数字图像处理实战之彩色空间转换原创

嘿。下午好呀，各位。铁子们，欢迎大家来看我的直播。大家可以听到我说话吗？可以听到我的声音吗？呃，因为这个这节实验课涉及到内容比较多，还有因为我个人原因，这个录制的时候那个时间比较长，然后有半个多小时，正好那会儿轮我的时候就赶中午了，所以就是可能会影响到大家的，嗯，吃饭还有休息，所以就是呃，还得占用大家下午的上课时间。

感觉挺不好意思的。啊，那么人还没有到齐，在这节课讲课以前呢，啊，先给大家就是简单做一个这节实验课的一个引导吧。就是这节实验课，咱们主要讲授的是啊，就是呃，彩色空间的转换，主要是由三原色RGB，像这个呃，青阳红黄CMY，还有色调饱和度，亮度SI。亮度色调y iqy UV以及YCBCR，哎，这五种彩色空间之间的相互转化，就是RGB向后面这五种彩色空间相互转化，一共就是一一共就是呃，二乘以五就是十种。

十种相互转化，而且就是呃，这节实验课主要是为了给大家以美的享受啊，特意精心选取了我的这个桌面背景图作为这个原始图像。给大家做一个这个，呃，空间上的变换。那么除此之外呢，还有两个拓展点，拓展一就是对多图的处理，因为咱们之前对的是这个单一图像，然后一变换进行了处理，那么如何在同一个程序中对多副图像同时进行处理呢？这是拓展点一所涉及到的内容。那么拓展点二。拓展点二就是呃，对于视频的一个处理，前面都是对图像做处理，对视频是否能进行处理，如何处理呢？这是拓展点二所涉及到的内容。呃，那么视频如何来源呢？就一个字，爬，所以对这个爬的过程要有一个简单的设计。呃，讲到这儿，不知道大家有没有对这个视频这个实验有点期待呢？

反正我是觉得挺有意思的，那么人到的差不多了，给大家先放视频吧。谢谢老师，谢谢各位，谢谢大家。Hello，大家好，欢迎大家来到荣仔Python小课堂，那么今天主要为大家讲解的是如何使用Python程序来实现。数字图像处理中的彩色空间转换。那么在这一讲呢，主要从下面四个方面为大家分别讲述，首先是实验名称，然后是实验目的，第三，实验代码，第四，实验总结。下面我们看第一部分实验名称。这节实验课的名称叫passion，实现彩色空间转换。

接下来是实验目的，实验目的这里有3.1、理解并掌握彩色空间变换的具体内容，二、掌握Python实现五种彩色空间相互转换的方式，三。在此基础上能对多图及视频做相应处理。第三点是拓展点。那么下一面是实验代码，在实验代码部分，将对五种彩色空间的相互转换做详细的解释。首先来看，第一个是RGB转CMY。我们来看这个Python代码。在这一部分。

右边这个是它的公式。那么首先呢，这一句，这是对RGB3通道进行分离。然后归一化。然后用一分别减去2GB，最后再把三通道进行合并，输出这个结果。这一句是读取这个呃，图片文件，然后对图片文件进行这个。这个这个。嗯，函数的这这个操作，然后呃，因为这前面归一化了，所以这里如果输出的话，还得再乘以255。然后对这个，呃。得出的图片呢，进行一个。保存以及展示。

下面运行一下，看一下效果。好，左边这个这就是原图，右边这个这是CMY空间上的图。而且已经把这个C这个图已经保存到F盘下的这个文件里头。以便下面的CMY转RGB的时候再转回去。那么知道了这个RGB转CMY，下面我们实现一下CMY转RGB，从这个公式可以直接推导出，哎，把这个右边这一项移到左边左，把左边这一项移到右边，就可以实现这个CMY转RGB。同样把这个公式截取出来。我们来看一下它的代码。

CMY转RGB是这个。看一下和上面一样，就是中间的这一部分不一样，这一部分也就是把呃，上面这个。一减RGB换成一减CMY。然后运行一下这个图片，图片就是。这个图片就是上一步转化成的，呃，这个CMY图片。这个是转化以后的效果，又回到了原图。那么上面这两个就是RGB转CMY，以及CMY转RGB的。实验代码。接下来我们看一下RGB转SSHSI和HSI转RGB，这里也已经给出了。

