模仿PhotoShop中魔術棒工具

本文的主題實際上是影象的顏色空間的轉換，藉助一個顏色選取程式來說明OpenCV中顏色轉換函式的用法以及一些注意事項。

一、幾種常見的顏色空間：

RGB顏色空間：RGB採用加法混色法，因為它是描述各種“光”通過何種比例來產生顏色。光線從暗黑開始不斷疊加 產生顏色。RGB描述的是紅綠藍三色光的數值。數字影象儲存方面一般都是用RGB模式，值得注意的是OpenCV裡三通道的儲存順序是BGR。

HSV，HSI：這兩個顏色格式都是根據人眼對顏色的區分來定義的格式，其中H(hue)表示色相，S(saturation)表示飽和度，V(value)表示明度，I(intensity)代表了亮度。

Lab空間：模型中均勻改變對應於在感知顏色中的均勻改變，所以我們可以把Lab想像為顏色空間中的一個點，相鄰的點靠的越近說明兩者的顏色越接近，所以Lab空間常用來度量兩個顏色的相似性。

二、OpenCV中的顏色空間轉換

OpenCV裡通過cvtColor函式來完成圖片的顏色轉換，cvtColor是在opencv2/imgproc/imgproc.hpp標頭檔案中定義的，它的C++介面如下：

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

src:輸入影象。

dst:輸出影象。

code:顏色轉換型別，比如：CV_BGR2Lab,CV_BGR2HSV,CV_HSV2BGR,CV_BGR2RGB。

dstCn:輸出影象的通道號，如果預設為0，則表示按輸入影象的通道數。

把image影象由BGR轉換為Lab：cvtColor(image,image,CV_BGR2Lab)

三、簡單的魔術棒程式

首先我們定義一個colorDetect類：

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是我們定義的閾值用於限定兩種顏色之間的距離，相當於PhotoShop中魔術棒工具的閾值。

target是目標顏色，相當於種子顏色。result是儲存處理得到的結果。

process是主要的處理程式，下面我們來看process的內容。

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

    //將image轉換為Lab格式儲存在ImageLab中
    cvtColor(image,ImageLab,CV_BGR2Lab);
    //將目標顏色由BGR轉換為Lab
    Mat temp(1,1,CV_8UC3);
    temp.at<Vec3b>(0,0)=target;//建立了一張1*1的臨時影象並用目標顏色填充
    cvtColor(temp,temp,CV_BGR2Lab);
    target=temp.at<Vec3b>(0,0);//再從臨時影象的Lab格式中取出目標顏色

    // 建立處理用的迭代器
    Mat_<Vec3b>::iterator it=ImageLab.begin<Vec3b>();
    Mat_<Vec3b>::iterator itend=ImageLab.end<Vec3b>();
    Mat_<uchar>::iterator itout=result.begin<uchar>();
    while(it!=itend)
    {
        //兩個顏色值之間距離的計算
        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;
}

程式中有2點需要特別注意：

1，在將影象轉換為Lab空間後，目標顏色也需要進行轉換，做法是建立了一個臨時影象。

2，判斷兩個顏色之間的距離運算了norm函式,它的運算是norm<typename,dim>(v)。其中v是一個dim維的向量。程式中是一個三維的適量，是兩個顏色值兩減後的結果。

那值得思考的是能不能把Vec3i((*it)[0]-target[0],(*it)[1]-target[1],(*it)[2]-target[2])替換為Vec3i((*it)-target)呢？答案是否的，因為(*it)-target在實際運算過程中會自動的把相減的結果進行型別限制。

我們對目標顏色和閾值進行這樣的設定後可以得到一個示例的效果：

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