数字图像处理领域中常见的几种色彩模式

2024-02-12 19:24| 来源: 网络整理| 查看: 265

在数字图像处理过程中，常见的几种色彩模式有RGB, HSL\HSV和YCbCr RGB: 通过对红(R), 绿(G), 蓝(B)三个颜色通道的变化和叠加来得到其它颜色，三个分量的范围都是[0, 255] HSL\HSV: 将RGB色彩模式中的点在圆柱坐标系中进行表述，分为色相(Hue), 饱和度(Saturation), 亮度(Lightness)\明度(Value)三个通道。色相(H)：色彩的基本属性，就是日常所说的颜色名称，如红色、黄色等，取值范围为[0, 360)；饱和度(S)：色彩的纯度，越高色彩越纯，低则逐渐变灰，取值范围[0, 100%]；明度(V)，亮度(L)：像素灰度值的强度，亮度越高则图像越发白，否则图像越黑，取值范围[0, 100%]； YCbCr: 一般我们所说的YUV都是指YCbCr，YCbCr 有许多取样格式，如 444，422，420等Y：明亮度，像素灰度值的强度；Cb：蓝色色度分量；Cr：红色色度分量；Cb和Cr代表的是色度，描述影像色彩和饱和度，用于指定像素的颜色在数字图像处理中，选择合适的色彩模式往往能达到事半功倍的效果此处以Android平台上操作图像的亮度，对比度和饱和度来进行说明，首先了解下三者的概念：亮度：像素灰度值的强度，亮度越高则图像越发白，否则图像越黑；饱和度：色彩的纯度，越高色彩越纯越亮，低则逐渐变灰变暗；对比度：图像中像素之间的差异，对比度越高图像细节越突出，反之细节不明显；从上面的概念上来看，如果要操作图像的亮度和饱和度，在HSL\HSV色彩空间中进行是最方便的，直接操作相应的分量即可；而对比度的操作可以直接在RGB色彩空间中进行在Android中，我们用ImageView显示一张图片

然后拿到ImageView内部的bitmap对象

(imageView.drawable as BitmapDrawable).bitmap从bitmap中获取RGB数据 fun fetchRgbaFromBitmap(bitmap: Bitmap): IntArray { val buffer = ByteBuffer.allocate(bitmap.byteCount).order(ByteOrder.nativeOrder()) bitmap.copyPixelsToBuffer(buffer) val rgbaBytes = buffer.array() val rgba = IntArray(rgbaBytes.size) val count = rgbaBytes.size / 4 for (i in 0 until count) { rgba[i * 4] = rgbaBytes[i * 4].toInt() and 0xff // R rgba[i * 4 + 1] = rgbaBytes[i * 4 + 1].toInt() and 0xff // G rgba[i * 4 + 2] = rgbaBytes[i * 4 + 2].toInt() and 0xff // B rgba[i * 4 + 3] = rgbaBytes[i * 4 + 3].toInt() and 0xff // A } return rgba } RGB色彩空间中调整对比度算法（调整对比度的算法很多，此处只是一个简单实现）： R，G，B分量除255做归一化处理； ((归一化的分量 - 0.5) * 饱和度系数 + 0.5) * 255；

核心代码: val count = originBitmapRgba!!.size / 4 for (i in 0 until count) { var r = originBitmapRgba!![i * 4] var g = originBitmapRgba!![i * 4 + 1] var b = originBitmapRgba!![i * 4 + 2] val a = originBitmapRgba!![i * 4 + 3] val cr = ((r / 255f) - 0.5f) * CONTRACT_RATIO val cg = ((g / 255f) - 0.5f) * CONTRACT_RATIO val cb = ((b / 255f) - 0.5f) * CONTRACT_RATIO r = ((cr + 0.5f) * 255f).toInt() g = ((cg + 0.5f) * 255f).toInt() b = ((cb + 0.5f) * 255f).toInt() val newColor = Color.rgb(Util.clamp(r, 0, 255), Util.clamp(g, 0, 255), Util.clamp(b, 0, 255)) ColorUtils.setAlphaComponent(newColor, a) tmpBitmapPixels!![i] = newColor } 对比度系数CONTRACT_RATIO为1.5的效果

对比度系数CONTRACT_RATIO为3的效果，可以看到图像细节更突出，画面更有层次感

亮度和饱和度的调节也可以在RGB色彩空间中应用相关算法进行，此处先将RGB转化到HSL色彩空间，然后根据系数对S分量和L分量进行增益即可从RGB到HSL\HSV的转换算法如下(摘自百度百科)：

从HSL\HSV到RGB的转化算法，详情查看百度百科．．． Android中RGB和HSL的相互转化，SDK已经帮我们实现好了, ColorUtils#RGBToHSL:

/** * Convert RGB components to HSL (hue-saturation-lightness). * * outHsl[0] is Hue [0 .. 360) * outHsl[1] is Saturation [0...1] * outHsl[2] is Lightness [0...1] * * * @param r red component value [0..255] * @param g green component value [0..255] * @param b blue component value [0..255] * @param outHsl 3-element array which holds the resulting HSL components */ public static void RGBToHSL(@IntRange(from = 0x0, to = 0xFF) int r, @IntRange(from = 0x0, to = 0xFF) int g, @IntRange(from = 0x0, to = 0xFF) int b, @NonNull float[] outHsl)ColorUtils#HSLToColor:/** * Convert HSL (hue-saturation-lightness) components to a RGB color. * * hsl[0] is Hue [0 .. 360) * hsl[1] is Saturation [0...1] * hsl[2] is Lightness [0...1] * * If hsv values are out of range, they are pinned. * @param hsl 3-element array which holds the input HSL components * @return the resulting RGB color */ @ColorInt public static int HSLToColor(@NonNull float[] hsl)调整饱和度核心代码：val count = originBitmapRgba!!.size / 4 for (i in 0 until count) { val r = originBitmapRgba!![i * 4] val g = originBitmapRgba!![i * 4 + 1] val b = originBitmapRgba!![i * 4 + 2] val a = originBitmapRgba!![i * 4 + 3] ColorUtils.RGBToHSL(r, g, b, hsl) val s = hsl[1] * SATURATION_RATIO hsl[1] = Util.clamp(s,0f, 1f) val newColor = ColorUtils.HSLToColor(hsl) ColorUtils.setAlphaComponent(newColor, a) tmpBitmapPixels!![i] = newColor }饱和度系数SATURATION_RATIO为1.5的效果, 可以看到图像变亮变纯饱和度系数SATURATION_RATIO为0.5的效果，可以看到图像变暗变灰调整亮度核心代码：val count = originBitmapRgba!!.size / 4 for (i in 0 until count) { val r = originBitmapRgba!![i * 4] val g = originBitmapRgba!![i * 4 + 1] val b = originBitmapRgba!![i * 4 + 2] val a = originBitmapRgba!![i * 4 + 3] ColorUtils.RGBToHSL(r, g, b, hsl) hsl[2] = hsl[2] * LIGHTNESS_RATIO val newColor = ColorUtils.HSLToColor(hsl) ColorUtils.setAlphaComponent(newColor, a) tmpBitmapPixels!![i] = newColor }亮度系数LIGHTNESS_RATIO为1.5的效果, 可以看到图像整体发白亮度系数LIGHTNESS_RATIO为0.5的效果，可以看到图像整体变黑了

DEMO

代码传送门：

https://github.com/sifutang/ImageProcess.git

【本文地址】

公司简介

联系我们