数字图像处理领域中常见的几种色彩模式
在数字图像处理过程中，常见的几种色彩模式有RGB, HSL\HSV和YCbCr RGB: 通过对红(R), 绿(G), 蓝(B)三个颜色通道的变化和叠加来得到其它颜色，三个分量的范围都是[0, 255] HSL\HSV: 将RGB色彩模式中的点在圆柱坐标系中进行表述，分为色相(Hue), 饱和度(Saturation), 亮度(Lightness)\明度(Value)三个通道。色相(H)：色彩的基本属性，就是日常所说的颜色名称，如红色、黄色等，取值范围为[0, 360)；饱和度(S)：色彩的纯度，越高色彩越纯，低则逐渐变灰，取值范围[0, 100%]；明度(V)，亮度(L)：像素灰度值的强度，亮度越高则图像越发白，否则图像越黑，取值范围[0, 100%]； YCbCr: 一般我们所说的YUV都是指YCbCr，YCbCr 有许多取样格式，如 444，422，420等Y：明亮度，像素灰度值的强度；Cb：蓝色色度分量；Cr：红色色度分量；Cb和Cr代表的是色度，描述影像色彩和饱和度，用于指定像素的颜色 在数字图像处理中，选择合适的色彩模式往往能达到事半功倍的效果 此处以Android平台上操作图像的亮度，对比度和饱和度来进行说明，首先了解下三者的概念：亮度：像素灰度值的强度，亮度越高则图像越发白，否则图像越黑；饱和度：色彩的纯度，越高色彩越纯越亮，低则逐渐变灰变暗；对比度：图像中像素之间的差异，对比度越高图像细节越突出，反之细节不明显； 从上面的概念上来看，如果要操作图像的亮度和饱和度，在HSL\HSV色彩空间中进行是最方便的，直接操作相应的分量即可；而对比度的操作可以直接在RGB色彩空间中进行 在Android中，我们用ImageView显示一张图片
然后拿到ImageView内部的bitmap对象
(imageView.drawable as BitmapDrawable).bitmap从bitmap中获取RGB数据
fun fetchRgbaFromBitmap(bitmap: Bitmap): IntArray {
val buffer = ByteBuffer.allocate(bitmap.byteCount).order(ByteOrder.nativeOrder())
bitmap.copyPixelsToBuffer(buffer)
val rgbaBytes = buffer.array()
val rgba = IntArray(rgbaBytes.size)
val count = rgbaBytes.size / 4
for (i in 0 until count) {
rgba[i * 4] = rgbaBytes[i * 4].toInt() and 0xff // R
rgba[i * 4 + 1] = rgbaBytes[i * 4 + 1].toInt() and 0xff // G
rgba[i * 4 + 2] = rgbaBytes[i * 4 + 2].toInt() and 0xff // B
rgba[i * 4 + 3] = rgbaBytes[i * 4 + 3].toInt() and 0xff // A
}
return rgba
}
RGB色彩空间中调整对比度算法（调整对比度的算法很多，此处只是一个简单实现）：
- R，G，B分量除255做归一化处理；
- ((归一化的分量 - 0.5) * 饱和度系数 + 0.5) * 255；
核心代码: val count = originBitmapRgba!!.size / 4 for (i in 0 until count) { var r = originBitmapRgba!![i * 4] var g = originBitmapRgba!![i * 4 + 1] var b = originBitmapRgba!![i * 4 + 2] val a = originBitmapRgba!![i * 4 + 3] val cr = ((r / 255f) - 0.5f) * CONTRACT_RATIO val cg = ((g / 255f) - 0.5f) * CONTRACT_RATIO val cb = ((b / 255f) - 0.5f) * CONTRACT_RATIO r = ((cr + 0.5f) * 255f).toInt() g = ((cg + 0.5f) * 255f).toInt() b = ((cb + 0.5f) * 255f).toInt() val newColor = Color.rgb(Util.clamp(r, 0, 255), Util.clamp(g, 0, 255), Util.clamp(b, 0, 255)) ColorUtils.setAlphaComponent(newColor, a) tmpBitmapPixels!![i] = newColor } 对比度系数CONTRACT_RATIO为1.5的效果
对比度系数CONTRACT_RATIO为3的效果，可以看到图像细节更突出，画面更有层次感
亮度和饱和度的调节也可以在RGB色彩空间中应用相关算法进行，此处先将RGB转化到HSL色彩空间，然后根据系数对S分量和L分量进行增益即可 从RGB到HSL\HSV的转换算法如下(摘自百度百科)：
从HSL\HSV到RGB的转化算法，详情查看百度百科．．． Android中RGB和HSL的相互转化，SDK已经帮我们实现好了, ColorUtils#RGBToHSL:
/**
* Convert RGB components to HSL (hue-saturation-lightness).
