顏色模型(顏色空間)就是描述用一組數(shù)值來描述顏色的數(shù)學(xué)模型。在彩色圖像處理中，選擇合適的彩色模型是很重要的。從應(yīng)用的角度來看，彩色模型可分為兩類：

一、面向硬件設(shè)備的彩色模型

1.RGB模型

   最典型、最常用的面向硬件設(shè)備的彩色模型是三基色模型，即RGB模型。電視、攝像機(jī)和彩色掃描儀都是根據(jù)RGB模型工作的。RGB顏色模型建立在笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)里，其中三個坐標(biāo)軸分別代表R、G、B，如圖1所示，RGB模型是一個立方體，原點對應(yīng)黑色，離原點最遠(yuǎn)的頂點對應(yīng)白色。RGB是加色，是基于光的疊加的，紅光加綠光加藍(lán)光等于白光。應(yīng)用于顯示器這樣的設(shè)備。

圖1.RGB模型

RGB顏色空間的主要缺點是不直觀，從R、G、B的值中很難知道該值所代表顏色的認(rèn)知屬性，因此RGB顏色空間不符合人對顏色的感知心理。另外，RGB顏色空間是最不均勻的顏色空間之一，兩種顏色之間的知覺差異不能采用該顏色空間中兩個顏色點之間的距離來表示。

2.CMY模型

  CMY模型主要用于彩色打印，圖像處理中幾乎沒用到過。

3.YCrCb模型

YCbCr模型中，Y是指亮度分量，Cb指藍(lán)色色度分量，而Cr指紅色色度分量。人的肉眼對視頻的Y分量更敏感，因此在通過對色度分量進(jìn)行子采樣來減少色度分量后，肉眼將察覺不到的圖像質(zhì)量的變化。YCbCr模型常用與膚色檢測中。

  RGB轉(zhuǎn)換YCbCr公式：
　　   Y=0.299R+0.587G+0.114B
　　   Cb=0.564(B-Y)
　　   Cr=0.713(R-Y)
   YCbCr轉(zhuǎn)換RGB公式：
　   　R=Y+1.402Cr
　  　 G=Y-0.344Cb-0.714Cr
          B=Y+1.772Cb

二、面向視覺感知的彩色模型

    面向硬件設(shè)備的彩色模型與人的視覺感知有一定的差距且使用時不太方便，如給定一個彩色圖像，人眼很難判定其中的RGB分量，這是面向視覺感知的彩色模型比較方便。這些模型即與人類顏色視覺感知比較接近，有獨立與顯示設(shè)備。

1.HSI模型

圖2.HSI模型

• 色調(diào)H(Hue):與光波的波長有關(guān)，它表示人的感官對不同顏色的感受，如紅色、綠色、藍(lán)色等，它也可表示一定范圍的顏色，如暖色、冷色等。H的值對應(yīng)指向該點的矢量與R軸的夾角。
• 飽和度S(Saturation)：表示顏色的純度，純光譜色是完全飽和的，加入白光會稀釋飽和度。飽和度越大，顏色看起來就會越鮮艷，反之亦然。三角形中心的飽和度最小，越靠外飽和度越大。
• 亮度I(Intensity)：對應(yīng)成像亮度和圖像灰度，是顏色的明亮程度。模型中間截面向上變白（亮）；向下變黑（暗）

2.HSV模型

HSI與HSV的區(qū)別。

圖3.HSV模型

  (1)RGB空間轉(zhuǎn)換HSI空間

  (2)RGB空間轉(zhuǎn)換HSV空間

3.HSB模型

HSB模型

• 色調(diào)H(Hue)：在0~360°的標(biāo)準(zhǔn)色環(huán)上，按照角度值標(biāo)識。比如紅是0°、橙色是30°等。
• 飽和度S( saturation )：是指顏色的強(qiáng)度或純度。飽和度表示色相中彩色成分所占的比例，用從0%(灰色)~100%(完全飽和)的百分比來度量。在色立面上飽和度是從左向右逐漸增加的，左邊線為0%，右邊線為100%。
• 亮度B( brightness )：是顏色的明暗程度，通常是從0(黑)~100%(白)的百分比來度量的，在色立面中從上至下逐漸遞減，上邊線為100%，下邊線為0% 。

3.L*a*b模型

從視覺感知的均勻的角度，人所感知到的兩個顏色之間的距離應(yīng)該與這兩個顏色在表達(dá)它們的顏色空間中的距離月成比例越好。換句話說，如果在一個顏色空間中，人所觀察的兩種彩色的區(qū)別程度與該彩色空間中兩點間的歐式距離相對應(yīng)，則該空間為均勻彩色空間。L*a*b模型是一種均勻的彩色模型，它也是基于對立色理論和參考白點，模型結(jié)構(gòu)如圖所示。

圖3.L*a*b模型

Lab色彩模型是由明度(L)和有關(guān)色彩的a,b三個要素組成。

• L表示明度(Luminosity)，L的值域由0到100，L=50時，就相當(dāng)于50%的黑
• a表示從洋紅色至綠色的范圍，a的值域由+127至-128，其中+127就是紅色，漸漸過渡到-128的時候就變成綠色。
• b表示從黃色至藍(lán)色的范圍，b的值域也是由+127至-128，+127是黃色，-128是藍(lán)色。