什么是颜色空间？RGB颜色空间怎么转换HSV颜色空间？

什么是颜色空间？颜色空间是通过颜色数据化，实现颜色的表现、处理和分析的一类数学方法。其只有在统一的颜色规范框架内，才能准确的分析和处理颜色信息。对于色差仪而言，其常用的颜色空间有RGB、LAB、HSV等。本文对色差仪RGB颜色空间和HSV颜色空间，以及它们之间的转换方法做了简要的介绍。

什么是颜色空间？

颜色空间（也可称为颜色模型或者颜色系统）主要是用通常可接受的方式在某些标准下对彩色规范加以简化。实际上，颜色空间就是对坐标系统和子空间进行规范，每一种位于系统的颜色都可以由某个单点来表示。颜色空间至今已发展多达几十几百种，绝大多数专门适用于某一领域。

下面给出颜色空间根据色彩感知的角度进行分类的结果：

（1）混合型颜色空间：三种基色按照一定比例合成颜色。主要有RGB、CMY和XYZ等颜色空间。

（2）非线性亮度/色度型颜色空间：其原理是使用一个分量感知非色彩，用另两个独立的分量表示感知色彩。例如YUV（或YIQ或YCbCr）等。

（3）强度/饱和度/色调型颜色空间：用饱和度和色度感知色彩，对颜色的表达更直接，并且非常适用于消除亮度的阴影。例如，HSV，HIS（或HSL）等。

色差仪RGB颜色空间与HSV颜色空间介绍：

1.RGB颜色模型

RGB颜色模型主要基于三基色原理，光的量由基色光的单位来表示，可以用R、G、B三色不同分量的相加混合成任意色光：色彩子空间是一个立方体。如下图所示，R、G、B分别位于3个坐标轴；对角线上是青、深红和黄，原点处是黑色，白色位于据离原点最远的对角线的角上。在RGB模型中，沿黑白两点连线之间分布的就是灰度等级。处在立方体边上或者其内部分布的就是不同的颜色，可以用从原点分布的向量进行定义。若将颜色值进行归一化，原立方体就变成一个单位立方体，所有的R、G、B值都取值范围在[0，1]内。

2.HSV颜色模型

HSV（Hue,Saturation,Value）模型的三维表示从 RGB 立方体演化而来。假设在 RGB模型中沿着立方体从白色顶点向黑色顶点的对角线观察，可以看到立方体的六边形外形，六边形边界代表色彩，水平轴代表纯度，明度可以沿垂直轴测量得到。HSV 六棱锥如下图所示。

Hue参数表示彩色信息。在圆上处于的不同角度，表示的是不同的颜色。Hue在0度时表示的是红色，Hue在120度时是表示绿色，在240度时是表示蓝色。

Saturation作为一比例值，表示的是灰度，范围在[0，1]内，代表所选的颜色纯度和该颜色的最大纯度之间的比率。在圆心处的取值是0，表示颜色很淡，沿着圆的半径方向，Saturation的值不断增大，表示颜色越来越浓。

Value表示的是彩色的明亮程度，范围在[0，1]内。有一点要注意：Value与光强度不存在直接关系。在圆锥的低端Value表示的是黑色，在顶端是白色。

RGB颜色空间转换HSV颜色空间方法：

由采集设备采集到的图像一般都是RGB类型图像，所对应的模型为RGB颜色模型，在RGB彩色模型中各像素值是由R、G、B三种分量的叠加而成，这三种亮度值随光照强度的不同而改变，所以使用RGB颜色模型直接进行颜色识别效果并不理想，需要将颜色空间进行转换。由上一节介绍的颜色空间的知识知道HSV颜色模型的彩色信息 H 参数与图像的亮度分量无关，因此选择将图像从 RGB 空间转换到HSV 空间。转换公式如下：

其中的（R，G，B）分别表示一种颜色的红、绿、蓝坐标，设它们是取值范围在[0，1]的实数；max等于R，G和B中的最大者；min为最小者。经过转换后，找到HSV空间中的（H，S，V）值，其中H∈[0，360）表示角度的色相角，而S，V∈[0，1]表示饱和度与亮度。