公式。同样截取，我们来看一下。这个代码部分。具体在这个位置。同样，这里也和上面一样，就不多说了，这里主要说一下这个公式的实现。首先呢，是对这个得到的这个图像呢，对这个长和宽做一下提取，然后把这个RGB3个通道进行分离，分离以后进行归一化，归一化之后呢。哎，这个归一化，归一化之后算一下这个，呃。西塔西塔，然后分子是这个nu是不是。1/2R减GR减G，然后R减B。分母呢是二倍根号下，所以这个开方，开方里面是R减G的平方，R减G的平方加上R减B。

然后乘以G减B。分子除以分母，再除以呃，再再取一个这个呃2COS。是吧，然后就算出这个西塔，那么根据这个西塔呢，啊，因为这里，因为这个啊，咱们算这个处于分母，分母的话得你你得这个，呃，考虑它分母为零的情况，如果不考虑它会报错的。所以在这一部分呢，哎，就是当等于分母等于零的时候，这个H等于零。然后。看这个H，这现在这个算的是H，然后在B小于等于G的时候，H等于西塔。记。啊，小于这个B的时候，然后是这个公式，然后那么下面呢。就是算的是S啊，同样，然后把这个公式写进去，就是这一部分，那么I也就是这一部分。

然后呃，再把这个，因为前面这个是呃归一化，所以后面呢。要扩充到二五一方面显示。这就是这个代码，我们运行一下，看一下效果。好，这个是右边这个是原图，左边这个是咱们作为这个HSI空间下的图像变换后的图像。把它注释掉。这个变化后的图像，我们在这里也已经保存到F盘下的这个文件中了啊，以便下面对这个呃，再转换回去，再转换回去，那么。

这里也给出了HSI转到RGB空间下的。公式啊，我们按照这个公式继续看一下它的代码。这一部分。那么在这一部分中呢，其他都一样，就是中间的这个公式不一样，这个也就是分成了在呃，零度到120度之间的话，哎，是这个公式B是吧？是I乘以一减S。然后R是这个公式。G是这个公式，同样的在120到240度之间，以及240度到360度之间是这个公式，其他都一样都不变，先前面也是先进行这个归一化，后面然后对通道这个进行扩充啊，一方面显示，那么我们运行一下看一下效果。

好。左边这个这是。哎，上一步得到的，呃。这个。HSI图像，HSI图像，然后在这个代码里面，它作为原图像，那么右边这个就是它转化后的图像，就是咱们原本的那个图像。这是这一部分的代码。那么下面是这个RGB转YIQ，以及YIQ又转回RGB，这里我实现了这个在Python代码下实现了，呃，2GB转YQ以及YQ转2GB，但是不知道因为什么原因它这个转不回去，所以我在这个MATLAB中实现，给大家看一下这个吧。

然后。我们还跟前面一样，把这个。公式提取出来看一下。My lab。然后2GB转 YIQ2gB转YIQ的时候，首先呢是对文件进行读取，然后呢对三通道进行分离，分离以后来进行这个矩阵分别啊，左矩阵乘以右矩阵，然后写成这一个形式，然后把这个图像输出，我们运行一下，看一下效果。哎，左边这个就是原图像，右边这个就是咱们通过呃变换，然后得到的YQ图像。

同样把右边那个图像进行保存，保存之后，然后再进行YQ转化回RGB。IQ转化成RGB，也就是中间这个矩阵进行一下变化，其他也没有变化，所以我们只需要把这个RGB转YIQ的这一个部分的。哎，这个数值变化一下就可以了，那么我们看一下效果，看一下是否是。回到了原图像啊，回到了二级B图像。那么左边这个就是我们上一步得到的YQ图像，在这个程序中呢，它作为原始图像，右边这个是通过代码实现的，又又转换回RGB图像。这是这一部分，那么下一部分我们介绍一下这个RGB图像转化成。Yu UV图像。这里也已经给出了实现的。

