IP库新增多种颜色转换空间IP简介

颜色空间转换是图像及视频中常用的解决方案，涉及hsv-rgb、rgb-ycrcb等一些常见的颜色空间互相转换，今天带来几种常见的颜色空间转换IP，主要如下：

IP库简介

一直想做一个可以供大家学习、使用的开源IP库，类似OpenCores，OC上IP在领域内的IP很少，通用性强一点，所以作为OC的“补充”，做了一个开源IP库，侧重点在领域的IP辅以工程或者仿真验证，一个人能力有限，欢迎大家能够共同构建，有什么问题可以提pr，谢谢~

RGB2HSL/HSL2RGB原理介绍

上面的IP大部分原理网上都有介绍，而且很详细，今天主要介绍RGB-HSL转换的原理。

HSL-色相、饱和度和强度

色调是从 0 到 360 的颜色范围，以角度量描述纯色。饱和度是从灰色阴影到全彩。颜色的饱和度称为色度。色度值越高，则清晰、明亮。最强的幅度是值，其范围对应于亮度，平衡幅度对应于强度。色调颜色描述纯色，而饱和度值确定纯色范围强度，亮度描述纯色范围。最大饱和度位于中等灰度强度处。100% 饱和度的颜色会产生最纯的颜色，0% 饱和度会产生灰度。0% 亮度的颜色是黑色，100% 亮度的颜色是明亮的颜色。

下面的角度值是色轮上的色调值。

0 度 – 红色

60度-黄色

120 度 – 绿色

180 度 – 青色

240度-蓝色

300 度 – 洋红色

360 度 – 红-洋红色

RGB 三元组饱和度方程如下所示，其中最大值和最小值是在红色、绿色和蓝色通道之间计算的。它代表颜色的强度和圆锥体的半径。RGB 由等量的白光组成。当最大 RGB 分量减去最小 RGB 分量并除以最大 RGB 分量时，灰度强度被消除。因此，这种新颜色没有白光，饱和并且代表单一波长。

从 RGB 转换为 HSL 以及从 HSL 转换为 RGB 时，通过增加 HSL 颜色空间的饱和度，RGB 颜色变得更强。

RGB 转 HSL

色相、饱和度和强度元素控制更宽的颜色范围以实现图像增强。来自摄像机的视频流是原始 RGB 颜色空间的格式，然后转换为 HSL 颜色空间。在HSL色彩空间中，通过将系数值乘以每个分量来线性更新当前的色调、饱和度和亮度，使图像颜色更明亮、更丰富多彩。将颜色增益应用于 HSL 后，HSL 颜色空间将转换回 RGB 颜色空间。在此过程中，对每个 HSL 元素应用乘法增益（权重）控制后，生成的增强图像颜色看起来自然且更明亮。

视频颜色处理模块中实现的rgb到HSL颜色空间采用HSL算法，并采用标准Xilinx AXI4流接口设计，因此可以作为模块插入任何图像处理管道中。

第一个逻辑计算 RGB 值的最大值和最小值。最大和最小 RGB 值是根据逻辑实现计算的，如下图所示。

色调是通过确定最大 RGB 通道值的色调分数来计算的。如果当前最大通道颜色为红色，则仅当绿色大于蓝色时，色相分子才会设置为绿色减去蓝色，否则从绿色中减去蓝色，并且色相度数设置为 0 到 85。

如果当前通道最大颜色为绿色，则仅当蓝色大于红色时，色调分子才会设置为蓝色减去红色，否则从蓝色中减去红色，色调度将为86-171 。

类似地，如果当前通道最大颜色为蓝色，则仅当红色大于绿色时，色调分子才会设置为红色减去绿色，否则从红色中减去绿色，色调度将为172-255 。

色调分母为 RGB 增量。

一旦计算出色相分数值，分数值将被添加到色相度数中，这将给出最终的色相值。饱和度值是根据 RGB 最大值和最小值与 RGB 最大值之间的差值计算的，而亮度值是 RGB 最大值。

该模块具有时钟和复位端口。iRGB端口由具有有效信号的红、绿、蓝颜色分量组成，用于将RGB像素转换为HSL像素。

RGB通道转换到HSL色彩空间的仿真结果如下图所示。

HSL 转 RGB

视频颜色处理模块中实现的HSL-RGB颜色空间采用HSL到RGB转换算法，并采用标准Xilinx AXI4流接口进行设计，因此可以作为模块插入任何图像处理管道中。

HSL 到 RGB 模块将输入 HSL 转换为 RGB 颜色空间。该模块具有时钟和复位端口。iRGB端口由具有有效信号的红、绿、蓝RGB通道组成，用于将RGB像素转换为HSL像素。

HSL转RGB实现框图

审核编辑：刘清