顏色的概念
顏色 Colour
顏色是人類視覺系統(tǒng)用于度量一部分電磁波頻譜的方式。并且人類只能感受到很小的一部分。這部分大約在波長處于400納米~700納米之間。
當(dāng)多的電磁波我們是感知不來的，例如更小的紫外線和更長的紅外線。
也可以說，顏色是人眼對不同波長的電磁波的反應(yīng)。色彩有三個重要的屬性：
色相/色調(diào)（Hue）：
這個屬性能告訴我們這個顏色是否是紅色、綠色、黃色、藍(lán)色、紫色.... 改變一個色相給人的感覺要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于亮度、飽和度。它是彩色中最重要的屬性，決定色彩的本質(zhì)，它有物體反射光纖中占優(yōu)勢的波長來決定。
飽和度(Saturation):
又被稱為彩度、色彩濃度（Chroma），稱為色彩濃度很好理解，從色彩最大濃度到無色彩（黑白或灰）的程度。飽和度越高，顏色越深。它的深淺和白色的比列有關(guān)，白色比例越多，飽和度越低。
亮度(Brightness)
指的人感覺光的明暗程度，光的能量越大，亮度越大。
顏色空間 Color Space
用來描述顏色集合的確切組織構(gòu)成?？梢杂脕砗饬恳粋€特定設(shè)備的顏色能力。
顏色模式 Color Mode
色彩模型是指一個抽象的數(shù)學(xué)模型，用來描述顏色在數(shù)學(xué)上的表示，例如使用三元組表示顏色。
相關(guān)顏色模式
RGB
RGB色彩模型，使用紅、綠、藍(lán)三個色彩分量來表示顏色空間里的顏色。
RGB是一種加性顏色模型，他表示根據(jù)不同強(qiáng)度的紅光、綠光、藍(lán)光混合直射所產(chǎn)生的對人眼神經(jīng)的刺激度量。如果得到的結(jié)果和目標(biāo)色跟人的感覺相同，就可以認(rèn)為這個混合色（由三個顏色分量組成）與目標(biāo)色相同。
RGB模型可以說就是一個立方體模型，三個顏色組件可以看做是立體空間中對應(yīng)的X,Y,Z軸。
RGB下有很多的顏色空間，它們的區(qū)別就是選擇不同的主顏色：
sRGB: 由微軟和惠普1996年提出，一般用于顯示器、打印機(jī)和網(wǎng)絡(luò)，他的色域很小。
scRGB： 2003年 微軟推出的更大的顏色空間，擴(kuò)展了色域范圍。
AdobeRGB： 而 AdobeRGB 是 1998 年 Adobe 制定的色彩空間，它設(shè)計(jì)的一個要求就是要超過 sRGB 的色域,而且它是為了同時針對印刷和顯示器（也就是數(shù)字印刷）設(shè)計(jì)的，色域要求更大。
prophoto RGB： 由柯達(dá)提出的參考color space，基本包含了90%的CIE LAB色域，主要都是為了專業(yè)處理考慮的。
CIE RGB: CIE根據(jù)一大堆“人體實(shí)驗(yàn)”結(jié)果在1931年提出了第一個定量的將電磁學(xué)中可見光譜的“物理”顏色與人類視覺感知的顏色聯(lián)系起來的標(biāo)準(zhǔn)，包含了CIE 1931 RGB color space和CIE 1931 XYZ color space。
色域只是指某個對象能表示色彩范圍，而不同色彩空間的色域大多是根據(jù)色彩空間設(shè)計(jì)者的具體需求和應(yīng)用場景，人為決定的.
