实战OpenCV之色彩空间转换
基础入门
色彩空间是描述颜色的一种数学模型，它定义了颜色的三个或更多维度，比如：亮度、色相和饱和度等。最著名的色彩空间之一是RGB，它基于人眼对光的感知原理，通过红、绿、蓝三种基本颜色的不同强度组合来表示几乎所有的可见颜色。然而，RGB并不是唯一的色彩空间，还有许多其他色彩空间，比如：HSV（色调、饱和度、明度）、YCrCb（亮度、红色差分、蓝色差分）等，每种色彩空间都有其特定的应用场景和优势。
HSV色彩空间，又称为HSB（Hue, Saturation, Brightness）或HSL（Hue, Saturation, Lightness），是一种面向人类感知的颜色表示方法。相较于RGB色彩空间，HSV更贴近人们理解和描述颜色的方式。色相（Hue）是色彩的基本属性，表示颜色的种类，比如：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。饱和度（Saturation）表示颜色的纯度或鲜艳程度，即颜色中灰色成分的比例。明度（Value）或亮度（Brightness）表示颜色的明亮程度，它是颜色的能量或光的强度。明度与光照强度有关，而不改变颜色本身的色调和饱和度。
YCrCb是基于人眼视觉特性的，它将色彩信息分离为亮度（Luma, Y）和色差（Chrominance, Cr和Cb）两部分。这种分离有助于减少数据冗余，便于高效的压缩和传输。Y表示图像的亮度信息，它包含了图像的灰度信息，是人眼最敏感的部分。Cr表示图像中红色成分与亮度值之间的差异，反映图像中的红色信息。Cb表示图像中蓝色成分与亮度值之间的差异，反映图像中的蓝色信息。
接口介绍
在OpenCV中，我们可以使用cv::cvtColor()来进行色彩空间的转换，其函数原型如下。
void cv::cvtColor(InputArray src, OutputArray dst, int code, int dstCn = 0);各个参数的含义如下。
src：输入图像，类型为cv::Mat。
dst：输出图像，需与输入图像具有相同的尺寸和深度，或者事先分配好内存。
code：转换代码，定义了源色彩空间到目标色彩空间的转换类型。
dstCn：目标图像的通道数，大多数情况下可以省略，默认值为0表示自动计算。
常见的色彩空间转换类型有如下几种。
1、RGB到GRAY。通常用于图像预处理，去除颜色信息，仅保留亮度信息。适用于对颜色不敏感的场景，比如：边缘检测、纹理分析等。
2、RGB到HSV。HSV色彩空间更接近人类对颜色的感知，常用于颜色分割、物体识别等任务。
3、RGB到YCrCb。YCrCb色彩空间源于YUV色彩空间，广泛应用于视频处理、图像压缩和肤色检测等领域。
实战解析
在下面的实战代码中，我们首先尝试读取图像文件。读取成功后，将其依次转换为三种不同的色彩空间表示形式：灰度、HSV、YCrCb。最后，我们通过cv::imshow显示了这些转换后的图像。
#include <opencv2/opencv.hpp>
using namespace cv;
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char** argv)
{
Mat srcImage = imread("OpenCV.png");
if(srcImage.empty())
{
cout << "Can not open or find the image" << endl;
return -1;
}
// BGR转GRAY
Mat grayImage;
cvtColor(srcImage, grayImage, COLOR_BGR2GRAY);
// BGR转HSV
Mat hsvImage;
cvtColor(srcImage, hsvImage, COLOR_BGR2HSV);
// BGR转YCrCb
Mat ycrcbImage;
cvtColor(srcImage, ycrcbImage, COLOR_BGR2YCrCb);
// 显示图像
namedWindow("Gray Image", WINDOW_NORMAL);
imshow("Gray Image", grayImage);
namedWindow("HSV Image", WINDOW_NORMAL);
imshow("HSV Image", hsvImage);
namedWindow("YCrCb Image", WINDOW_NORMAL);
imshow("YCrCb Image", ycrcbImage);
waitKey(0);
destroyAllWindows();
return 0;
}执行上面的代码，运行效果可参考下图。
