HSV色彩空间

时间：2017-06-14 16:10:42 阅读：328 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

理解HSV色彩空间：

HSV颜色模式是除了RGB颜色模式之外的另一种流行的颜色模式，RGB被广泛运用于计算机中，而HSV则用在电视显示方面。它更符合人们对颜色的描述(什么颜色(H)，深浅度如何(S)，亮度如何(V))。其实在电视机上菜单中的饱和度就是S，亮度就是V。

H：色相，色度，色彩，也就是我们平时说的颜色。如红，黄，洋红等。在HSV模型中，用度数描述，其中红色对于0度，绿色对于120度，蓝色对应240度。

S：饱和度，色彩的深浅度(0-100%)

V：色调，纯度，色彩的亮度(0-100%)

为了便于理解，下文均称H为色彩，S为深浅度，V为亮度。关于色相，色调，饱和度等概念的更深入解释可参见《Visual C++数字图像处理开发入门与编程实践》左飞著第三章

HSV色彩空间模型：

模型1 模型2

注：在模型2中：

H是色彩点在对应圆形切面上与红色半径(对于H=0度)所形成的圆心角。

V是色彩点所在圆形切面到圆锥顶点的距离。在顶面上V=1 顶点V=0

S是色彩点到所在圆形切面圆心的距离与该圆半径的比例值，在圆锥表面上S=1，在圆心处S=0

关键点：

当S=1 V=1时，H所代表的任何颜色被称为纯色；

当S=0时，颜色最浅，最浅被描述为灰色(灰色也有亮度，黑色和白色也属于灰色)，灰色的亮度由V决定，此时H无意义；

当V=0时，颜色最暗，最暗被描述为黑色，因此此时H(无论什么颜色最暗都为黑色)和S(无论什么深浅的颜色最暗都为黑色)均无意义。

下面是当H=0度即为红色时，S和V组成的平面：

在这张图中，S沿横轴从左到右0-1增长 V沿纵轴由下到上0-1增长

可以看到，当S=0，即矩形左边的竖线边缘处，呈不同深浅的灰色

当V=0，即矩形下班的横线边缘处，呈黑色

当S=0 V=1时，此时颜色最亮，但也最浅。也就是矩形的左上角，呈白色。

当S=1(S=0) V=0时，颜色最深(最浅)，但最暗，均体现为黑色

当S=1 V=1时，在矩形的右上角，就是纯色的红色，也就是我们常用的RGB(255, 0, 0)

HSV和RGB的关系：

在HSV中：

1.亮度V就是RGB值中最大的那个值进行归一化。也就是说 V = max(R, G, B)/255.0f；

从这一点我们可以推出：

1.纯色(S=1 V=1)的RGB值中必定至少有一个255，因为纯色V=1，即max(R, G, B)=255。同时RGB值也不可能有3个255，因为3个255为白色，前面我们提到，白色为对于任何色彩H，V=1而S=0时的产物。而V=1 S=0并不是纯色。

2.这个公式也侧面说明了当V=0时，max(R, G, B)=0，也就是R=G=B=0，即为黑色。

2.深浅度S是RGB中最大值和最小值的差值与最大值的比值。设RGBMax=max(R,G,B) RGBMin=min(R,G,B) 那么S = (RGBMax-RGBMin)/(float)RGBMax

从这个公式我们可以推导：

1.纯色(S=1 V=1)的RGB值中必定有一个0，因为当S=1，RGBMax-RGBMin==RGBMax，即RGBMin=0。这也说明了白色(RGB(255,255,255)并不是纯色)。

2.当S=0时，RGBMax-RGBMin==0，即R==G==B，此时颜色呈不同程度的灰色(由白到黑，亮度由V而定，因为V=RGBMax*100/255，V越高，RGBMax==R==G==B就越高，灰色越亮))。这也可以从上面给出的矩形图看出。

3.色彩H的对应RGB值也可以出来了，纯色的范围为：RGB(255,0,×), RGB(255，×，0)，RGB(0，255，×)，RGB（×，255，0，RGB(×，0，255)，RGB(0，×，255)。×代表(0，255)中的任意值。这六大部分组成一个圈形色带。具体转换见下节。

再结合上面的矩形图分析一下；

1.对于上面矩形中每一条横线(H和V不变，S从左到右0-1)，如果用颜色拾取器(如最后一节提供的示例ColorPicker)观察，可以发现，从右到左，在同一纵坐标上，RGB的变化是从RGB(r,g,b)到RGB(max(r,g,b),max(r,g,b),max(r,g,b))逐渐逼近。最终在最左边的点呈灰色(R=G=B)，灰色的亮度由max(r,g,b)决定。

2.对于矩形中每一条竖线(H和S不变，V从下到上0-1)，从上到下，RGB值的变化由RGB(r,g,b)逐渐趋近于RGB(0,0,0)，最终变为黑色。这也为我们绘制如上的SV调色板提供了思路。