彩色空间及cvtColor解析

柔光的暖阳◎ 2022-09-20 12:59 273阅读 0赞

**首先，我们要了解：什么是彩色空间呢？**

许多人都知道在绘画时可以使用红色、黄色和蓝色这三种原色生成不同的颜色，这些颜色就定义了一个色彩空间。我们将品红色的量定义为X 坐标轴、青色的量定义为Y坐标轴、黄色的量定义为Z坐标轴，这样就得到一个三维空间，每种可能的颜色在这个三维空间中都有唯一的一个位置。  
但是，这并不是唯一的一个色彩空间。例如，当在计算机监视器上显示颜色的时候，通常使用RGB（红色、绿色、蓝色）色彩空间定义，这是另外一种生成同样颜色的方法，红色、绿色、蓝色被当作X、Y和Z坐标轴。另外一个生成同样颜色的方法是使用色相（X轴）、饱和度（Y轴）和明度（Z轴）表示，这种方法称为HSB色彩空间。另外还有许多其它的色彩空间，许多可以按照这种方法用三维（X、Y、Z）、更多或者更少维表示，但是有些根本不能用这种方法表示。

![SouthEast][]

下面介绍几种常用的彩色空间：

**一、利用原色相混的比例表示的彩色空间**

**RGB（三原色光模式）**采用加法混色法，因为它是描述各种“光”通过何种比例来产生颜色。光线从暗黑开始不断叠加产生颜色。RGB描述的是红绿蓝三色光的数值。RGBA是在RGB上增加阿尔法通道实现透明效果。基于RGB模式的普通色彩空间有sRGB， Adobe RGB和Adobe Wide Gamut RGB。

**CMYK（印刷四分色模式）**印刷过程中使用减法混色法，因为它描述的是需要使用何种油墨，通过光的反射显示出颜色。它是在一种白色介质（画板，页面等）上使用油墨来体现图像。CMYK描述的是青，品红，黄和黑四种油墨的数值。根据不同的油墨，介质，和印刷特性，存在多种CMYK色彩空间。（可以通过色点扩张或者转换各种油墨数值从而得到不同的外观）。

![SouthEast 1][]

**二、利用不同的概念表示的彩色空间  
HSV** (色相hue, 饱和度saturation, 明度value)，也称HSB (B指brightness)是艺术家们常用的，因为与加法减法混色的术语相比，使用色相，饱和度等概念描述色彩更自然直观。HSV是RGB色彩空间的一种变形，它的内容与色彩尺度与其出处——RGB色彩空间有密切联系。将RGB转换为HSV的函数是rgb2hsv；

HSV的彩色模型可以用一个圆柱体和展开的圆柱表示，如下图：

![SouthEast 2][]  
**HSI** (色相hue，饱和度saturation，饱和度intensity)，也称HSL。该模型将亮度分量与一幅彩色图像中携带的彩色信息分开。因此，HSI模型对于开发基于彩色描述的图像处理算法是一个理想的工具，对人类来说，它们看起来更加自然和直观。

**三、不同彩色空间之间的转换**

对于彩色图象分割而言，有时需要将RGB变换为HSI坐标，以便反映人类观察彩色的方式，转换公式如下：

**![SouthEast 3][]**

**了解了彩色空间以后，我们就来看一看OpenCV函数里面的cvtColor函数：**

函数作用：Converts an image from one color space to another.

> C++: **void cvtColor(InputArray src, OutputArray dst, int code, int dstCn=0 )**
> 
> C: **void cvCvtColor(const CvArr\* src, CvArr\* dst, int code)**

**Parameters:**

> src – input image: 8-bit unsigned, 16-bit unsigned ( CV\_16UC... ), or single-precision floating-point.  
>  dst – output image of the same size and depth as src.  
>  code – color space conversion code (see the description below).  
> 
> 
> dstCn – number of channels in the destination image; if the parameter is 0, the number of the channels is derived automatically from src and code .

在OpenCV里面RGB的通道顺序是B、G、R。因此在一个标准（24位）的彩色图像中第一8位就是Blue component，然后是Green, 第三个是Red。而第4、5、6 bytes would then be the second pixel (Blue, then Green, then Red), and so on.

R G B各通道值得范围如下：

*  0 to 255 for CV\_8U images
 *  0 to 65535 for CV\_16U images
 *  0 to 1 for CV\_32F images

关于cvtColor的源代码，原本我是想贴上去，但是~太长了将近3000行，看的人晕头转向，需要研究的请[下载][Link 1]！！

一个应用：

#include <iostream>
    #include <opencv.hpp>
    #include <string>
    using namespace cv;
    using namespace std;
    
    int main(){
    	string imgpath = "E:\\快盘\\娱乐生活\\素材\\GEM.jpg";
    	Mat img = imread(imgpath);
    	Mat outimg;
    	if (img.empty())
    	{
    		cout<<"Can not load the image!";
    	}
    	imshow("image",img);
    	cvtColor(img,outimg,CV_BGR2GRAY);
    	imshow("Gray",outimg);
    	waitKey();
    	return 0;
    }

![SouthEast 4][]

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[SouthEast 1]: /images/20220828/f5f04a8f4b17452686be997a707cce71.png
[SouthEast 2]: /images/20220828/efe5dea760e24840bf1f52f8eaa9b23b.png
[SouthEast 3]: /images/20220828/ab881edf13184de59b31dc57b0c3700f.png
[Link 1]: http://download.csdn.net/detail/linoi/6868287
[SouthEast 4]: /images/20220828/2fa8918491324162ae8a89a531d1692e.png