采用的彩色空间。

  1. CIE1931

CIE 1931 XYZ色彩空间(也叫做CIE 1931色彩空间)是其中一個最先採用數學方式來定義的色彩空间,它由国际照明委员会(CIE)於1931年创立。这是一种从三基色触发定义的一种与设备无关的颜色模型。
CIE1931的色度图

彩色数字图像的表示_第3张图片

CIE1931色度图是用标称值表示的CIE色度图,x表示红色分量,y表示绿色分量。E点代表白光,它的坐标为(0.33,0.33);环绕在颜色空间边沿的颜色是光谱色,边界代表光谱色的最大饱和度,边界上的数字表示光谱色的波长,其轮廓包含所有的感知色调。所有单色光都位于舌形曲线上,这条曲线就是单色轨迹,曲线旁标注的数字是单色(或称光谱色)光的波长值;自然界中各种实际颜色都位于这条闭合曲线内;RGB系统中选用的物理三基色在色度图的舌形曲线上

彩色数字图像的表示_第4张图片

各个颜色空间是可以相互转换的,公式可参考wikipedia,具体转换方法这里不再赘述。

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