常用的圖像顏色空間變換方法

? DOHO標(biāo)準(zhǔn)光源箱 ????|???? ?2019-04-23

常用的顏色空間該如何相互轉(zhuǎn)換?每一個(gè)顏色空間對于顏色的表述都是不一樣的,不過在有些條件下是可以相互轉(zhuǎn)換的,本文就為大家簡單的介紹一下顏色空間變換方法。

DOHO對色燈箱

常用的圖像顏色空間:

XYZ顏色空間

國際照明委員會(huì)(CIE)在進(jìn)行了大量正常人視覺測量和統(tǒng)計(jì),1931年建立了"標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者", 從而奠定了現(xiàn)代CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)的定量基礎(chǔ)。由于"標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者"用來標(biāo)定光譜色時(shí)出現(xiàn)負(fù)刺激值,計(jì)算不便,也不易理解,因此1931年CIE在RGB 系統(tǒng)基礎(chǔ)上,改用三個(gè)假想的原色X、Y、 Z建立了一個(gè)新的色度系統(tǒng)。將它匹配等能光譜的三刺激值,定名為"CIE1931 標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者 光譜三刺激值",簡稱為"CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者"。這一系統(tǒng)叫做"CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)"或稱為" 2° 視場XYZ色度系統(tǒng)"。CIEXYZ顏色空間稍加變換就可得到Y(jié)xy色彩空間,其中Y取三刺激值中Y的值, 表示亮度,x、y反映顏色的色度特性。定義如下:在色彩管理中,選擇與設(shè)備無關(guān)的顏色空間是 十分重要的,與設(shè)備無關(guān)的顏色空間由國際照明委員會(huì)(CIE)制定,包括CIEXYZ和CIELAB兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

RGB顏色空間

RGB(red,green,blue)顏色空間最常用的用途就是顯示器系統(tǒng),彩色陰極射線管,彩色光柵圖形的顯示器 都使用R、G、B數(shù)值來驅(qū)動(dòng)R、G、B 電子槍發(fā)射電子,并分別激發(fā)熒光屏上的R、G、B三種顏色的熒光粉發(fā)出不同亮度的光線,并通過相加混合產(chǎn)生各種顏色;掃描儀也是通過吸收原稿經(jīng)反射或透射而發(fā)送來 的光線中的R、G、B成分,并用它來表示原稿的顏色。

CMYK顏色空間

CMYK(cyan,magenta,yellow)顏色空間應(yīng)用于印刷工業(yè),印刷業(yè)通過青(C)、品(M)、黃(Y)三原色油墨的不同 網(wǎng)點(diǎn)面積率的疊印來表現(xiàn)豐富多彩的顏色和階調(diào),這便是三原色的CMY顏色空間。

實(shí)際印刷中,一般采用青 (C)、品(M)、黃(Y)、黑(BK)四色印刷,在印刷的中間調(diào)至暗調(diào)增加黑版。當(dāng)紅綠藍(lán)三原色被混合時(shí),會(huì)產(chǎn)生 白色,但是當(dāng)混合藍(lán)綠色、紫紅色和黃色三原色時(shí)會(huì)產(chǎn)生黑色。既然實(shí)際用的墨水并不會(huì)產(chǎn)生純正的顏色, 黑色是包括在分開的顏色,而這模型稱之為CMYK。

YUV、YCbCr:

該顏色空間主要是基于人眼對亮度比對色度敏感這一特性而來的,將顏色分量和亮度分量分離開來。早期的黑白電視機(jī)和彩色電視機(jī)的原理也是有此而來的,具體轉(zhuǎn)換公式可以參照ITU標(biāo)準(zhǔn)公式。

各顏色空間轉(zhuǎn)換公式:

1.RGB轉(zhuǎn)YUV顏色空間: 

R = Y + 1.14V

G = Y - 0.39U - 0.58V

B = Y + 2.03U

2.YUV轉(zhuǎn)RGB顏色空間:

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

U = -0.147R - 0.289G + 0.436B

V = 0.615R - 0.515G - 0.100B

RGB轉(zhuǎn)LAB顏色空間

RGB顏色空間不能直接轉(zhuǎn)換為Lab顏色空間,需要借助XYZ顏色空間,把RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到XYZ顏色空間,之后再把XYZ顏色空間轉(zhuǎn)換到Lab顏色空間。

RGB轉(zhuǎn)XYZ

假設(shè)r,g,b為像素三個(gè)通道,取值范圍均為[0,255],轉(zhuǎn)換公式如下:


M=

0.4124,0.3576,0.1805

0.2126,0.7152,0.0722

0.0193,0.1192,0.9505

等同于如下公式:

X = var_R * 0.4124 + var_G * 0.3576 + var_B * 0.1805

Y = var_R * 0.2126 + var_G * 0.7152 + var_B * 0.0722

Z = var_R * 0.0193 + var_G * 0.1192 + var_B * 0.9505

上面的gamma函數(shù),是用來對圖象進(jìn)行非線性色調(diào)編輯的,目的是提高圖像對比度。這個(gè)函數(shù)不是唯一的,但是我在網(wǎng)上查到的基本都使用上式。

(2)XYZ轉(zhuǎn)LAB

上面兩個(gè)公式中,L*,a*,b*是最終的LAB色彩空間三個(gè)通道的值。X,Y,Z是RGB轉(zhuǎn)XYZ后計(jì)算出來的值,Xn,Yn,Zn一般默認(rèn)是95.047,100.0,108.883。

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