VC编程实现色彩空间RGB与XYZ相互转换

VC编程实现色彩空间RGB与XYZ相互转换

使 用过PhotoShop软件的朋友对色彩空间应该不会感到陌生，在PhotoShop中经常使用有RGB(红色、绿色、蓝色)、CMYK(青色、洋红、黄 色、黑色)、HSB(色相、饱和度、亮度)和Lab4中色彩空间。本文将介绍其具体的算法，并通过VC编程实现，本系列程序均在Win7+VS2008测试通过，并且和PS3的结果一致。

由于公式比较繁琐，代码比较复杂，所以关于VC编程实现色彩空间的转换将分成多篇文章介绍。RGB色彩空间与LAB色彩空间之间的转换通常需要XYZ色彩空间过渡完成，本文主要介绍RGB与XYZ色彩空间之间的相互转换原理和具体实现，首先介绍rgb色彩空间转换成XYZ色彩空间的理论计算公式和VC源代码，然后介绍XYZ转换成rgb色彩空间的计算公式和源代码。

1.色彩空间rgb转XYZ(r:0-255,g:0-255,b:0-255)

1.1. 理论公式

首先将rgb转换成RGB：

其中，gamma函数是r、g、b的gamma变换，gamma 2.2函数如下：

其中：

1.2. VC实例代码：

示例：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

static double M[]={    0.436052025,    0.385081593,    0.143087414,                     0.222491598,    0.716886060,    0.060621486,                     0.013929122,    0.097097002,    0.714185470}; static CMatrix matrixM(3,3,M); // M矩阵的逆矩阵 static CMatrix inv_matrixM=matrixM.inv(); // gamma 2.2 // Gamma校正函数 double CColorUtility::gamma(double x){     if(x>0.04045)         x=pow((x+0.055)/1.055,2.4);     else         x=x/12.92;     return x; } // CIE RGB转XYZ bool CColorUtility::_cie_rgb2xyz(const int rgb[3],double (&xyz)[3]){     double RGB[]={rgb[0]/255.0,rgb[1]/255.0,rgb[2]/255.0};       RGB[0]=gamma(RGB[0]);     RGB[1]=gamma(RGB[1]);     RGB[2]=gamma(RGB[2]);       xyz[0]=100.0*(matrixM[1][1]*RGB[0]+matrixM[1][2]*RGB[1]+matrixM[1][3]*RGB[2]);     xyz[1]=100.0*(matrixM[2][1]*RGB[0]+matrixM[2][2]*RGB[1]+matrixM[2][3]*RGB[2]);     xyz[2]=100.0*(matrixM[3][1]*RGB[0]+matrixM[3][2]*RGB[1]+matrixM[3][3]*RGB[2]);       return true; }

到此，便使用VC编程实现了色彩空间RGB到XYZ的转换，下面我们来看看其逆变换，即XYZ转RGB的具体理论和实现：

2.色彩空间XYZ转rgb(r:0-255,g:0-255,b:0-255)

2.1. 理论公式

其中r_gamma为R、G、B的gamma逆变换，gamma 2.2的逆变换函数如下：

2.2. VC实例源码

示例：

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// gamma 2.2 // Gamma校正函数的反函数 double CColorUtility::r_gamma(double x){     if(x>pow((0.04045+0.055)/1.055,2.4))         x=1.055*pow(x,1.0/2.4)-0.055;     else         x=12.92*x;         return x; } //XYZ转lab bool CColorUtility::_cie_xyz2rgb(const double xyz[3],int (&rgb)[3]){     double XYZ[]={0.0,0.0,0.0};       XYZ[0]=(inv_matrixM[1][1]*xyz[0]+inv_matrixM[1][2]*xyz[1]+inv_matrixM[1][3]*xyz[2])/100.0;     XYZ[1]=(inv_matrixM[2][1]*xyz[0]+inv_matrixM[2][2]*xyz[1]+inv_matrixM[2][3]*xyz[2])/100.0;     XYZ[2]=(inv_matrixM[3][1]*xyz[0]+inv_matrixM[3][2]*xyz[1]+inv_matrixM[3][3]*xyz[2])/100.0;       XYZ[0]=r_gamma(XYZ[0])>0?r_gamma(XYZ[0])*255:0;     XYZ[1]=r_gamma(XYZ[1])>0?r_gamma(XYZ[1])*255:0;     XYZ[2]=r_gamma(XYZ[2])>0?r_gamma(XYZ[2])*255:0;       rgb[0]=XYZ[0]<255?int(XYZ[0]+0.5):255;     rgb[1]=XYZ[1]<255?int(XYZ[1]+0.5):255;     rgb[2]=XYZ[2]<255?int(XYZ[2]+0.5):255;       return true; }

其中，inv_matrixM为M矩阵的逆矩阵。到此，便使用VC编程实现了色彩空间XYZ到rgb的转换，本文介绍了XYZ色彩空间与rgb色彩空间的正变换和逆变换，为方便读者理解，给出了具体的计算公式和实际源码。VC图形图像处理编程博大精深，有任何建议欢迎留言讨论，后续文章我们将继续介绍VC编程实现其它色彩空间之间的相互转换。