OpenCV成长之路(3):模仿PhotoShop中魔术棒工具

本文的主题实际上是图像的颜色空间的转换，借助一个颜色选取程序来说明OpenCV中颜色转换函数的用法以及一些注意事项。

一、几种常见的颜色空间：

RGB颜色空间：RGB采用加法混色法，因为它是描述各种“光”通过何种比例来产生颜色。光线从暗黑开始不断叠加 产生颜色。RGB描述的是红绿蓝三色光的数值。数字图像存储方面一般都是用RGB模式，值得注意的是OpenCV里三通道的存储顺序是BGR。

HSV，HSI：这两个颜色格式都是根据人眼对颜色的区分来定义的格式，其中H(hue)表示色相，S(saturation)表示饱和度，V(value)表示明度，I(intensity)代表了亮度。

Lab空间：模型中均匀改变对应于在感知颜色中的均匀改变，所以我们可以把Lab想像为颜色空间中的一个点，相邻的点靠的越近说明两者的颜色越接近，所以Lab空间常用来度量两个颜色的相似性。

更多颜色空间的知识可以参考：http://en.wikipedia.org/wiki/Color_space

二、OpenCV中的颜色空间转换

OpenCV里通过cvtColor函数来完成图片的颜色转换，cvtColor是在opencv2/imgproc/imgproc.hpp头文件中定义的，它的C++接口如下：

void cvtColor(InputArray src, OutputArray dst, int code, int dstCn=0 )

src:输入图像。

dst:输出图像。

code:颜色转换类型，比如：CV_BGR2Lab,CV_BGR2HSV,CV_HSV2BGR,CV_BGR2RGB。

dstCn:输出图像的通道号，如果默认为0，则表示按输入图像的通道数。

把image图像由BGR转换为Lab：cvtColor(image,image,CV_BGR2Lab)

三、简单的魔术棒程序

首先我们定义一个colorDetect类：

class colorDetect{
private:
    int minDist; //minium acceptable distance
    Vec3b target;//target color;    
    Mat result; //the result
public:
    colorDetect();
    void SetMinDistance(int dist);
    void SetTargetColor(uchar red,uchar green,uchar blue);
    void SetTargetColor(Vec3b color); //set the target color
    Mat process(const Mat& image); //main process
};

其中的minDist是我们定义的阈值用于限定两种颜色之间的距离，相当于PhotoShop中魔术棒工具的阈值。

target是目标颜色，相当于种子颜色。result是存储处理得到的结果。

process是主要的处理程序，下面我们来看process的内容。

Mat colorDetect::process(const Mat& image)
{
    Mat ImageLab=image.clone();
    result.create(image.rows,image.cols,CV_8U);

    //将image转换为Lab格式存储在ImageLab中
    cvtColor(image,ImageLab,CV_BGR2Lab);
    //将目标颜色由BGR转换为Lab
    Mat temp(1,1,CV_8UC3);
    temp.at<Vec3b>(0,0)=target;//创建了一张1*1的临时图像并用目标颜色填充
    cvtColor(temp,temp,CV_BGR2Lab);
    target=temp.at<Vec3b>(0,0);//再从临时图像的Lab格式中取出目标颜色

    // 创建处理用的迭代器
    Mat_<Vec3b>::iterator it=ImageLab.begin<Vec3b>();
    Mat_<Vec3b>::iterator itend=ImageLab.end<Vec3b>();
    Mat_<uchar>::iterator itout=result.begin<uchar>();
    while(it!=itend)
    {
        //两个颜色值之间距离的计算
        int dist=static_cast<int>(norm<int,3>(Vec3i((*it)[0]-target[0],
            (*it)[1]-target[1],(*it)[2]-target[2])));
        if(dist<minDist)
            (*itout)=255;
        else
            (*itout)=0;
        it++;
        itout++;
    }
    return result;
}

程序中有2点需要特别注意：

1，在将图像转换为Lab空间后，目标颜色也需要进行转换，做法是创建了一个临时图像。

2，判断两个颜色之间的距离运算了norm函数,它的运算是norm<typename,dim>(v)。其中v是一个dim维的向量。程序中是一个三维的适量，是两个颜色值两减后的结果。

那值得思考的是能不能把Vec3i((*it)[0]-target[0],(*it)[1]-target[1],(*it)[2]-target[2])替换为Vec3i((*it)-target)呢？答案是否的，因为(*it)-target在实际运算过程中会自动的把相减的结果进行类型限制。

我们对目标颜色和阈值进行这样的设置后可以得到一个示例的效果：

cdet.SetTargetColor(150,150,150);
cdet.SetMinDistance(50);