代码。和前面一样，实际上就是中间的这个数值发生了一下变化。那么在这里我们看一下RGB转YUV。这是这一部分代码。那么我们首先把这个作为啊左矩阵，然后给它列出来，然后呃，这个同样进行这个分离，啊RGB进行分离，然后呃左矩阵，这个左矩阵乘以右矩阵。那么这一步这个copy重copy了一份，然后对这个copy的重重新，哎，复制的这一份进行，呃操作是因为如果不进行这一步的话，那么原图像会被覆盖。原图像会被覆盖，所以要进行这一步。

这个程序其实很简单的，给大家再运行一下，看一下效果。好好，这里忘说了，这个open CV库，它自己就提供了一个从RGB转向YUV的这个呃，函数。啊，然后就是这一句实现的，那么。这个是原始图像，这个是通过open CV库得到YUV图像，这个是自己写的啊，这个然后得到VV图像，大家可以看到实际上差别还是很大的。那么我们对这个open CV库得到的。Yu UV图像进行保存啊进行保存，然后我们再通过。这个实际上就是和这个就是左矩阵的数字不一样啊，然后就不多说了，直接给大家看一下代码。

运行一下。就是这个位置和这个位置不一样，其他地方都一样。好，这个就是我们上一步得到的这个YUV图像是吧，然后呃。然后这个是通过open CV库提供的。啊，函数，然后实现的。图像复原，复原回RGB，然后这个是通过自己写的那个程序啊，那个函数，然后实现。这是这个代码，然后下边的话就是。最后一个。最后一对RGB转YCBCR，以及YCBCR转成RGB，那么这里也给出了公式，我们就通过公式再来看一下啊相应的代码。

RGB转YCBCR。呃，这个主函数其实还是一样的，就是这个中间的公式，实际上每个都是中间的公式不一样，头和尾导入的库和尾基本上都是一样的啊，那么。我们看一下这个就是呃，左边它加了一个这个也算列向量啊，然后我们把这个列向量写出来，然后右边的话，这个RGB这三个。哎，通道的这个向量，那么呃，然后把它当成这个矩阵，然后左边的话呢，这个就是它的左矩阵啊，RGB就相当于是右矩阵，然后左矩阵右矩阵，哎左呃，这个是左矩阵，然后这个是单独的这个。

一个列列列的这个矩阵啊，然后呃，在这个位置啊，我们进行这个左矩阵乘以右矩阵，就实现的是这一部分，然后再加上这个十六幺二八幺二八，然后就实现了由RGB转YCBCR。我运行一下，看一下效果。在这里，我们把这个转化成的YCBCR图像也保存到F盘下的这个图片文件中。这个右边这个图像啊，这是原图像，那么左边这个图像就是。通过这个程序转化后的YCBCR空间图像。那么把这个左边那个图像啊，刚刚说了保存了，保存以后呢，然后再进行下一步，下一步也是就是这个啊，公式不一样啊，我们再把这个公式截取出来看一下。

这个。还有公式不一样啊，左边这个左矩阵呢，然后我们写出来，哎，右边这个是个呃，YCBCR矩阵减去十六幺二八幺二八矩阵，那么把十六幺二八幺二八矩阵解出来，那么这个啊，就是实线的右边这一项等号右边这一项，然后我们分开了啊，就是左边这个乘以YCBCR减去左边这个。乘以啊，这不是后面这个吗？十六幺二八幺二八，哎，我们在这已经定义了16128128SHIFT这个啊。哎，然后这个把它的返回，然后呢，预习一下。

那么右边这个图像啊，就是哎，这个这个程序中的原图，左边这个就是转化后的，由YCBCR图像转化后的。RGB图像又回到了原图。那么至此，五个空间之间，这个五个空间彩色图像之间的转换也就到此结束了。那么以上分别讲述完之后，下面就进入了拓展部分，首先拓展一是进行多图的一个呃统一的一个变化，那么前面都是对单一图片进行了这个呃分别的。

