【RGB=HSI】单片机控制RGB单灯与HSI互转算法

最新推荐文章于 2024-05-13 08:20:31 发布
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分类专栏： 单片机 文章标签： 单片机 嵌入式硬件 c语言 算法
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本文记录了作者在单片机项目中实现RGB补光灯控制时，遇到的HSI颜色模型转换问题。通过自行推算得出HSI转RGB函数，并在大佬帮助下优化了RGB转HSI的算法。介绍了HSI模型的H（色调）、S（饱和度）、I（强度）三个参数。代码实现采用C语言，注意到了浮点数处理和精度问题，欢迎探讨优化方案。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

最近在做一个RGB补光灯的小玩意儿，项目上有一个OLED屏幕显示当前灯光的HSI参数，对于HSI我是完全陌生的，由于时间紧任务重，我也没想过去百度一下HSI是个啥，直接拿着样品测试了一组参数，自己去演算了一个HSI转RGB的函数，虽然花了不少时间，还存在一点误差，误差主要是范围的问题，RGB的范围应该是0-255，我演算的时候为了方便计算将范围设置为0-100，最终结果算是好的吧。

但是在RGB转HSI的时候，已经没有时间去推算了，这才想起来去请教身边的一位大佬，这才知道HSI颜色模型是个啥，还给我普及了这个互转算法，拿来给我优化使用，在这记录一下优化后C语言写法，随便参考一下百科对HSI的介绍，加深理解。

HSI〔Hue-Saturation-Intensity(Lightness),HSI或HSL〕颜色模型用H、S、I三参数描述颜色特性，其中H定义颜色的频率，称为色调；S表示颜色的深浅程度，称为饱和度；I表示强度或亮度。

HSI 颜色模型中的H 分量是确定颜色的主要因素，当它发生变化时色调值也将变化；S 分量越大（接近1），颜色越纯，S 分量越小（接近0），颜色越接近纯灰色

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1，明度仅与图像的最多颜色成分和最少的颜色成分的总量有关。明度越高，图像越趋于明亮的白色。 2，饱和度与图像的最多颜色成分和最少的颜色成分的差量有关。饱和度越小，图像越趋于灰度图像。饱和度越大，图像越鲜艳，给人的感觉是彩色的。 3，色调决定了人对图像的不同的颜色感受。 4，H分成0～6区域。RGB颜色空间是一个立方体而HSL颜色空间是两个六角形锥体，其中的L是RGB立方体的主对角线
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RGB格式图像转HSI图像
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色调表示颜色的种类或类别，对应于我们常说的颜色名称，如红色、绿色、蓝色等。H的取值范围通常是0到360度，其中0和360度对应于红色，120度对应于绿色，240度对应于蓝色，以此类推。饱和度的取值范围通常是0到1，其中0表示灰度图像，而1表示全彩饱和图像。考虑右侧一幅500×500的RGB图像，图像中的方块是完全饱和的红色、绿色和蓝色，并且每种颜色都处在最大亮度。色调灰度图像的四个部分灰度值是不一样的，红色的能量最低，绿色分量的能量其次，蓝色分量的能量最高。饱和度分量是完全饱和的，因此s分量的图片为白色。
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用 Lua 语言开发物联网 IoT 硬件
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基于 FlexLua 低代码单片机技术，脱离复杂单片机C语言开发正逐渐成为一种快速高效的 IoT 硬件开发方式。即使新手不懂单片机开发也可很快很容易用FlexLua零门槛开发各种 IoT 硬件，更多教程请参考 FlexLua 官网。
function rgb = hsi2rgb(hsi)
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hsi2rgb函数是一个将色度-饱和度-亮度(Hue Saturation Intensity)颜色空间转换为红绿蓝(RGB)颜色空间的工具，在图像处理和色彩管理中常用于颜色空间变换。HSI色彩模型是一种非线性的表示法，其中H代表色调（0到360度），S代表饱和度（0%到100%），I代表亮度（0%到100%）。而RGB模型则是线性三原色系统。 这个函数的基本原理是通过计算和插值来确定对应于给定HSI值的RGB分量。具体的步骤可能会涉及查找HSV到RGB的转换矩阵，然后应用公式进行转换。然而，详细的数学公式会比较复杂，通常包括三角函数和一些特定的颜色映射规则。 在这里，由于这是一个技术性的转换过程，直接给出代码可能较长，但大体步骤可以概括为： 1. 将HSI色调转化为弧度（0到2π） 2. 计算对应的RGB比例 3. 根据饱和度调整RGB的中间值 4. 应用亮度值 如果你需要实现这样的转换，网上有许多现成的代码库或者算法可供参考，例如Python的PIL库就有内置的HSI to RGB转换方法。以下是伪代码的一个示例： ```python function rgb = hsi2rgb(h, s, i): if s == 0: # 饱和度为零，直接返回灰度 r = g = b = i * 255 else: h_prime = (h * 6) % 360 p = i * (1 - s) q = i * (1 - s * h_prime / 60) t = i * (1 - s * (60 - h_prime) / 60) if h_prime < 60: r, g, b = i, q, p elif h_prime < 120: r, g, b = q, i, p elif h_prime < 180: r, g, b = p, i, q elif h_prime < 240: r, g, b = p, q, i elif h_prime < 300: r, g, b = q, p, i else: r, g, b = i, p, q r, g, b = map(lambda x: x + (i - p) * s, [r, g, b]) # 转换为0-255范围并取整 r, g, b = int(r * 255), int(g * 255), int(b * 255) return [r, g, b] ```
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