ComputerVision

计算机视觉（3）计算机中的颜色表示

Table of content
  1. 1. RGB
  2. 2. CIE颜色空间
  3. 3. CMYK
  4. 4. HSV颜色空间

前面的文章：

RGB

RGB格式是图像处理时使用最广泛的一种格式，它是一种基于亮度混合的additive colour model。关于RGB，有一个叫Tri-stimulus的实验，一个人坐在黑色的房间里，面前的桌子上方有带有特定颜色的纸，先用白光照在纸上观察，接着再改用红、绿、蓝三色光同时照在纸上观察，会发现纸的颜色变了。RGB颜色通常用3个8位的数值表示，范围是0-255。

CIE颜色空间

CIE（Commission Internationale de L’Eclairage）颜色空间可以表示人眼观察到的所有颜色，也是可加的模型，CIE的值是三原色值的加权和。CIE中有X,Y,Z三个坐标，通常会先归一化这三个值：

x=XX+Y+Z,y=YX+Y+Z,z=ZX+Y+Zx = \frac{X}{X+Y+Z} , y = \frac{Y}{X+Y+Z} , z = \frac{Z}{X+Y+Z}

CIE中使用Y作为亮度（Luminance），x,z作为色度（Chromaticity），在重新计算回X和Z时，只需要使用x,y和Y：

X=xyYX = \frac{x}{y}Y

Z=1−x−yyYZ = \frac{1-x-y}{y}Y

RGB转CIE：

CMYK

CMYK常用语印刷，它包括了四种颜色：青(cyan)、品红(magenta)、黄(yellow)和黑(black)，为了避免与蓝色blue混淆，黑色用K代表。RGB转CMYK时，先归一化rgb三个值使其在0-1内，接着：

K=1−max(R,G,B)K = 1-max(R, G, B)

C=1−R−K1−KC = \frac{1-R-K}{1-K}

M=1−G−K1−KM = \frac{1-G-K}{1-K}

Y=1−B−K1−KY = \frac{1-B-K}{1-K}

HSV颜色空间

艺术设计通常使用HSV颜色空间，因为有更直观的三色通道，Hue (H)代表色度/波长，Saturation (S)代表饱和度，即颜色的鲜艳度，Value (V)代表亮度，V=0代表黑色。

RGB转HSV：

W=min(R,G,B)W = min(R, G, B)

S=1−WS = 1 - W

V=max(R,G,B)V = max(R, G, B)

H的计算有点复杂，首先将RGB各通道减去W，比如：

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RGB(0.3, 0.6, 0.2) 
W = min(R,G,B) = 0.2
RGB(0.3, 0.6, 0.2) => (0.1, 0.4, 0.0)

然后使用计算后的RGB中的两个非0值计算H：

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0.4/(0.4 + 0.1) = 4/5
H = 4/5 x 120 degrees = 96 degrees

if W = B:
    H = H + 0 degrees
else if W = R:
    H = H + 120 degrees
else if W = G:
    H = H + 240 degrees
HSV颜色盘

HSV中的H是一个角度，不同的角度对应了不同的颜色区域，如上图。