这个转换啊，空间上的转换，那么如何在一个程序中实现对多幅图像的统一转换呢？那么我们来看一下。在这里呢，就是啊，主要以。这个RGB转CMY给大家演示一下，大家有兴趣可以把下面的分别进行演示，我们CTRLC复制之后呢，在这个下面。重新粘贴一下，然后。如何变化呢？呃，我们在这个。之前啊已经啊对嗯，这个图片进行了保存，那么啊首先啊是呃，我先要对这三幅图片012F盘下面的012这三副图片进行一个呃，在一个程序中进行转换，那么怎么实现呢？很简单，就用。

这个for循环啊，依次实现就行，那么我们来写一下for IE range，然后一共有三幅图片是吧，012，然后。循环一下。然后进行一下这个缩进。进行一下缩进，那么为什么不进行这两个缩进，那么如果把这两个也一起缩进到后面以后，它只循环一下，然后就把这个窗口关闭了，所以就实现不了三幅图片同时来进行这个循环的效果，那么呃，下面我们得把这个也改一下。然后这是点format。然后对输出的图片的这个名字啊，也进行一下改变。

与前面一样啊点儿。这样就应该差不多了，那么我们来运行一下。好，那么也就是这个。哦，我就说怎么图片不一样。这里。我用的是E盘的。那么这里改一下。刚刚是F盘。OK。那么这是这个。D0啊，编号为零的这个图片，左边这个是原图片，右边这个是它转化后的CMY图片。那么第二个就是我这个桌面背景。

这个。左边这个是它的原图，右边这个是CMY图，那么第三个是从网上找一个风景画，右边这个是原图，左边这个是变化后的CMY图。好，那么这个就是对多图。这个拓展啊，进行了一下这个代码实现。那么下面进行这个拓展二，拓展二是对视频进行彩色空间转换。那么如何转换呢？与前面这个类似啊，我们把这个。复制过来。重新粘贴一下。然后我们就在对这个程序啊，进行这个变换。对视频进行变换，我们变换哪一部分呢？首先啊，我们要对这个视频进行一个。

什么呀？对视频进行一个读取，读取视频啊，用到了这个open CV库里面的。Video capture方法。哎，这里填上。这里填的是这个视频的名称啊，我们一会儿再来说这个视频的事情，那么下面呢，呃，对这个视频进行一个读取之后呢，然后把这个视频就转化到上面这个函数中进行一个实现。啊，我们把这个转化后的视频，我们附一个值赋给这个video吧。然后呢，下面对这个，呃。

Video，然后进行上面这个。这个函数的变化啊，我们把这个video传入进来，传入进来。哎，就可以了，插入进来实现这个就可以了，那么我们主要是对这个函数进行一个变换。那么首先这里是video。因为是图片嘛，图片，呃，因为是视频嘛，视频，然后它是有多帧的，那么所以就是无限循环吧。所以这里填这个well true。然后。这个进行一下缩进。缩进之后呢，首先我们对这个图片啊进行一下啊这个读取。

读取图片的帧率以及。这个原原图是吧，哎，这个video。Video。然后我们把这个传给，把它的帧率传给这个right，然后把这个原视频呢传给frame。OK，那么进行完这一步以后呢，如果哎下面进行一个语句判断，为什么要进行语句判断，就是哎什么时候结束这个程序什么时候结束呢？就是他当他这个帧理结束的时候，哎没有的时候，然后就结束，当他有这个帧率还在，这个视频还在播放的时候，那么我们就还继续。啊，对这个视频进行一个啊，每一帧进行一个处理，所以我们这里用到了这个if else1句，那么if如果那个没有啊，这个帧率的时候。

然后我们就跳出这个啊处。哎，就结束这个程序的执行，那么否则的话呢。否则的话，哎，我们就对每一帧的图像进行一个处理处理，还有是依照这个二级B转CY这个。哎，核心代码进行一个呃转换，那么转换以后，我们把这个得到的这个结果啊。得到这个结果，然后进行一个啊展示。然后我们用这个C2。这个。IAM show这个方法是吧，然后呃，这里输出图像的标题。

