在上一篇文章中，我們討論了一些常見的顏色模型，特別是RGB，HSV和YUV。顏色模型是一種抽象的數學模型，描述了顏色如何表示為一組數字。在這篇文章中，我們將看看如何將它們轉換為灰度?；叶仁菑陌咨胶谏囊幌盗谢疑幱埃糜趩紊@示或打印輸出?；叶葓D像最常用于圖像處理，因為較小的數據使開發人員能夠在更短的時間內完成更復雜的操作。

1. 顏色到灰度轉換

1.1 RGB到灰度

有許多常用的方法可以將RGB圖像轉換為灰度圖像，例如平均法和加權法。

平均法

平均法將R，G和B的平均值作為灰度值。

灰度=（R + G + B）/ 3

從理論上講，公式是100％正確的。但是在編寫代碼時，您可能會遇到uint8溢出錯誤 - R，G和B的總和大于255.為避免異常，應分別計算R，G和B。

灰度= R / 3 + G / 3 + B / 3

平均法很簡單，但效果不如預期。原因是人眼對RGB的反應不同。眼睛對綠光最敏感，對紅光不敏感，對藍光最不敏感。因此，三種顏色在分布上應具有不同的權重。這使我們得到加權方法。

加權法

加權法，也稱為光度法，根據其波長稱重紅色，綠色和藍色。改進后的公式如下：

灰度 = 0.299R + 0.587G + 0.114B

1.2 YUV到灰度

YUV是一種用于模擬電視的彩色編碼系統。YUV顏色模型比計算機圖形硬件中使用的標準RGB模型更接近地表示人類對顏色的感知，并且尺寸效率更高。

RGB到YUV轉換

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

U'=（BY）* 0.565

V'=（RY）* 0.713

灰度值

將RGB轉換為Y的公式與將RGB轉換為灰度的公式相同。因此：

灰度 = Y

1.3 HSV到灰度

HSV（色調，飽和度，值）和HSL（色調，飽和度，亮度或光亮度）是笛卡爾RGB色彩空間的變換。

要將HSV轉換為灰度，我們首先需要將HSV轉換為RGB，然后將RGB三元組轉換為灰度值。

HSV到RGB轉換

當 0 ≤ H < 360, 0 ≤ S ≤ 1 和 0 ≤ V ≤ 1:

C = V × S

X = C ×（1 - |（H / 60°）mod 2 - 1 |）

m = V - C

（R，G，B）=（（R '+ m）×255，（G '+ m）×255，（B '+ m）×255）

灰度值

灰度 = 0.299R + 0.587G + 0.114B

2. 二值化：灰度到黑/白轉換

二值化將灰度圖像轉換為黑/白圖像。該轉換在檢測斑點方面很有用，并進一步降低了計算復雜度。關鍵任務是找到合適的閾值。主要有兩種方法：

• 局部閾值  - 逐個像素地計算閾值
• 全局閾值處理 - 為所有像素計算一次閾值

下圖顯示了二值化之前和之后的示例。

2.1 局部閾值法

利用局部閾值方法，在每個像素處計算閾值，其取決于一些局部統計，例如平均值，范圍和像素鄰域的方差。將圖像分成幾個子塊，并分析每個塊中灰度值的分布。

2.2 全局閾值方法

全局閾值處理方法利用圖像直方圖。圖像直方圖是一種統計圖，在x軸上具有灰度值，在y軸上具有每個灰度的像素數。

圖像直方圖可用于自動確定用于將灰度圖像轉換為二值圖像的閾值?；舅枷胧窃谇熬跋袼刂档姆逯岛捅尘跋袼刂档姆逯抵g找到一個點。如果像素的強度等級小于閾值，則將像素設置為黑色（灰度= 0），否則將其設置為白色（灰度= 255）。閾值用作分界線。

要了解有關成像基礎知識的更多信息，請閱讀圖像處理101教程系列中的第一篇：

圖像處理101教程：什么是圖像？

和第二篇文章：

圖像處理101教程：顏色模型