OpenCV中HSV顏色模型及顏色分量范圍


HSV顏色模型

HSV(Hue, Saturation, Value)是根據顏色的直觀特性由A. R. Smith在1978年創建的一種顏色空間, 也稱六角錐體模型(Hexcone Model)。、這個模型中顏色的參數分別是:色調(H),飽和度(S),亮度(V)。
 
色調H:用角度度量,取值范圍為0°~360°,從紅色開始按逆時針方向計算,紅色為0°,綠色為120°,藍色為240°。它們的補色是:黃色為60°,青色為180°,品紅為300°
飽和度S:取值范圍為0.0~1.0;
亮度V:取值范圍為0.0(黑色)~1.0(白色)。
 
RGB和CMY顏色模型都是面向硬件的,而HSV(Hue Saturation Value)顏色模型是面向用戶的。
HSV模型的三維表示從RGB立方體 演化而來。設想從RGB沿立方體對角線的白色頂點向黑色頂點觀察,就可以看到立方體的六邊形外形。六邊形邊界表示色彩,水平軸表示純度,明度沿垂直軸測量。
 

HSV顏色分量范圍

一般對顏色空間的圖像進行有效處理都是在HSV空間進行的,然后對於基本色中對應的HSV分量需要給定一個嚴格的范圍,下面是通過實驗計算的模糊范圍(准確的范圍在網上都沒有給出)。

H:  0— 180

S:  0— 255

V:  0— 255

此處把部分紅色歸為紫色范圍:

 

HSV六棱錐

H參數表示色彩信息,即所處的光譜顏色的位置。該參數用一角度量來表示,紅、綠、藍分別純度S為一比例值,范圍從0到1,它表示成所選顏色的純度和該顏色最大的純度之間的比率。S=0時,只有灰度。相隔120度。互補色分別相差180度。

V表示色彩的明亮程度,范圍從0到1。有一點要注意:它和光強度之間並沒有直接的聯系。

 
1、RGB轉化到HSV的算法:
max=max (R ,G ,B )
min=min (R ,G ,B )
V=max (R ,G ,B )
S= (max-min )/max
ifR = max ,H = (G-B )/ (max-min )* 60
ifG = max ,H = 120+ (B-R )/ (max-min )* 60
ifB = max ,H = 240 + (R-G )/ (max-min )* 60
ifH < 0 ,H = H+ 360
 
2、HSV轉化到RGB的算法:
if s = 0
R=G=B=V
else
H /= 60;
i = INTEGER(H)
f = H - i
a = V * ( 1 - s )
b = V * ( 1 - s * f )
c = V * ( 1 - s * (1 - f ) )
switch(i)
case 0: R = V; G = c; B = a;
case 1: R = b; G = v; B = a;
case 2: R = a; G = v; B = c;
case 3: R = a; G = b; B = v;
case 4: R = c; G = a; B = v;
case 5: R = v; G = a; B = b;

 

  HSV對用戶來說是一種直觀的顏色模型。我們可以從一種純色彩開始,即指定色彩角H,並讓V=S=1,然后我們可以通過向其中加入黑色和白色來得到我們需要的顏色。增加黑色可以減小V而S不變,同樣增加白色可以減小S而V不變。例如,要得到深藍色,V=0.4 S=1 H=240度。要得到淡藍色,V=1 S=0.4 H=240度。
  一般說來,人眼最大能區分128種不同的色彩,130種色飽和度,23種明暗度。如果我們用16Bit表示HSV的話,可以用7位存放H,4位存放S,5位存放V,即745或者655就可以滿足我們的需要了。
  由於HSV是一種比較直觀的顏色模型,所以在許多圖像編輯工具中應用比較廣泛,如Photoshop(在Photoshop中叫HSB)等等,但這也決定了它不適合使用在光照模型中,許多光線混合運算、光強運算等都無法直接使用HSV來實現。


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