我们起个什么呀，VI Du吧，简单一点，VI Du，然后呃，这个。这是一个我们把原图像啊，首先把原图，呃，原原视频，原视频进行一个展示，视频进行一个展示，那么接下来呢，哎，就是对我们把这个。转化后的这个结果result进行一个展示。那么这个就是c my c my video。然后result。是吧，然后把这个展示展示之后呢。哎。让他的这个呃，刷新的速度。啊，用这个。

CV2点。Wait k。速度就是它的这个帧率。那么这个。视频啊情况下的这个啊，2GB转CY就已经实现好了，那么我们运行一下看一下，哎，这个啊，这个视频还没有传入，那么视频怎么获取呢。一个字，啪。那么在这里简单给大家说一下这个。视频吧。我们在这里呢，主要爬取的是六间房啊这个。我们拍一些小姐姐视频。那么在这个小视频里头呢？我们发现啊，我也不知道为什么这里全是女的。全是漂亮小姐姐，那么我们就把这个视频爬取下来，然后。对这个视频呢，来进行一个RGB转CMY的处理。

那好，接下来首先给大家看一下这个程序。啊，这个首先呢，爬虫程序的话，首先是导入库，导入request库，Jason库以及re库，Request库呢是啊排on爬虫常用的一个库，Jason库呢是把Jason这个数据转换成pythson来能够解析的一个数据，而一库呢是对字符串进行处理，那么首先定义一个函数用于替换非法字符，因为我们后面在这个呃呃，这个这个视频保存文件保存的时候啊，需要这个视频文件的啊，原视频文件的这个题目啊，如果在这个情况下呢，如果这个题目中有冒号，星号，问号等等这个符号的时候呢。它就可能会报错，那么为了防止报错啊，我们首先呢，哎，呃，定义一个函数啊，用于替换这个非法字符。

那么接下来就进入核心的爬取过程，爬取呢，首先呢，获取URL地址以及hand参数，那么这个参数以及地址怎么确定呢？来我们看一下这个页面，这个页面像这个呃页面的话。我们进行到这个页面底端，然后自动加载到下一页数据，这种动态加载的方式啊，我们就是在这个F12键。在F12键这个network数据包里面的这个XHR里面找啊像这种，那我们重新加载一下，我们看一下这是第一页数据，那么加载到第二页动态，加载到第二页数据的时候，第二个数据包，那么加载到第三页数据，第三个数据包，第四个数据包啊依次往下，那么呃，我们刚刚所说的URL地址在哪个地方呢？URL地址就在这个handles参数里面的request URL里面，哎，以及后边的这个handle参数在哪呢？在这个URL agent里面，前面这个部分是你电脑的信息，后面这个是谷歌浏览器的内核啊。

那么还有一个需要大家注意的是什么呢？呃，这个，呃，第一个文，那这个数据包，第二个数据包，第三个数据包，第四个数据包，它们区别是什么？大家看这个位置，第四页啊这是四，第三页这是三，第二页这是二，哎第一页这里是一，那么我们通过这个规律就可以排取多页的哎数据。那么就是在这个位置，然后呢，通过呃，接下来呢，通过这个request库来模拟浏览器发送URL地址的这个请求。然后下面一步一步进行操作，这里写的比较详细，这里就不再赘述了，那么最后呢，是对爬取到的视频做一个保存，保存到F盘下的beautiful girl video这个文件夹里，然后呢，这个每个视频文件以视频的。

这个呃，原视频的名称以及原视频作者来进行命名。那么我们运行一下。正在爬取第一页啊，这个视频啊，正在下载第一个视频。因为网速比较慢，可能大家得稍等一会儿。那么第一个视频下载完毕，第二个视频，哎，现在正在下载第三个视频。啊，它在慢慢下载，具体下载到这个F盘的。这个文件夹里还这不是刚刚下载的这三个视频，那么正在下第四个视频。哎，因为这个视频较多，这个网速较慢，所以就不下载了这个啊，程序到时候会给到大家。

