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顏色模型(顏色空間)就是描述用一組數(shù)值來描述顏色的數(shù)學模型。在彩色圖像處理中,選擇合適的彩色模型是很重要的。從應(yīng)用的角度來看,彩色模型可分為兩類:
一、面向硬件設(shè)備的彩色模型
1.RGB模型
最典型、最常用的面向硬件設(shè)備的彩色模型是三基色模型,即RGB模型。電視、攝像機和彩色掃描儀都是根據(jù)RGB模型工作的。RGB顏色模型建立在笛卡爾坐標系統(tǒng)里,其中三個坐標軸分別代表R、G、B,如圖1所示,RGB模型是一個立方體,原點對應(yīng)黑色,離原點最遠的頂點對應(yīng)白色。RGB是加色,是基于光的疊加的,紅光加綠光加藍光等于白光。應(yīng)用于顯示器這樣的設(shè)備。
圖1.RGB模型
RGB顏色空間的主要缺點是不直觀,從R、G、B的值中很難知道該值所代表顏色的認知屬性,因此RGB顏色空間不符合人對顏色的感知心理。另外,RGB顏色空間是最不均勻的顏色空間之一,兩種顏色之間的知覺差異不能采用該顏色空間中兩個顏色點之間的距離來表示。
2.CMY模型
CMY模型主要用于彩色打印,圖像處理中幾乎沒用到過。
3.YCrCb模型
YCbCr模型中,Y是指亮度分量,Cb指藍色色度分量,而Cr指紅色色度分量。人的肉眼對視頻的Y分量更敏感,因此在通過對色度分量進行子采樣來減少色度分量后,肉眼將察覺不到的圖像質(zhì)量的變化。YCbCr模型常用與膚色檢測中。
RGB轉(zhuǎn)換YCbCr公式:
Y=0.299R+0.587G+0.114B
Cb=0.564(B-Y)
Cr=0.713(R-Y)
YCbCr轉(zhuǎn)換RGB公式:
R=Y+1.402Cr
G=Y-0.344Cb-0.714Cr
B=Y+1.772Cb
二、面向視覺感知的彩色模型
面向硬件設(shè)備的彩色模型與人的視覺感知有一定的差距且使用時不太方便,如給定一個彩色圖像,人眼很難判定其中的RGB分量,這是面向視覺感知的彩色模型比較方便。這些模型即與人類顏色視覺感知比較接近,有獨立與顯示設(shè)備。
1.HSI模型
圖2.HSI模型
2.HSV模型
HSI與HSV的區(qū)別。
圖3.HSV模型
(1)RGB空間轉(zhuǎn)換HSI空間
(2)RGB空間轉(zhuǎn)換HSV空間
3.HSB模型
HSB模型
3.L*a*b模型
從視覺感知的均勻的角度,人所感知到的兩個顏色之間的距離應(yīng)該與這兩個顏色在表達它們的顏色空間中的距離月成比例越好。換句話說,如果在一個顏色空間中,人所觀察的兩種彩色的區(qū)別程度與該彩色空間中兩點間的歐式距離相對應(yīng),則該空間為均勻彩色空間。L*a*b模型是一種均勻的彩色模型,它也是基于對立色理論和參考白點,模型結(jié)構(gòu)如圖所示。
圖3.L*a*b模型
Lab色彩模型是由明度(L)和有關(guān)色彩的a,b三個要素組成。
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