Цветовая модель HSI, HSB и другие.

Цветовая схема RGB идеально приспособлена для аппаратной реализации. Кроме того, она удачно согласована со зрительной системой человека в том смысле, что человеческий глаз восприимчив к красному, зеленому и синему – первичным основным цветам. К сожалению, система RGB плохо приспособлена для описания цветов таким образом, как это свойственно человеку.

Глядя на окрашенный объект, человек описывает его с помощью цвета (цветового тона), насыщенности и светлоты /2/. Цветовой тон является характеристикой, которая описывает собственно цвет, тогда как насыщенность дает меру того, в какой степени некоторый чистый цвет разбавлен белым. Светлота является субъективной характеристикой, которая практически не подается измерению. Она соответствует понятию интенсивности (полутоновой яркости) в ахроматическом случае и является одним из ключевых параметров для описания цветового восприятия. Интенсивность – основная характеристика монохромных (полутоновых) изображений. Эта величина может быть измерена и легко поддается интерпретации. В модели, которая носит название цветовая модель HSI (Hue – цветовой тон, Saturation – насыщенность, Intensity – интенсивность), яркостная информация отделена от цветовой (рис. 1.4). В результате модель HSI представляет собой идеальное средство для построения алгоритмов обработки изображений, поскольку в ее основе лежит естественное и интуитивно близкое разрабатывающему алгоритмы человеку описание цвета.

Цветовая модель HSI

Рис. 1.4

Hue — цветовой тон, (например, красный, зелёный или сине-голубой). Варьируется в пределах 0—360°, однако иногда приводится к диапазону 0—100 или 0—1.

Saturation — насыщенность. Варьируется в пределах 0—100 или 0—1. Чем больше этот параметр, тем «чище» цвет, поэтому этот параметр иногда называют чистотой цвета. А чем ближе этот параметр к нулю, тем ближе цвет к нейтральному серому.

Value (значение цвета) или Brightness — яркость. Также задаётся в пределах 0—100 и 0—1.

Модель была создана Элви Реем Смитом, одним из основателей Pixar, в 1978 году.

Пусть RGB-координаты нормированы так, что их значения лежат в диапазоне [0, 1], HSI-координаты – так, что H Î [0, 360°], S Î [0, 1], I Î [0, 1]. Тогда формулы преобразования цветов из RGB в систему HSI имеют следующий вид:

где ;

;

.

Для преобразования цветов из HSI в RGB в зависимости от значения H необходимо использовать различные формулы:

Если H Î [0, 120°),

B = I (1 – S);

;

G = 3I – (R + B).

Если H Î [120°, 240°),

H = H – 120°;

R = I (1 – S);

;

B = 3I – (R + G).

Если H Î [240°, 360°],

H = H – 240°;

G = I (1 – S);

;

R = 3I – (G + B).