那么大家运行以后自己存到自己U盘啊，没事儿干的时候慢慢看好吧，那么接下来啊，我们爬取这个视频就是为了对视频进行这个空间上的处理，所以我们假设对第一个视频进行处理的话，我们在这个。呃，首先对它重命名一下，重命名一下，命名成哎，Video命名成video。然后通过这个属性啊。把他的视频地址复制过来。复制到哎，我们刚刚写的程序的这个部分。粘贴过来，然后。啊，避免这个转移啊，前面加一个二，我们运行一下看一下效果。哎，好，这就是这个视频的运行效果，那么左边就是刚刚爬取到的视频啊，右边这个就是在啊CMY空间下的这个转换后的视频。

那么这个程序什么时候结束呢？这个程序啊，就要等到这个视频播放完以后，它真的没有的时候，自动就结束，自动就退出啊，窗口就自动会关闭。好，那么这个视频结束啊，这个程序也就随之结束了，好，那么这这个就是实现的视频格式下的，哎，RGB空间转CMY空间。

好，那么以上呢，就是对多图以及视频啊两个方面进行了一下拓展。那么进入第四部分，第四部分就是对这个实验的总结，那么我们从对单一图片进行处理，以及到多图进行处理，以及到视频进行处理啊，然后呃，对，逐渐深入吧。那么给大家留一个小的作业吧，呃，大家看一下，那么怎么实现啊？对单一，刚刚是实现了对单一视频进行处理，如何实现对多个视频进行处理呢？这是给大家留一个呃，小的思考点。

好，以上就是关于今天讲的啊，五种彩色空间啊，相互转换的这个实验内容，那么更多原创的这个作品呢，大家可以关注我的个人CSDN博客啊，里面呢，有一些这个分的专栏，有王者荣耀角度下看23种设计模式专栏，这个一共有25篇已经更新完毕了，以及最近正在写的互联网+智慧专栏，以及拍爬虫专栏。好，以上就是这节课的所有内容，那么感谢大家的聆听，也期待与大家一起交流，共同进步，谢谢大家，再见。谢谢大家啊，大家这个视频应该是听完了，听完的同学扣个一吧，扣个一，听完的同学扣个一。

啊，那么啊，谢谢各位，谢谢各位，那么最后我给大家就是总结两点，然后也是对这个实验的一个总结，那么第一点就是我们在比如说RGB转CMY的时候，呃，首先对这个呃通道进行分离以后，然后对这个通道GB3种通道要进行归一化，归一化之后呢，在最后输出图像的时候，哎，要这个乘以255，如果不乘以这个255，会发生什么情况呢？就是会展示图像，图像的时候会展示成一个，呃什么样子呢？大家可以想得到吗？就是只进行归一化，最后不乘以255，然后展示图像的时候，会展示成一个什么情况？

呃，我给大家说一下吧，就是它会展示出完全就是黑的一幅图像，因为就是零是黑色嘛，然后255是白色，所以就是，呃，规划就是把所有的像素，然后归成零到一之间，一也可以看成是黑色。一页看可以看成是黑色，然后零到一之间，然后就可以都看成是黑色，所以就是呃展示只规划不乘以255的话，最后展示出来的这个呃图像就是完全是一个黑色的，那么再总结一个第二点，第二点就是给大家留的那个思考题，我们在最开始对单一图片进行处理之后，对多图进行处理的时候，用这个for循环，那么。嗯。呃，之后不是对单视频进行处理嘛，然后呃给大家留的那个问题，如何对多视频进行处理，对多视频助理其实也是可以使用呃负二循环的，也是可以使用负二循环的。

那么这是我给大家做的一个小的总结，大家还有什么问题吗？有的话可以提出来。然后没有的话，回复一个no吧。好的，那么今天的这个直播呢，就到此结束了啊，嗯，那么再一次感谢大家这么长时间来看我的直播，也感谢大家点赞，感谢大家的配合回复，那么也感谢老师给的这样的一次锻炼的机会啊，感谢大家。那么啊，直播到此结束。班长，可以听到吗？

需要连麦吗？要交流交流吗？啊，OKOKOK，那么今天的直播就到此结束啊，感谢大家观看，谢谢大家，再见。