YUV
YUV模型是使用顏色的亮度（luminance ）和色彩（chrominance）來描述顏色。 亮度只有一個Y組件，代表顏色的亮度(brightness)信息，而色彩使用U和V來表示。
現(xiàn)在的數(shù)字視頻通常以 YUV 格式進(jìn)行編碼。早期的電視都是模擬電視，模擬電視最早是由黑色和白色，也就是只用Y分量來表示圖像。隨著彩色電視的出現(xiàn)，為了向后兼容，彩色電視采用顏色信號（U,V）與原有的亮度信號疊加，形成觀眾看到的彩色信息。
YUV 有一個更重要的優(yōu)勢。 用戶眼對色調(diào)變化比亮度變化更敏感。 因此，在不犧牲圖像質(zhì)量的情況下，圖像可以具有比亮度信息更少的色度信息. 所以YUV方式的編碼可以攜帶別RGB更少的色彩信息。
根據(jù)具體的編碼方式（獲取分量的方法），統(tǒng)一模型下又可細(xì)分為：Y'UV，YUV，YCbCr，YPbPr。
YCbCr：是在世界數(shù)字組織視頻標(biāo)準(zhǔn)研制過程中作為ITU - R BT.601 建議的一部分。相比 YUV， Cb 和 Cr 通道分別更向紅、藍(lán)偏移，而且通常進(jìn)行壓縮。YCbCr用于表示數(shù)字視頻信號，它是用的最廣泛的編碼格式，特別注意的是它是JPEG images and MPEG video 的編碼格式。
YPbPr：它用于分組模擬視頻(component analog video)。它來源于數(shù)字YCbCr信號，并作了gama校驗(yàn)。
CMYK
CMYK彩色印刷時采用的一種套色彩模式，它用青（C：Cyan ）、洋紅（品紅）（M：Magenta ）、黃（Y：Yellow ）、黑（K：blacK）四種色彩，混合疊加，形成所謂“全彩印刷”。
[CMYK模式]是減色模式，當(dāng)陽光照射到一個物體上時，這個物體將吸收一部分光線，并將剩下的光線進(jìn)行反射，反射的光線就是我們所看見的物體顏色的減色色彩模式。
（將三種不同的顏色墨水，滴在白色的紙上，通過反射吸收掉它們的混合，呈現(xiàn)給我們的新的顏色。）
缺點(diǎn)： CMYK模式是最佳的打印模式，但在圖像處理時，運(yùn)算速度慢：1. 在CMYK模式下工作，必須將CMYK模式轉(zhuǎn)變?yōu)轱@示器所使用的RGB模式。2、對于同樣的圖像，RGB模式只需要處理三個通道即可，而CMYK模式則需要處理四個。
The phenomenal colour spaces(現(xiàn)象色彩空間)
1666 Isaac Newton 發(fā)明了色相盤，用來表示顏色混合效果的圓盤.
他把太陽光經(jīng)過三棱鏡折射，然后投屏到白色屏幕桑，會顯示出一條像彩虹一樣美麗的光譜色帶。
他把太陽光譜中的顏色位置在一圈位置上表示出來，形成了牛頓色環(huán)，在牛頓色環(huán)中有七個顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫。
孟賽爾在牛頓色環(huán)的基礎(chǔ)上提出了孟塞爾色環(huán)，他把色相大致分為兩類：一類是典型色，紅（R）、黃 （Y）、綠 （G）、 藍(lán)（B）、 紫 （P），一共五種；再向它們中間插入中間色：黃紅 （YR）、黃綠 （GY）、藍(lán)綠 （BG）、藍(lán)紫 （PB）、紅紫 （RP），也是五種。這十種顏色構(gòu)成了基本色相。在基本色相中，又把每一種進(jìn)一步分解成10種，標(biāo)上號，從1標(biāo)到10。
色相環(huán)最大的作用，并不是把顏色一一羅列出來。而是直觀的把鄰近色和互補(bǔ)色有機(jī)結(jié)合到了一起。
這種色環(huán)有一個特點(diǎn)，忽略了顏色的亮度（brightness）屬性，而使用色相和飽和度來描述顏色。它是一種對人類來說最為自然的描述顏色的方法。
在此方法的基礎(chǔ)上，通過增加亮度屬性，形成了一個顏色模型家族：phenomenal colour spaces. 它們統(tǒng)一使用色相，飽和度，亮度來描述顏色。
HSL/HSI 顏色模型
HSI(hue、saturation、intensity) 使用色調(diào)、飽和度、強(qiáng)度來描述顏色，它由美國色彩學(xué)家孟塞爾（H.A.Munsell）于1915年提出的，反映了人的視覺系統(tǒng)感知彩色的方式。
