01图像色彩空间概述
色彩本质上是不同频率的光,人眼对于不同频率光线的不同感受产生主观感知,从而得以区分不同的颜色。尽管从客观上而言,色彩仅仅是不同频率的光,但从视觉角度而言,不同颜色的认知难度很大,因此引入色彩空间(Color Space)以便图像色彩的深入研究。
常见的色彩空间主要有:RGB、YUV(YCbCr)、Lab、HSV和CMY(CMYK)等。
1.1 RGB空间
RGB空间是基于人眼识别的颜色所定义的色彩空间,以红(R,Red)、绿(G,Green)、蓝(B,Blue)三种基本色为基础进行不同程度的叠加而成。红、绿、蓝作为三原色按亮度分别划分为256个等级,从而可以表示一千六百多万种不同的颜色,且每种颜色是唯一的。
RGB色彩空间的丰富性使其成为数字图像处理与显示的重要格式。通常可将RGB色彩空间模型建立在笛卡尔坐标系中,采用空间坐标的形式表示出超过人眼分辨程度数量的颜色信息。

RGB色彩空间直观且易于理解,然而R、G、B三个分量是高度相关的,由于人眼对于常见的红绿蓝三色的敏感程度不同,所以导致RGB颜色空间的均匀性非常差,且两种颜色之间的知觉差异色差不能表示为该颜色空间中两点间的距离,不过利用线性或非线性变换,可以从RGB颜色空间推导出其他的颜色特征空间。
1.2 YUV(YCbCr)空间
YUV色彩空间是彩色设备显示指定的色彩空间,Y表示亮度分量,U和V表示色度分量。YCbCr色彩空间是从YUV色彩空间的基础上演变而来的,与YUV相似,但存在一定差异。
YUV最初是北美NTSC系统和欧洲PAL系统中模拟电视信号编码的基础,采用亮度与色度分离的方式更易于图像处理;YCbCr则是在世界数字组织视频标准研制过程中作为ITU – R BT1601建议的一部分,是YUV经过缩放和偏移的变种。在YUV系列中,YCbCr是在数字图像处理系统中应用最为广泛的格式,JPEG、MPEG、H.264均基于此格式进行处理。
YCbCr色彩空间中,Y表示亮度分量,Cb表示蓝色色度分量,Cr表示红色色度分量。亮度和色度分量相互独立的方式,有利于利用人眼特性降低数字图像所需的存储容量,从而实现图像的压缩编码等处理。
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