Python实现RGB与HSI颜色空间的互换方式

 更新时间:2019年11月27日 10:06:07   作者:追梦者_AIer  
今天小编就为大家分享一篇Python实现RGB与HSI颜色空间的互换方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧

概要

这是这学期数字图像处理课的第一份作业好久没懂python手都快生了,调了好久才搞出来。

HSI颜色模型是一个满足计算机数字化颜色管理需要的高度抽象模拟的数学模型。HIS模型是从人的视觉系统出发,直接使用颜色三要素–色调(Hue)、饱和度(Saturation)和亮度(Intensity,有时也翻译作密度或灰度)来描述颜色。

RGB向HSI模型的转换是由一个基于笛卡尔直角坐标系的单位立方体向基于圆柱极坐标的双锥体的转换。基本要求是将RGB中的亮度因素分离,通常将色调和饱和度统称为色度,用来表示颜色的类别与深浅程度。在图中圆锥中间的横截面圆就是色度圆,而圆锥向上或向下延伸的便是亮度分量的表示。 (这里直接借鉴这篇文章:OpenCV+Python--RGB转HSI的实现

从RGB空间到HSI空间的转换有多种方法,这里仅说明最为经典的几何推导法。RGB转化成HSI的公式为:

HSI转化成RGB的公式为:

Python代码:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time  : 2017/10/14 13:21
# @Author : DaiPuWei
# @Site  : 理学院机房
# @File  : __init__.py.py
# @Software: PyCharm Community Edition

import cv2
import numpy as np

def RGB2HSI(rgb_img):
  """
  这是将RGB彩色图像转化为HSI图像的函数
  :param rgm_img: RGB彩色图像
  :return: HSI图像
  """
  #保存原始图像的行列数
  row = np.shape(rgb_img)[0]
  col = np.shape(rgb_img)[1]
  #对原始图像进行复制
  hsi_img = rgb_img.copy()
  #对图像进行通道拆分
  B,G,R = cv2.split(rgb_img)
  #把通道归一化到[0,1]
  [B,G,R] = [ i/ 255.0 for i in ([B,G,R])]
  H = np.zeros((row, col))  #定义H通道
  I = (R + G + B) / 3.0    #计算I通道
  S = np.zeros((row,col))   #定义S通道
  for i in range(row):
    den = np.sqrt((R[i]-G[i])**2+(R[i]-B[i])*(G[i]-B[i]))
    thetha = np.arccos(0.5*(R[i]-B[i]+R[i]-G[i])/den)  #计算夹角
    h = np.zeros(col)        #定义临时数组
    #den>0且G>=B的元素h赋值为thetha
    h[B[i]<=G[i]] = thetha[B[i]<=G[i]]
    #den>0且G<=B的元素h赋值为thetha
    h[G[i]<B[i]] = 2*np.pi-thetha[G[i]<B[i]]
    #den<0的元素h赋值为0
    h[den == 0] = 0
    H[i] = h/(2*np.pi)   #弧度化后赋值给H通道
  #计算S通道
  for i in range(row):
    min = []
    #找出每组RGB值的最小值
    for j in range(col):
      arr = [B[i][j],G[i][j],R[i][j]]
      min.append(np.min(arr))
    min = np.array(min)
    #计算S通道
    S[i] = 1 - min*3/(R[i]+B[i]+G[i])
    #I为0的值直接赋值0
    S[i][R[i]+B[i]+G[i] == 0] = 0
  #扩充到255以方便显示,一般H分量在[0,2pi]之间,S和I在[0,1]之间
  hsi_img[:,:,0] = H*255
  hsi_img[:,:,1] = S*255
  hsi_img[:,:,2] = I*255
  return hsi_img

def HSI2RGB(hsi_img):
  """
  这是将HSI图像转化为RGB图像的函数
  :param hsi_img: HSI彩色图像
  :return: RGB图像
  """
  # 保存原始图像的行列数
  row = np.shape(hsi_img)[0]
  col = np.shape(hsi_img)[1]
  #对原始图像进行复制
  rgb_img = hsi_img.copy()
  #对图像进行通道拆分
  H,S,I = cv2.split(hsi_img)
  #把通道归一化到[0,1]
  [H,S,I] = [ i/ 255.0 for i in ([H,S,I])]
  R,G,B = H,S,I
  for i in range(row):
    h = H[i]*2*np.pi
    #H大于等于0小于120度时
    a1 = h >=0
    a2 = h < 2*np.pi/3
    a = a1 & a2     #第一种情况的花式索引
    tmp = np.cos(np.pi / 3 - h)
    b = I[i] * (1 - S[i])
    r = I[i]*(1+S[i]*np.cos(h)/tmp)
    g = 3*I[i]-r-b
    B[i][a] = b[a]
    R[i][a] = r[a]
    G[i][a] = g[a]
    #H大于等于120度小于240度
    a1 = h >= 2*np.pi/3
    a2 = h < 4*np.pi/3
    a = a1 & a2     #第二种情况的花式索引
    tmp = np.cos(np.pi - h)
    r = I[i] * (1 - S[i])
    g = I[i]*(1+S[i]*np.cos(h-2*np.pi/3)/tmp)
    b = 3 * I[i] - r - g
    R[i][a] = r[a]
    G[i][a] = g[a]
    B[i][a] = b[a]
    #H大于等于240度小于360度
    a1 = h >= 4 * np.pi / 3
    a2 = h < 2 * np.pi
    a = a1 & a2       #第三种情况的花式索引
    tmp = np.cos(5 * np.pi / 3 - h)
    g = I[i] * (1-S[i])
    b = I[i]*(1+S[i]*np.cos(h-4*np.pi/3)/tmp)
    r = 3 * I[i] - g - b
    B[i][a] = b[a]
    G[i][a] = g[a]
    R[i][a] = r[a]
  rgb_img[:,:,0] = B*255
  rgb_img[:,:,1] = G*255
  rgb_img[:,:,2] = R*255
  return rgb_img

