七、使用OpenCV徒手实现：RGB转HSI，并提取红色

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文章目录

1. RBG转HSI理论
2. RBG转HSI代码
3. HSI转RBG，提取红色
4. 效果

1. RBG转HSI理论

H：色调(Hue)；
S：饱和度(Saturation)；
I：亮度(Intensity)；
公式：
亮度：I=13(R+G+B)饱和度：S=I−3(R+G+B)[min⁡(R,G,B)]色调：H=arccos⁡{[(R−G)+(R−B)]/2[(R−G)2+(R−B)(G−B)]1/2}亮度：I = \frac { 1 } { 3 } ( R + G + B ) \\ 饱和度：S = I - \frac { 3 } { ( R + G + B ) } [ \min ( R , G , B ) ] \\ 色调：H = \arccos \left\{\frac { [ ( R - G ) + ( R - B ) ] / 2 } { \left[ ( R - G ) ^ { 2 } + ( R - B ) ( G - B ) \right] ^ { 1 / 2 } } \right\} 亮度：I=31(R+G+B)饱和度：S=I−(R+G+B)3[min(R,G,B)]色调：H=arccos{[(R−G)2+(R−B)(G−B)]1/2[(R−G)+(R−B)]/2}

2. RBG转HSI代码

#define H_RANGE_1                    25
#define H_RANGE_2                   300Mat srcImage = imread(SRC_IMAGE, 1);
imshow(WIMDOW_NAME, srcImage);
Mat img_HSI;
img_HSI.create(srcImage.rows, srcImage.cols, CV_8UC3);
Mat img_Out;
img_Out.create(srcImage.rows, srcImage.cols, CV_8UC3);//srcImage to img_HSI
for (int i = 0; i < srcImage.rows; i++) {for (int j = 0; j < srcImage.cols; j++) {double b = (double)srcImage.at<Vec3b>(i, j)[0] / 255;double g = (double)srcImage.at<Vec3b>(i, j)[1] / 255;double r = (double)srcImage.at<Vec3b>(i, j)[2] / 255;double H, S, I;double num = 0.5 * ((r - g) + (r - b));double den = sqrt((r - g) * (r - g) + (r - b) * (g - b));if (den == 0){H = 0;}else{double theta = acos(num / den);H = 360 * theta / (PI * 2);if (b > g){H = 360 - H;}}double minRGB = min(min(r, g), b);den = r + g + b;if (den == 0){S = 0;}else{S = 1 - 3.0 * minRGB / den;}I = den / 3.0;img_HSI.at<Vec3b>(i, j)[0] = H / 360 * 255;img_HSI.at<Vec3b>(i, j)[1] = S * 255;img_HSI.at<Vec3b>(i, j)[2] = I * 255;}
}
imshow("HSI", img_HSI);

3. HSI转RBG，提取红色

注意： 因为白色的色调也在红色范围，所以需要用饱和度来排除白色

//img_HSI to img_Out
for (int i = 0; i < srcImage.rows; i++) {for (int j = 0; j < srcImage.cols; j++) {double H = (double)img_HSI.at<Vec3b>(i, j)[0] / 255 * 360;double S = (double)img_HSI.at<Vec3b>(i, j)[1] / 255;double I = (double)img_HSI.at<Vec3b>(i, j)[2] / 255;double R = 0, G = 0, B = 0;if (H >= H_RANGE_1 && H < H_RANGE_2){H = 0;S = 0;I = 0;}if (S < 0.2) //用饱和度排除白色{H = 0;S = 0;I = 0;}if (H > 0 && H < 120){B = I * (1 - S);R = I * (1 + (S * cos(H * PI / 180)) / (cos((60 - H) * PI / 180)));G = 3 * I - (R + B);}else if (H >= 120 && H < 240){H = H - 120;R = I * (1 - S);G = I * (1 + (S * cos(H * PI / 180)) / (cos((60 - H) * PI / 180)));B = 3 * I - (R + G);}else if (H >= 240 && H < 360){H = H - 240;G = I * (1 - S);B = I * (1 + (S * cos(H * PI / 180)) / (cos((60 - H) * PI / 180)));R = 3 * I - (G + B);}img_Out.at<Vec3b>(i, j)[0] = B * 255;img_Out.at<Vec3b>(i, j)[1] = G * 255;img_Out.at<Vec3b>(i, j)[2] = R * 255;}
}
imshow("Out", img_Out);

4. 效果

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3. HSI转RBG，提取红色

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