HSI顏色模型的雙六棱錐表示，I是強(qiáng)度軸，色調(diào)H的角度范圍為[0，2π]，其中，純紅色的角度為0，純綠色的角度為2π/3，純藍(lán)色的角度為4π/3。飽和度S是顏色空間任一點(diǎn)距I軸的距離。當(dāng)然，若用圓表示RGB模型的投影，則HSI色度空間為雙圓錐3D表示。
HSI模型的建立基于兩個重要的事實(shí)： ① I分量與圖像的彩色信息無關(guān)；② H和S分量與人感受顏色的方式是緊密相聯(lián)的。這些特點(diǎn)使得HSI模型非常適合彩色特性檢測與分析。
上圖顯示了圓形的雙錐體HSI 模型，其中上半部分沒有畫出來。雙錐體軸線代表非彩色系列，即與亮度坐標(biāo)重合。垂直于軸線的平面表示彩色三角形。色調(diào)和飽和度用極坐標(biāo)形式表示，即夾角表示色調(diào)，徑向距離表示在一定色調(diào)下的飽和度。
HSL（ hue, saturation, lightness）模型與HSI模型相同，使用雙圓錐表示，L在這里表示lightness。
I與L的區(qū)別在于取值方式:
I: 簡單的數(shù)學(xué)平均值
L: 最大值于最小值的平均值
模型優(yōu)點(diǎn)
1.在處理彩色圖像時，可僅對I分量進(jìn)行處理，結(jié)果不改變原圖像中的彩色種類；
2.HSI模型完全反映了人感知顏色的基本屬性，與人感知顏色的結(jié)果一一對應(yīng)，因此，HSI模型被廣泛應(yīng)用于人的視覺系統(tǒng)感知演的的圖像表示]和處理系統(tǒng)中。
HSV (hue、saturation、value)
HSL顏色模型，使用三個顏色組件 hue (H), saturation (S) and luminance (L)來描述顏色。
HSL可以用雙圓錐來表示， The angle around the central axis represents the hue, the distance to the axis represents the saturation and position along the central axis represents the luminance.
HLV 顏色模型
HSV (hue、saturation、value)
HSV顏色空間是為了更好的數(shù)字化處理顏色而提出來的。在用戶必須選擇一個顏色應(yīng)用于特定圖形元素各種應(yīng)用環(huán)境中，經(jīng)常使用 HSV 色輪。在其中，色相表示為圓環(huán)；可以使用一個獨(dú)立的三角形來表示飽和度和明度。典型的，這個三角形的垂直軸指示飽和度，而水平軸表示明度。在這種方式下，選擇顏色可以首先在圓環(huán)中選擇色相，在從三角形中選擇想要的飽和度和明度。
HSV 色彩空間還可以表示為類似于上述圓錐體的圓柱體，色相沿著圓柱體的外圓周變化，飽和度沿著從橫截面的圓心的距離變化，明度沿著橫截面到底面和頂面的距離而變化。這種表示可能被認(rèn)為是 HSV 色彩空間的更精確的數(shù)學(xué)模型；但是在實(shí)際中可區(qū)分出的飽和度和色相的級別數(shù)目隨著明度接近黑色而減少
HSL 與HSV都可以表示為圓柱，但是它們還是由明顯的區(qū)別。HSL的中軸的兩端分別是黑和白,HSV只有黑，由于飽和度的定義，一定的白或一定的黑也是飽和。所以HSL表現(xiàn)為雙圓錐。HSV表現(xiàn)為圓錐。
Lab模型
Lab顏色模型是由CIE國際照明委員會制定的一種色彩模式。自然界中任何一點(diǎn)色都可以在Lab空間中表達(dá)出來，它的色彩空間比RGB空間還要大。另外，這種模式是以數(shù)字化方式來描述人的視覺感應(yīng)， 與設(shè)備無關(guān)，所以它彌補(bǔ)了RGB和CMYK模式必須依賴于設(shè)備色彩特性的不足。由于Lab的色彩空間要比RGB模式和CMYK模式的色彩空間大。這就意味著RGB以及CMYK所能描述的色彩信息在Lab空間中都能 得以影射。Lab顏色模型取坐標(biāo)Lab，其中L亮度；a的正數(shù)代表紅色，負(fù)端代表綠色；b的正數(shù)代表黃色， 負(fù)端代表蘭色。
