RGB、YUV和HSV

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一、颜色空间模型

颜色通常用三个独立的属性来描述，三个独立变量综合作用，自然就构成一个空间坐标，这就是颜色空间。但被描述的颜色对象本身是客观的，不同颜色空间只是从不同的角度去衡量同一个对象。

颜色空间按照基本机构可以分为两大类：基色颜色空间和色、亮分离颜色空间。前者典型的是RGB，后者包括YUV和HSV等等。


二、RGB颜色空间

计算机和彩色电视机显示色彩的原理一样，都是采用R、G、B相加混色的原理，通过发射出三种不同强度的电子束，使屏幕内侧覆盖的红、绿、蓝磷光材料发光而产生色彩。这种色彩的表示方法称为RGB色彩空间表示。

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三、YUV颜色空间

YUV(亦称YCrCb)是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法。通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄影机进行取像，然后把取得的彩色图像信号经分色、分别放大校正后得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R-Y(即U)、B-Y(即V)，最后发送端将亮度和两个色差总共三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这种色彩的表示方法就是所谓的YUV色彩空间表示。

采用YUV色彩空间的重要性是它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V信号分量，那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色电视信号。

  • Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异
  • Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之同的差异
  • 对比度是不同像素点之间的差值，差值越大，对比度越明显

未量化转化公式

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// RGB取值范围均为0-255
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U = -0.147R - 0.289G + 0.436B
V = 0.615R - 0.515G - 0.100B

R = Y + 1.140V
G = Y - 0.395U - 0.581V
B = Y + 2.032U


四、HSV颜色空间

HSV是一种将RGB色彩空间中的点放在倒圆锥体中的表示方法。HSV即色相(Hue)、饱和度(Saturation)、明度(亮度Value)，又称HSB(B即Brightness)。HSV颜色空间，更类似于人类感觉颜色的方式 。

  • 色相（H）是色彩的基本属性，如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
  • 饱和度（S）是指色彩的纯度，越高色彩越纯，低则逐渐变灰，取0-100%的数值。
  • 明度（V），取0-max(计算机中HSV取值范围和存储的长度有关)。

HSV颜色空间可以用一个圆锥空间模型来描述。圆锥的顶点处，V=0，H和S无定义，代表黑色。圆锥的顶面中心处V=max，S=0，H无定义，代表白色。


色相是一组单独的概念，而纯度和明度是另一组概念。

同圆周角度的两个同心圆上的颜色一定有相同的色相，而掺白和掺黑的区别是：

  • 掺杂了白色，颜色纯度降低，明度增加
  • 掺杂了黑色，颜色纯度降低，明度降低


设max等于r、g和b中的最大者，min为最小者。h在0到360°之间，s在0到100%之间，v在0到max之间


关键字
  • 色相
  • 饱和度（纯度）
  • 亮度（明度）
  • 对比度


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