最稳定的颜色表示：RGB？HSV？CIELAB？

Question

在计算机科学中有几种颜色表示方式：标准 RGB，以及 HSV、HSL、CIE XYZ、YCC、CIELAB、CIELUV 等。它们似乎大多数时候都试图近似人类视觉（颜色在感知上相同的应该具有类似的表示）。

但是我想知道的是，当涉及到图片时，哪种表示方式最“稳定”。比如说，我有一个物品，比如一瓶可乐，并且我有成千上万张这个物品的图片，拍摄在非常不同的情况下（主要区别在于图片的亮度和暗度，但也有取向等因素）。

我的问题是：在经验上，哪种颜色表示方式可以给我提供最稳定的物品颜色表示？标签上的“红”色应该变化不太明显。我知道它会变化，但我想知道最稳定的表示方式。

我曾被教导使用 HSV 比 RGB 更适合这些事情，但其他表示方式我没有头绪。

编辑（技术细节）：我获取瓶子的一个特定点。我在一千张图片中挑选相应像素点。现在我有了一个依赖于表示的点云。我希望选择最小化此点云“大小”的表示方式，例如最小化点到其重心的平均距离。

- B. Decoster

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任何物体的颜色都很大程度上取决于光照 - 不仅仅是光温度，还包括其光谱。在阳光下可能具有相同感知颜色的物体（因为它们反射出不同的光谱，但对人眼来说看起来相同）在灯光下看起来可能并不相同，而LED灯则完全不同。您需要考虑这种差异吗？ - Christopher Creutzig

据我所知，目前没有一种色彩空间可以针对不同光照条件下的“相同”颜色进行优化。我甚至不确定这是否可能实现。 - jilles de wit

@Jilles：我相信没有任何颜色空间可以做到这一点。我想知道哪一个是最不糟糕的。例如，在HSV表示中，V（值）被认为是告诉你像素有多亮或暗的。如果你将所有图片标准化，使它们具有相同的平均亮度（和方差），也许它就成为了一个“好”的颜色空间？ - B. Decoster

Answer 1

你可能需要查看 http://www.cs.harvard.edu/~sjg/papers/cspace.pdf，该文提出了一个新的颜色空间，似乎是专门设计来解决这个问题的。

- Josh Bleecher Snyder

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这个颜色空间的哪个通道应该用于光照不变梯度测量？你们有使用过它吗？欢迎提供意见。 - AruniRC

假设我们在不受照明影响的新颜色空间中通过预乘B、分量自然对数和A的预乘来进行计算，那么将颜色恢复为RGB的方法可能是反转换（分量逆A的预乘，exp()，再与B的逆预乘）。@AruniRC 我认为这不是它的工作方式，光照不变性会使得三个通道上的梯度更具有光照不变性，但由于光照变化，所有三个通道仍然可以发生变化。 - Steven Lu

Answer 2

我不知道有没有符合你要求的颜色空间，但我有一些评论：

RGB 非常接近于我们在监视器上看到的颜色显示方式。它是最糟糕的颜色空间之一，无法近似人类感知。

至于其他颜色空间：有些尝试确保在感知上相近的颜色也在颜色空间中彼此靠近。其他颜色空间还尝试确保在颜色空间中产生类似的颜色差异时，无论在颜色空间的哪个位置，它们在感知上都是相似的。

第一个意味着如果你认为蓝色 A 和蓝色 B 之间的颜色差异与蓝色 A 和蓝色 C 之间的颜色差异相似，那么在颜色空间中，蓝色 A 和蓝色 B 之间的距离将类似于蓝色 A 和蓝色 C 之间的距离，它们三者都会在颜色空间中彼此靠近。我认为这被称为感知平滑颜色空间。CIE XYZ 是其一个例子。

第二个意思是，如果你认为蓝色A和蓝色B之间的颜色差异类似于红色A和红色B之间的颜色差异，则在颜色空间中，蓝色A和蓝色B之间的距离将类似于红色A和红色B之间的差异。这被称为感知均匀的颜色空间。CIE Lab就是其中的一个例子。

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[编辑于2011-07-29] 关于你的问题：HSV、HSL、CIE XYZ、YCC、CIELAB、CIELUV和YUV中的任何一种都以某种方式将照明与颜色信息分离，因此这些是更好的选择。它们提供了一定程度的免疫力，但当颜色温度发生 drastical 变化或使用彩色光时，它们将无法帮助您。从 RGB（这是大多数相机提供的）到 XYZ 和 YUV 的计算成本较低，但也不如 HSV、HSL 或 CIELAB 好（后者通常被认为是最好的之一，但也是最困难的之一）。

根据您要搜索的内容，您可以校准图像的 色彩平衡。例如：假设您正在匹配可口可乐标志：您知道标志中的字母始终是白色的。因此，如果它们不在您的图像中，您可以使用它们所具有的颜色来进行校正，这会给您关于其他颜色的信息。

- jilles de wit

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非常感谢您详细的解释！您帮助我更好地理解了其他颜色表示方式产生的原因。并且，在某种程度上，您解释了（如果我错了，请纠正）如果我向人类展示某种颜色，并要求他在10个预定义颜色的调色板中指出最接近的颜色，如果颜色表示良好，他会指出最接近值的颜色。但是我想知道，如果我拍摄了一千张相同颜色的照片，相机是否也会告诉我像素具有接近的表示？因为我们的大脑可以做出不可思议的事情。 - B. Decoster

Answer 3

我们对某物颜色的感知主要取决于其色调；像HSV这样提供代表色调的单一值的颜色空间效果最佳。

然而，眼睛是一个非常出色的仪器，仅知道单个点的颜色是不够的。如果整个场景有黄色或蓝色色调，眼睛会进行补偿，你的感知将是更纯净的颜色 - 橙色可乐瓶看起来比实际更红。同样，对于暗度和亮度也是如此。如果可能的话，在取色样本之前应尽量对图像进行补偿。

- Mark Ransom

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真的，真的，真的！我只考虑了将亮度归一化（使我的图片具有相同的均值和方差）。感谢您的回答！（尽管它并没有完全回答我的问题^^） - B. Decoster