* <ul>
* <li>outHsl[0] is Hue [0 .. 360)</li>
* <li>outHsl[1] is Saturation [0...1]</li>
* <li>outHsl[2] is Lightness [0...1]</li>
* </ul>
*
* @param r red component value [0..255]
* @param g green component value [0..255]
* @param b blue component value [0..255]
* @param outHsl 3-element array which holds the resulting HSL components
*/
public static void RGBToHSL(@IntRange(from = 0x0, to = 0xFF) int r,
@IntRange(from = 0x0, to = 0xFF) int g, @IntRange(from = 0x0, to = 0xFF) int b,
@NonNull float[] outHsl)ColorUtils#HSLToColor:/**
* Convert HSL (hue-saturation-lightness) components to a RGB color.
* <ul>
* <li>hsl[0] is Hue [0 .. 360)</li>
* <li>hsl[1] is Saturation [0...1]</li>
* <li>hsl[2] is Lightness [0...1]</li>
* </ul>
* If hsv values are out of range, they are pinned.
* @param hsl 3-element array which holds the input HSL components
* @return the resulting RGB color
*/
@ColorInt
public static int HSLToColor(@NonNull float[] hsl)调整饱和度核心代码：val count = originBitmapRgba!!.size / 4
for (i in 0 until count) {
val r = originBitmapRgba!![i * 4]
val g = originBitmapRgba!![i * 4 + 1]
val b = originBitmapRgba!![i * 4 + 2]
val a = originBitmapRgba!![i * 4 + 3]
ColorUtils.RGBToHSL(r, g, b, hsl)
val s = hsl[1] * SATURATION_RATIO
hsl[1] = Util.clamp(s,0f, 1f)
val newColor = ColorUtils.HSLToColor(hsl)
ColorUtils.setAlphaComponent(newColor, a)
tmpBitmapPixels!![i] = newColor
}饱和度系数SATURATION_RATIO为1.5的效果, 可以看到图像变亮变纯
饱和度系数SATURATION_RATIO为0.5的效果，可以看到图像变暗变灰
调整亮度核心代码：val count = originBitmapRgba!!.size / 4
for (i in 0 until count) {
val r = originBitmapRgba!![i * 4]
val g = originBitmapRgba!![i * 4 + 1]
val b = originBitmapRgba!![i * 4 + 2]
val a = originBitmapRgba!![i * 4 + 3]
ColorUtils.RGBToHSL(r, g, b, hsl)
hsl[2] = hsl[2] * LIGHTNESS_RATIO
val newColor = ColorUtils.HSLToColor(hsl)
ColorUtils.setAlphaComponent(newColor, a)
tmpBitmapPixels!![i] = newColor
}亮度系数LIGHTNESS_RATIO为1.5的效果, 可以看到图像整体发白
亮度系数LIGHTNESS_RATIO为0.5的效果，可以看到图像整体变黑了
DEMO
代码传送门：
https://github.com/sifutang/ImageProcess.git