16、色彩空间模型详解

色彩空间模型详解

1. CIE RGB 色彩模型

1.1 色彩视觉基础

现代色度学理论应用于图像处理任务时，其基本假设是色彩视觉的初始基础在于视网膜中三类感光锥体的不同激发。这三类锥体分别对应红色、绿色和蓝色受体，它们定义了一个三色空间，其基色为可见光谱短、中、高部分的纯色。

1.2 加法重现原理

由于光的线性性质和叠加原理，混合色是基色及其混合比例的函数。在整个分析过程中，只需知道基色的三刺激值，而无需知道基色本身，这一原理称为加法重现。如今的图像和视频设备采用了这一原理，例如红色、绿色和蓝色光束的光谱在投影屏幕表面物理相加。直接视图彩色阴极射线管（CRT）也利用加法重现，其屏幕由产生红、绿、蓝光的小点组成，从远处观看时，这些小点的光谱在观察者的视网膜中相加。通过红、绿、蓝三种基色的加法重现，可以再现大量的颜色，且混合色完全由这三种基色决定。

1.3 RGB 色彩空间

目前使用的视频投影仪和彩色 CRT 采用的色彩空间统称为 RGB，它基于红、绿、蓝基色和一个白色参考点。要唯一指定一个基于三种基色的色彩空间，需要指定每种基色的色度值和白色参考点。由 RGB 基色混合而成的色域在 (x, y) 色度图中由一个三角形表示，其顶点为基色的色度（麦克斯韦三角形）。

在红、绿、蓝系统中，生成的色彩实体是每个基色生成空间的有界子集。通过在每个基色轴上使用适当的比例，可以对空间进行归一化，使最大值为 1。因此，RGB 色彩实体是一个立方体，称为 RGB 立方体。立方体的原点 (0, 0, 0) 对应黑色，坐标为 (1, 1, 1) 的点对应系统的最亮白色。

在图像处理、计算机图形学