def run_main():
  """
  这是主函数
  """
  #利用opencv读入图片
  rgb_img = cv2.imread('1.jpeg',cv2.IMREAD_COLOR)
  #进行颜色空间转换
  hsi_img = RGB2HSI(rgb_img)
  rgb_img2 = HSI2RGB(hsi_img)
  #opencv库的颜色空间转换结果
  hsi_img2 = cv2.cvtColor(rgb_img,cv2.COLOR_BGR2HSV)
  rgb_img3 = cv2.cvtColor(hsi_img2,cv2.COLOR_HSV2BGR)
  cv2.imshow("Origin",rgb_img)
  cv2.imshow("HSI", hsi_img)
  cv2.imshow("RGB",rgb_img2)
  cv2.imshow("OpenCV_HSI",hsi_img2)
  cv2.imshow("OpenCV_RGB",rgb_img3)
  cv2.imwrite("HSI.jpeg",hsi_img)
  cv2.imwrite("RGB.jpeg", rgb_img2)
  cv2.imwrite("OpenCV_HSI.jpeg", hsi_img2)
  cv2.imwrite("OpenCV_RGB.jpeg", rgb_img3)
  cv2.waitKey()
  cv2.destroyAllWindows()

if __name__ == '__main__':
  run_main()

原始图像为:

自己写的RGB2HSI函数生成的HSI图片:

opencv库函数生成的HSI图片:

用自己写的函数生成导入HSI图片执行HSI2RGB函数生成的RGB图片:

opencv库函数生成的HSI图片在此执行库函数生成RGB图片:

以上这篇Python实现RGB与HSI颜色空间的互换方式就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持脚本之家。

相关文章

  • python通过实例讲解反射机制

    python通过实例讲解反射机制

    这篇文章主要介绍了python通过实例讲解反射机制,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
    2019-10-10
  • python筛选出两个文件中重复行的方法

    python筛选出两个文件中重复行的方法

    这篇文章主要为大家详细介绍了python筛选出两个文件中重复行的方法,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2018-05-05
  • Selenium常见异常解析及解决方案示范

    Selenium常见异常解析及解决方案示范

    这篇文章主要介绍了Selenium常见异常解析及解决方案示范,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
    2020-04-04
  • Python光学仿真从Maxwell方程组到波动方程矢量算法理解学习

    Python光学仿真从Maxwell方程组到波动方程矢量算法理解学习

    这篇文章主要为大家介绍了Python光学仿真从Maxwell方程组到波动方程算法的理解学习,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助
    2021-10-10
  • Python使用jsonpath_ng的方法

    Python使用jsonpath_ng的方法

    json path_ng 是 Python 中一款解析和操作 JSON 数据的工具,它可以通过 JSONPath 语法来对 JSON 数据进行定位和提取,其用法类似于 XPath 语法对 XML 数据进行定位,这篇文章主要介绍了Python使用jsonpath_ng的方法,需要的朋友可以参考下
    2023-12-12
  • python实现简易聊天对话框

    python实现简易聊天对话框

    这篇文章主要为大家详细介绍了python实现简易聊天对话框,文中示例代码介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2022-02-02
  • Django 导出 Excel 代码的实例详解

    Django 导出 Excel 代码的实例详解

    本篇文章主要介绍了Django 导出 Excel 代码的实例详解,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2017-08-08
  • PyTorch中的参数类torch.nn.Parameter()详解

    PyTorch中的参数类torch.nn.Parameter()详解

    这篇文章主要给大家介绍了关于PyTorch中torch.nn.Parameter()的相关资料,要内容包括基础应用、实用技巧、原理机制等方面,文章通过实例介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下
    2022-02-02
  • Python寻找路径和查找文件路径的示例

    Python寻找路径和查找文件路径的示例

    今天小编就为大家分享一篇Python寻找路径和查找文件路径的示例,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
    2019-07-07
  • windows下ipython的安装与使用详解

    windows下ipython的安装与使用详解

    大家都知道ipython是一个python的交互式shell,比默认的python shell好用得多,IPython有许多种安装方式,这主要和使用什么操作系统有关。本文给大家介绍的是在windows下ipython的安装与使用,有需要的朋友们可以参考学习。
    2016-10-10

最新评论