IP庫新增多種顏色轉換空間IP簡介

顏色空間轉換是圖像及視頻中常用的解決方案，涉及hsv-rgb、rgb-ycrcb等一些常見的顏色空間互相轉換，今天帶來幾種常見的顏色空間轉換IP，主要如下：

IP庫簡介

一直想做一個可以供大家學習、使用的開源IP庫，類似OpenCores，OC上IP在領域內的IP很少，通用性強一點，所以作為OC的“補充”，做了一個開源IP庫，側重點在領域的IP輔以工程或者仿真驗證，一個人能力有限，歡迎大家能夠共同構建，有什么問題可以提pr，謝謝~

RGB2HSL/HSL2RGB原理介紹

上面的IP大部分原理網上都有介紹，而且很詳細，今天主要介紹RGB-HSL轉換的原理。

HSL-色相、飽和度和強度

色調是從 0 到 360 的顏色范圍，以角度量描述純色。飽和度是從灰色陰影到全彩。顏色的飽和度稱為色度。色度值越高，則清晰、明亮。最強的幅度是值，其范圍對應于亮度，平衡幅度對應于強度。色調顏色描述純色，而飽和度值確定純色范圍強度，亮度描述純色范圍。最大飽和度位于中等灰度強度處。100% 飽和度的顏色會產生最純的顏色，0% 飽和度會產生灰度。0% 亮度的顏色是黑色，100% 亮度的顏色是明亮的顏色。

下面的角度值是色輪上的色調值。

0 度 – 紅色

60度-黃色

120 度 – 綠色

180 度 – 青色

240度-藍色

300 度 – 洋紅色

360 度 – 紅-洋紅色

RGB 三元組飽和度方程如下所示，其中最大值和最小值是在紅色、綠色和藍色通道之間計算的。它代表顏色的強度和圓錐體的半徑。RGB 由等量的白光組成。當最大 RGB 分量減去最小 RGB 分量并除以最大 RGB 分量時，灰度強度被消除。因此，這種新顏色沒有白光，飽和并且代表單一波長。

從 RGB 轉換為 HSL 以及從 HSL 轉換為 RGB 時，通過增加 HSL 顏色空間的飽和度，RGB 顏色變得更強。

RGB 轉 HSL

色相、飽和度和強度元素控制更寬的顏色范圍以實現(xiàn)圖像增強。來自攝像機的視頻流是原始 RGB 顏色空間的格式，然后轉換為 HSL 顏色空間。在HSL色彩空間中，通過將系數值乘以每個分量來線性更新當前的色調、飽和度和亮度，使圖像顏色更明亮、更豐富多彩。將顏色增益應用于 HSL 后，HSL 顏色空間將轉換回 RGB 顏色空間。在此過程中，對每個 HSL 元素應用乘法增益（權重）控制后，生成的增強圖像顏色看起來自然且更明亮。

視頻顏色處理模塊中實現(xiàn)的rgb到HSL顏色空間采用HSL算法，并采用標準Xilinx AXI4流接口設計，因此可以作為模塊插入任何圖像處理管道中。

第一個邏輯計算 RGB 值的最大值和最小值。最大和最小 RGB 值是根據邏輯實現(xiàn)計算的，如下圖所示。

色調是通過確定最大 RGB 通道值的色調分數來計算的。如果當前最大通道顏色為紅色，則僅當綠色大于藍色時，色相分子才會設置為綠色減去藍色，否則從綠色中減去藍色，并且色相度數設置為 0 到 85。

如果當前通道最大顏色為綠色，則僅當藍色大于紅色時，色調分子才會設置為藍色減去紅色，否則從藍色中減去紅色，色調度將為86-171 。

類似地，如果當前通道最大顏色為藍色，則僅當紅色大于綠色時，色調分子才會設置為紅色減去綠色，否則從紅色中減去綠色，色調度將為172-255 。

色調分母為 RGB 增量。

一旦計算出色相分數值，分數值將被添加到色相度數中，這將給出最終的色相值。飽和度值是根據 RGB 最大值和最小值與 RGB 最大值之間的差值計算的，而亮度值是 RGB 最大值。

該模塊具有時鐘和復位端口。iRGB端口由具有有效信號的紅、綠、藍顏色分量組成，用于將RGB像素轉換為HSL像素。

RGB通道轉換到HSL色彩空間的仿真結果如下圖所示。

HSL 轉 RGB

視頻顏色處理模塊中實現(xiàn)的HSL-RGB顏色空間采用HSL到RGB轉換算法，并采用標準Xilinx AXI4流接口進行設計，因此可以作為模塊插入任何圖像處理管道中。

HSL 到 RGB 模塊將輸入 HSL 轉換為 RGB 顏色空間。該模塊具有時鐘和復位端口。iRGB端口由具有有效信號的紅、綠、藍RGB通道組成，用于將RGB像素轉換為HSL像素。

HSL轉RGB實現(xiàn)框圖

審核編輯：劉清