【画像処理】HSV色空間の原理・特徴・計算式

この記事では、HSV色空間の原理や特徴、計算式についてまとめました。

HSV色空間

HSV色空間とは、「色相(Hue)」「彩度(Saturation)」「明度(Value)」の3つの組み合わせで色を表現する手法です。

説明
色相(H) 色合い。(赤っぽい、青っぽいといった色のおおまかな違いのことで、赤なら0度、黄色なら 60度といったように角度で色合いが決まります)
彩度(S) 色の鮮やかさ。(色相が同じ場合でも、彩度が高ければ鮮やかに見え、低ければグレーに見える。彩度がゼロの場合は無彩色[黒、グレー、白])
明度(V) 色の明るさ。(高いほど明るい色になる)

HSV色空間は人間が色を知覚する方法と類似しているため、RGB色空間よりも人がイメージした通りの色を作りやすいという特徴があります。
この特徴から、画像処理でも色検出をおこなう場合などにHSV色空間が利用されています。

RGB色空間からHSV色空間への変換

(R、G、B)の値が0.0(最小)から1.0(最大)の範囲にあるとします。
R,G,Bの3つの値のうち、最大のものをMAX、最小のものをMINとしたとき、色相(H)は以下の式で計算できます。

(1) \begin{eqnarray*} H= \left{ \begin{array}{r@{\,}c@{\,}r@{\,}c@{\,}r@{\;\leq\;}r} undefined \hspace{10px}(MIN=MAX)\\ 60\times \frac{G-R}{MAX-MIN}+60\hspace{10px}(MIN=B)\\ 60\times \frac{B-G}{MAX-MIN}+180\hspace{10px}(MIN=R)\\ 60\times \frac{R-B}{MAX-MIN}+300\hspace{10px}(MIN=G)\\ \end{array}% \right. \end{eqnarray*}

円錐モデルのときのS(色彩)は以下の式で計算できます。

(2) \begin{eqnarray*} S=MAX-MIN \ \end{eqnarray*}

円柱モデルのときのS(色彩)は以下の式で計算できます。

(3) \begin{eqnarray*} S=\frac{MAX-MIN}{MAX} \end{eqnarray*}

V(明度)は以下の式で計算できます。

(4) \begin{eqnarray*} V=MAX \end{eqnarray*}

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