了解 YCbCr 颜色空间的 Cb 和 Cr 分量

信息处理 图像处理 图像分割
2021-12-21 10:20:28

我熟悉加法 (RGB)、减法 (CMYK) 和类似 HSV 的颜色空间,但我目前正在尝试理解的一篇文章对用于图像分割/对象定义的YCbCr颜色空间进行操作。

我早上的大部分时间都在寻找可以自然地解释 YCbCr 的东西,但我就是不明白。我在这里得到了这个色彩空间背后的一般概念的一个很好、直观的解释,以及 这些如何使用它进行图像编码/压缩的解释(全部在 photo.SE 上)。

从 RGB 计算 YCbCr 的公式很容易在wikipedia上找到。

我得到了这种表示的动机,我得到 Y 分量包含关于图像的最重要的(对人眼而言)灰度信息。

我知道 Cb 和 Cr 携带有关颜色的信息,并且(由于人眼(不)敏感性),它们可以被压缩而没有明显的质量损失。但是,每个色度分量实际上代表什么?

正如文章作者在他们的方法中提到“色度信息在对象定义中至关重要”,我无法完全理解我目前正在阅读的“Y 是强度,Cb 和 Cr 以某种方式携带颜色信息”级别了解 YCbCr。

我正在寻找“Cb 是……,而 Cr 是……”或“如果您想象通过/与 XY 一起看,您实际上是在看 Cb 分量……”的答案,或者一些其他方式可以帮助我分别理解每个组件携带的信息,而不仅仅是它们一起携带颜色信息。

编辑

让我给出我正在寻找的其他颜色空间类型的直观解释示例:

RGB:就像用彩色手电筒照黑墙上一样:如果用蓝色手电筒照,会看到蓝色反射。如果你加上一个红色的手电筒,它会显示出洋红色的反射,这是蓝色和红色的混合。

CMYK:就像混合水彩一样,你“添加到表面反射的颜色”,(即从背景中减去颜色)所以如果你将黄色与青色混合,如果将反射绿色,因此你会得到绿色。

HSV:小孩子被高度饱和的物体所吸引,而不是明亮的(价值)。色调分量是“赋予颜色”的成分,而低饱和度意味着颜色被白色“稀释”。价值的变化使整个事物变得更亮或更暗。

通过这些定义,我能够直观地了解每个颜色空间中的颜色表示意味着什么,而无需记住每个颜色空间的图表。

3个回答

YUV(或 YCbCr)类似于 HSV,但坐标不同。(YUV 和 YCbCr 之间的差异是微不足道的 - 主要与精确公式有关)。

V组件是一样的。(S,H)可以被认为是极坐标,并且(U,V)作为笛卡尔。H是角度和S是半径。粗略的转换是:

U=Scos(H)

V=Ssin(H)

您可以查看链接以获取更多信息。

另一件事要添加到您的直觉列表中:

饱和度是从光谱的角度来看颜色的纯度例如,激光具有非常窄的光谱,这意味着高饱和度。

不确定您所说的“实际上”代表什么,因为 RGB 和 YUV 都不代表光子频率或典型的人眼视杆/视锥响应。但是你可以通过合成一些YCrCb色块,例如(1,1,0),(1,-1,0),(1,0,1),(1,0,- 1)等。

这是一个包含图表的维基百科页面:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:YCbCr-CbCr_Scaled_Y50.png

添加:RGB 等几乎被设计(或进化)以匹配人类对感知的可能直觉理解(并且颜色名称被证明是文化学习的)。YUV 则相反,其设计使得 UV 区域中的噪声(添加到嘈杂的 NTSC 子带中)很难看到,因此更难描述。YCrCb 是相同颜色映射的变体。因此,不要寻找可能不存在的现有“直觉”洞察力。也许通过“学习”图表并建立一些您大脑中目前可能不存在的全新神经连接(或类似的东西)来创建自己的。

当您了解 HSV/HSB 时,应该不难了解 YCbCr。HSB 中的 B 通道对应于色度(色度 = 饱和度http://vident.com/products/shade-management/color-theory/understanding-color-overview/hue-value-and-chroma/)。您可以拍摄 rgb 图像并将其转换为灰度,或者您可以将 RGB 的每个通道转换为灰度并将它们合并到一个通道中。为简化起见,我们将像素设置为 100% 红色、100% 绿色和 70% 蓝色。您将计算平均值 ... (100+100+70) / 3 并得到值 90% ,这意味着 90% 的亮度。所以在灰度中它是非常浅的灰色。现在,如果我们想向灰度通道表达原始颜色,我们需要为每种颜色(红、绿、蓝)设置 3 个公式。您将计算值 R 与灰度、G 与灰度以及 B 与灰度的差异。这需要 4 个通道(RGB + 色度)。但是我们可以对 3 个通道做同样的事情。我们可以对绿色通道进行小幅修正。让我们计算与绿色通道的差异。原始绿色是 100%,绿色转换为灰色的新值是 90%。差异为-10%。所以让我们通过这个差异来改变这个像素的 R 和 B 通道。我们只是做了伽玛校正或所有通道。绿色通道值将与灰度图像相同。所以我们不再用绿色通道计算。绿色在 Y ... 色度通道中“编码”。其余颜色(R,B)也进行了调整。R` = 原始值的 90% 或 Y 的 100%,因为在此示例中 R 和 B 相等。B 化合物与原始化合物有 +20% 的差异,但在使用 gamma 校正更改后,它与 Y 有 +30% 的差异。为了进一步简化,它就像您需要对所有三种化合物进行加法的公式。红色和蓝色的区别是 Cb 和 Cr。角色只是说您将蓝色通道与色度通道进行了比较,将红色通道与色度通道进行了比较。因此 Cb 和 Cr。