HSI颜色模型

用H,S,I三参数描述颜色特性

当人观察一个彩色物体时，用色调、饱和度、亮度来描述物体的颜色。HSI〔Hue-Saturation-Intensity(Lightness),HSI或HSL〕颜色模型用H、S、I三参数描述颜色特性，其中H定义颜色的频率，称为色调；S表示颜色的深浅程度，称为饱和度；I表示强度或亮度。在HSI颜色模型的双六棱锥表示，I是强度轴，色调H的角度范围为[0，2π]，其中，纯红色的角度为0，纯绿色的角度为2π/3，纯蓝色的角度为4π/3。

介绍

HSI〔Hue-Saturation-Intensity(Lightness),HSI或HSL〕颜色模型用H、S、I三参数描述颜色特性，其中H定义颜色的频率，称为色调；S表示颜色的深浅程度，称为饱和度；I表示强度或亮度。

当人观察一个彩色物体时，用色调、饱和度、亮度来描述物体的颜色。色调是描述纯色的属性(纯黄色、橘黄或者红色)；饱和度给出一种纯色被白光稀释的程度的度量；亮度是一个主观的描述，实际上，它是不可以测量的，体现了无色的强度概念，并且是描述彩色感觉的关键参数。而强度(灰度)是单色图像最有用的描述子，这个量是可以测量且很容易解释。则将提出的这个模型称作为HSI(色调、饱和度、强度)彩色模型，该模型可在彩色图像中从携带的彩色信息(色调和饱和度)里消去强度分量的影响，使得HSI模型成为开发基于彩色描述的图像处理方法的良好工具，而这种彩色描述对人来说是自然而直观的。

HSI模型是美国色彩学家孟塞尔(H.A.Munseu)于1915年提出的，它反映了人的视觉系统感知彩色的方式，以色调、饱和度和强度三种基本特征量来感知颜色。

相关概念

色调⁃饱和度⁃强度（Hue⁃Saturation⁃Intensity，HSI）：

颜色模型从人的视觉系统出发，用H，S，I三个参数来描述色彩，它反映了人的视觉系统感知彩色的方式，这种彩色描述对人来说是直观的、自然的。色调H 是描述纯色的属性（如红色、黄色等）；饱和度S 表示的是一种纯色被白光稀释的程度的度量；强度I 是一个主观的描述，是人对彩色感觉的关键参数，实际上它是不可能测量的。HSI模型可从彩色图像中携带的彩色信息（色调和饱和度）里消去强度分量的影响，因而使得该模型在开发基于彩色描述的图像处理算法中非常有用。

HSI模型的建立基于两个重要的事实： ① I分量与图像的彩色信息无关；② H和S分量与人感受颜色的方式是紧密相联的。这些特点使得HSI模型非常适合彩色特性检测与分析。

若将RGB单位立方体沿主对角线进行投影，可得到一个六边形，这样，原来沿主对角线的灰色都投影到中心白色点，而红色点(1，0，0)则位于右边的角上，绿色点(0，1，0)位于左上角，蓝色点(0，0，1) 则位于左下角。

饱和度S是颜色空间任一点距I轴的距离。当然，若用圆表示RGB模型的投影，则HSI色度空间为双圆锥3D表示。注意：当强度I=0时，色调H、饱和度S无定义；当S=0时，色调H无定义。

模型比较

两种模型介绍

颜色模型大多都是面向硬件或是面向应用的，常见的颜色模型有CMY，CMYK，HSI，HSV，RGB，YUV，Lab等。

描述彩色图像的方法有很多种，但最通用的是面向硬件的颜色模型，即RGB模型，此时彩色图像是用RGB 三种颜色表示的，各种强度的RGB 光混合在一起就会产生出各种各样的色彩。这三种颜色被称为颜色混合的三基色。颜色的数目是由RGB 分别对应的颜色通道的灰度级决定的。当RGB 的各个颜色通道为1 pixeI8 位数据，即用256 级灰度表示时，能够处理色的颜色。

描述景物的另外一种颜色模型为HSI 颜色模型，即用色调、饱和度、亮度来表示，它更符合人们描述和解释颜色的方式。这种表示方法把颜色分成了如下三个特征：第一个特征是色调或色相H（Hue），可表示RGB 等各种颜色的种类；第二个特征是用来表示明暗的，称为明度或亮度I（ Intensity）；第三个特征是用来表明颜色的鲜艳程度的，即饱和度或彩度S（ Saturation）。这三个特性称为颜色的三个基本属性。颜色的这三个基本属性可以用一个理想化的双锥体HSI 模型来表示，图1显示了圆形的双锥体HSI 模型，其中上半部分没有画出来。双锥体轴线代表非彩色系列，即与亮度坐标重合。垂直于轴线的平面表示彩色三角形。色调和饱和度用极坐标形式表示，即夹角表示色调，径向距离表示在一定色调下的饱和度。

两种模型关系

彩色图像可以采用RGB 或HSI 等颜色模型来描述，它们之间存在着严格的数学关系，可以相互转换。实际应用时，应该根据需要选择适当的颜色模型。

HSI 颜色模型中的H 分量是确定颜色的主要因素，当它发生变化时色调值也将变化；S 分量越大（接近1），颜色越纯，S 分量越小（接近0），颜色越接近纯灰色。由此可见，与RGB颜色模型相比，HSI 颜色模型比较符合人眼对景物颜色的感知。

模型优点

1.在处理彩色图像时，可仅对I分量进行处理，结果不改变原图像中的彩色种类；

2.HSI模型完全反映了人感知颜色的基本属性，与人感知颜色的结果一一对应，因此，HSI模型被广泛应用于人的视觉系统感知演的的图像表示和处理系统中。

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