颜色理论与实验（OpenCV）

内容仅作记录。

1. 理论部分

1.1 光谱图

1.2 三原色

• 光学三原色（RGB）： 红、绿、蓝。光学三原色混合后，组成显示屏显示颜色，三原色同时相加为白色，白色属于无色系（黑白灰）中的一种。

(红）+（绿）=（黄）= (白) - (蓝)
（蓝）+（绿）=（青）= (白) - (红)
（红）+（蓝）=（品红）= (白) - (绿)
（绿）+（蓝）+（红）=（白)

光学三原色（加法混色）

• 颜料三原色（CMYK）： 品红、黄、青。颜料三原色可以混合出所有颜料的颜色，同时相加为黑色，黑白灰属于无色系。

（青）+（品红）=（蓝）= （黑）-（黄）
（品红）+（黄）=（红）= （黑）-（青）
（黄）+（青）=（绿）= （黑）-（品红）
（青）+（品红）+（黄）=（黑）

颜料三原色（减法混色）

1.3 颜色空间

• RGB彩色空间： 包含红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三个分量；
• NTSC彩色空间： NTSC在美国用于电视系统，包含亮度（Y）、色调（I）、饱和度（Q）三个分量；
• YCbCr彩色空间： YCbCr彩色空间广泛应用与数字视频，包含亮度（Y）、蓝色分量和一个参考值的差（Cb）、红色分量和一个参考值的差（Cr）三个分量；
• HSL、HSV(HSB)彩色空间： 包含色调（Hue）、饱和度（Saturation）、亮度（Lightness）、数值/明度（Value, Brightness）分量；
• CMY、CMYK彩色空间： 包含青（C）、品红（M）、黄（Y）、黑（K）分量，通常用于印刷，为生成纯正的黑色，添加黑色分量；
• HSI彩色空间： 包含色度（Hue）、饱和度（saturation）、亮度（intensity）三个分量；

RGB色彩立方体

CMYK色彩立方体

HSL和HSV色彩模型

HSI色彩模型

1.4 颜色空间转换

1.4.1 RGB与NTSC互转

1.4.2 RGB与NTSC互转

1.4.3 RGB与CMY互转

1.4.4 RGB与HSI互转

2. 实验部分

2.1 提取中间绿色区域

    cv::Mat img;
    if (srcimg.channels() == 3) {
        cv::Mat bgr[3];
        cv::split(srcimg, bgr);
        //img = bgr[2]; 
        img = bgr[1] - bgr[2];
        cv::imwrite("D:/debug/img.bmp", img);
        cv::imwrite("D:/debug/bgr0.bmp", bgr[0]);
        cv::imwrite("D:/debug/bgr1.bmp", bgr[1]);
        cv::imwrite("D:/debug/bgr2.bmp", bgr[2]);
    }
    else {
        img = srcimg;
    }

2.2 提取中间圆孔

如上图，基于R通道，阈值化后找霍夫圆

    //找霍夫圆
    std::vector cir;
    cv::HoughCircles(img, cir, cv::HOUGH_GRADIENT, 1, 10, 100, 30, 10, 30);
    //srcimg.copyTo(dstimg);

    cout << "检测到了 " << cir.size() << " 个圆！" << endl;
    for (size_t i = 0; i < cir.size(); i++) {
    	cv::Vec3f cc = cir[i];
    	cout << "第 " << i << " 个圆的圆心和半径分别为： " << cv::Point(cc[0], cc[1]) << " 和" << cc[2] << endl;
    	circle(dstimg, cv::Point(cc[0], cc[1]), cc[2], cv::Scalar(255, 255, 0), 2, cv::LINE_AA);
    	circle(dstimg, cv::Point(cc[0], cc[1]), 1, cv::Scalar(255, 255, 0), 2, cv::LINE_AA);
    }
    cv::imwrite("D:/debug/circle_all.bmp", dstimg);

参考资料

[1] R.C.冈萨雷斯, P.温茨. 数字图象处理[M]. 科学出版社, 1981.
[2] https://ws.wiki.fallingwaterdesignbuild.com/wiki/颜色
[3] https://baike.baidu.com/item/三原色/764849?fr=aladdin
[4] http://adobephotoshop.blog.hexun.com/15935542_d.html