顏色空間轉(zhuǎn)換是圖像及視頻中常用的解決方案，涉及hsv-rgb、rgb-ycrcb等一些常見(jiàn)的顏色空間互相轉(zhuǎn)換，今天帶來(lái)幾種常見(jiàn)的顏色空間轉(zhuǎn)換IP，主要如下：

IP庫(kù)簡(jiǎn)介

一直想做一個(gè)可以供大家學(xué)習(xí)、使用的開(kāi)源IP庫(kù)，類似OpenCores，OC上IP在領(lǐng)域內(nèi)的IP很少，通用性強(qiáng)一點(diǎn)，所以作為OC的“補(bǔ)充”，做了一個(gè)開(kāi)源IP庫(kù)，側(cè)重點(diǎn)在領(lǐng)域的IP輔以工程或者仿真驗(yàn)證，一個(gè)人能力有限，歡迎大家能夠共同構(gòu)建，有什么問(wèn)題可以提pr，謝謝~

RGB2HSL/HSL2RGB原理介紹

上面的IP大部分原理網(wǎng)上都有介紹，而且很詳細(xì)，今天主要介紹RGB-HSL轉(zhuǎn)換的原理。

HSL-色相、飽和度和強(qiáng)度

色調(diào)是從 0 到 360 的顏色范圍，以角度量描述純色。飽和度是從灰色陰影到全彩。顏色的飽和度稱為色度。色度值越高，則清晰、明亮。最強(qiáng)的幅度是值，其范圍對(duì)應(yīng)于亮度，平衡幅度對(duì)應(yīng)于強(qiáng)度。色調(diào)顏色描述純色，而飽和度值確定純色范圍強(qiáng)度，亮度描述純色范圍。最大飽和度位于中等灰度強(qiáng)度處。100% 飽和度的顏色會(huì)產(chǎn)生最純的顏色，0% 飽和度會(huì)產(chǎn)生灰度。0% 亮度的顏色是黑色，100% 亮度的顏色是明亮的顏色。

下面的角度值是色輪上的色調(diào)值。

0 度 – 紅色

60度-黃色

120 度 – 綠色

180 度 – 青色

240度-藍(lán)色

300 度 – 洋紅色

360 度 – 紅-洋紅色

RGB 三元組飽和度方程如下所示，其中最大值和最小值是在紅色、綠色和藍(lán)色通道之間計(jì)算的。它代表顏色的強(qiáng)度和圓錐體的半徑。RGB 由等量的白光組成。當(dāng)最大 RGB 分量減去最小 RGB 分量并除以最大 RGB 分量時(shí)，灰度強(qiáng)度被消除。因此，這種新顏色沒(méi)有白光，飽和并且代表單一波長(zhǎng)。

從 RGB 轉(zhuǎn)換為 HSL 以及從 HSL 轉(zhuǎn)換為 RGB 時(shí)，通過(guò)增加 HSL 顏色空間的飽和度，RGB 顏色變得更強(qiáng)。

RGB 轉(zhuǎn) HSL

色相、飽和度和強(qiáng)度元素控制更寬的顏色范圍以實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)。來(lái)自攝像機(jī)的視頻流是原始 RGB 顏色空間的格式，然后轉(zhuǎn)換為 HSL 顏色空間。在HSL色彩空間中，通過(guò)將系數(shù)值乘以每個(gè)分量來(lái)線性更新當(dāng)前的色調(diào)、飽和度和亮度，使圖像顏色更明亮、更豐富多彩。將顏色增益應(yīng)用于 HSL 后，HSL 顏色空間將轉(zhuǎn)換回 RGB 顏色空間。在此過(guò)程中，對(duì)每個(gè) HSL 元素應(yīng)用乘法增益（權(quán)重）控制后，生成的增強(qiáng)圖像顏色看起來(lái)自然且更明亮。

視頻顏色處理模塊中實(shí)現(xiàn)的rgb到HSL顏色空間采用HSL算法，并采用標(biāo)準(zhǔn)Xilinx AXI4流接口設(shè)計(jì)，因此可以作為模塊插入任何圖像處理管道中。

第一個(gè)邏輯計(jì)算 RGB 值的最大值和最小值。最大和最小 RGB 值是根據(jù)邏輯實(shí)現(xiàn)計(jì)算的，如下圖所示。

色調(diào)是通過(guò)確定最大 RGB 通道值的色調(diào)分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)算的。如果當(dāng)前最大通道顏色為紅色，則僅當(dāng)綠色大于藍(lán)色時(shí)，色相分子才會(huì)設(shè)置為綠色減去藍(lán)色，否則從綠色中減去藍(lán)色，并且色相度數(shù)設(shè)置為 0 到 85。

如果當(dāng)前通道最大顏色為綠色，則僅當(dāng)藍(lán)色大于紅色時(shí)，色調(diào)分子才會(huì)設(shè)置為藍(lán)色減去紅色，否則從藍(lán)色中減去紅色，色調(diào)度將為86-171 。

類似地，如果當(dāng)前通道最大顏色為藍(lán)色，則僅當(dāng)紅色大于綠色時(shí)，色調(diào)分子才會(huì)設(shè)置為紅色減去綠色，否則從紅色中減去綠色，色調(diào)度將為172-255 。

色調(diào)分母為 RGB 增量。

一旦計(jì)算出色相分?jǐn)?shù)值，分?jǐn)?shù)值將被添加到色相度數(shù)中，這將給出最終的色相值。飽和度值是根據(jù) RGB 最大值和最小值與 RGB 最大值之間的差值計(jì)算的，而亮度值是 RGB 最大值。

該模塊具有時(shí)鐘和復(fù)位端口。iRGB端口由具有有效信號(hào)的紅、綠、藍(lán)顏色分量組成，用于將RGB像素轉(zhuǎn)換為HSL像素。

RGB通道轉(zhuǎn)換到HSL色彩空間的仿真結(jié)果如下圖所示。

HSL 轉(zhuǎn) RGB

視頻顏色處理模塊中實(shí)現(xiàn)的HSL-RGB顏色空間采用HSL到RGB轉(zhuǎn)換算法，并采用標(biāo)準(zhǔn)Xilinx AXI4流接口進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此可以作為模塊插入任何圖像處理管道中。

HSL 到 RGB 模塊將輸入 HSL 轉(zhuǎn)換為 RGB 顏色空間。該模塊具有時(shí)鐘和復(fù)位端口。iRGB端口由具有有效信號(hào)的紅、綠、藍(lán)RGB通道組成，用于將RGB像素轉(zhuǎn)換為HSL像素。

HSL轉(zhuǎn)RGB實(shí)現(xiàn)框圖

審核編輯：劉清