图像处理: 可见光波长(ｗavelength)与RGB之间的转换

2024-03-15 22:58
文章标签 图像处理 转换 之间 rgb 波长 可见光 avelength

本文主要是介绍图像处理: 可见光波长(ｗavelength)与RGB之间的转换，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

关于颜色转换，有时间看标准当然最好，不过我手头一时没有相关标准，所以参考了一些网上的资料，

380nm 到 760nm的可见光 对应的RGB大概是这个样子的，

C语言版本程序，

//指定波长转换成RGBA颜色
std::vector<int> lambdaToColor(double lambda,double gamma = 0.8,double intensityMax = 255.0)
{double r, g, b, alpha;if (lambda >= 380.0 && lambda < 440.0) {r = -1.0 * (lambda - 440.0) / (440.0 - 380.0);g = 0.0;b = 1.0;}else if (lambda >= 440.0 && lambda < 490.0) {r = 0.0;g = (lambda - 440.0) / (490.0 - 440.0);b = 1.0;}else if (lambda >= 490.0 && lambda < 510.0) {r = 0.0;g = 1.0;b = -1.0 * (lambda - 510.0) / (510.0 - 490.0);}else if (lambda >= 510.0 && lambda < 580.0) {r = (lambda - 510.0) / (580.0 - 510.0);g = 1.0;b = 0.0;}else if (lambda >= 580.0 && lambda < 645.0) {r = 1.0;g = -1.0 * (lambda - 645.0) / (645.0 - 580.0);b = 0.0;}else if (lambda >= 645.0 && lambda <= 780.0) {r = 1.0;g = 0.0;b = 0.0;}else {r = 0.0;g = 0.0;b = 0.0;}//在可见光谱的边缘处强度较低。if (lambda >= 380.0 && lambda < 420.0) {alpha = 0.30 + 0.70 * (lambda - 380.0) / (420.0 - 380.0);}else if (lambda >= 420.0 && lambda < 701.0) {alpha = 1.0;}else if (lambda >= 701.0 && lambda < 780.0) {alpha = 0.30 + 0.70 * (780.0 - lambda) / (780.0 - 700.0);}else {alpha = 0.0;}//1953年在引入NTSC电视时,计算具有荧光体的监视器的亮度公式如下int Y = static_cast<int>(0.212671*r + 0.715160*g + 0.072169*b);//伽马射线 gamma//照明强度 intensityMaxint R = r == 0.0 ? 0 : static_cast<int>(std::round(intensityMax * std::pow(r * alpha, gamma)));int G = g == 0.0 ? 0 : static_cast<int>(std::round(intensityMax * std::pow(g * alpha, gamma)));int B = b == 0.0 ? 0 : static_cast<int>(std::round(intensityMax * std::pow(b * alpha, gamma)));int A = static_cast<int>(alpha);return std::vector<int>{R, G, B, A, Y};
}

另一个转换是通过建立一个事先计算好的表来计算的，这个还没细看，不过感觉通过建立查找表，牺牲一点点空间，可以极大减少运算量，这也是高速程序的一般处理方式。

static class RgbCalculator {const intLEN_MIN = 380,LEN_MAX = 780,LEN_STEP = 5;static readonly double[]X = {0.000160, 0.000662, 0.002362, 0.007242, 0.019110, 0.043400, 0.084736, 0.140638, 0.204492, 0.264737,0.314679, 0.357719, 0.383734, 0.386726, 0.370702, 0.342957, 0.302273, 0.254085, 0.195618, 0.132349,0.080507, 0.041072, 0.016172, 0.005132, 0.003816, 0.015444, 0.037465, 0.071358, 0.117749, 0.172953,0.236491, 0.304213, 0.376772, 0.451584, 0.529826, 0.616053, 0.705224, 0.793832, 0.878655, 0.951162,1.014160, 1.074300, 1.118520, 1.134300, 1.123990, 1.089100, 1.030480, 0.950740, 0.856297, 0.754930,0.647467, 0.535110, 0.431567, 0.343690, 0.268329, 0.204300, 0.152568, 0.112210, 0.081261, 0.057930,0.040851, 0.028623, 0.019941, 0.013842, 0.009577, 0.006605, 0.004553, 0.003145, 0.002175, 0.001506,0.001045, 0.000727, 0.000508, 0.000356, 0.000251, 0.000178, 0.000126, 0.000090, 0.000065, 0.000046,0.000033},Y = {0.000017, 0.000072, 0.000253, 0.000769, 0.002004, 0.004509, 0.008756, 0.014456, 0.021391, 0.029497,0.038676, 0.049602, 0.062077, 0.074704, 0.089456, 0.106256, 0.128201, 0.152761, 0.185190, 0.219940,0.253589, 0.297665, 0.339133, 0.395379, 0.460777, 0.531360, 0.606741, 0.685660, 0.761757, 0.823330,0.875211, 0.923810, 0.961988, 0.982200, 0.991761, 0.999110, 0.997340, 0.982380, 0.955552, 0.915175,0.868934, 0.825623, 0.777405, 0.720353, 0.658341, 0.593878, 0.527963, 0.461834, 0.398057, 0.339554,0.283493, 0.228254, 0.179828, 0.140211, 0.107633, 0.081187, 0.060281, 0.044096, 0.031800, 0.022602,0.015905, 0.011130, 0.007749, 0.005375, 0.003718, 0.002565, 0.001768, 0.001222, 0.000846, 0.000586,0.000407, 0.000284, 0.000199, 0.000140, 0.000098, 0.000070, 0.000050, 0.000036, 0.000025, 0.000018,0.000013},Z = {0.000705, 0.002928, 0.010482, 0.032344, 0.086011, 0.197120, 0.389366, 0.656760, 0.972542, 1.282500,1.553480, 1.798500, 1.967280, 2.027300, 1.994800, 1.900700, 1.745370, 1.554900, 1.317560, 1.030200,0.772125, 0.570060, 0.415254, 0.302356, 0.218502, 0.159249, 0.112044, 0.082248, 0.060709, 0.043050,0.030451, 0.020584, 0.013676, 0.007918, 0.003988, 0.001091, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000,0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000,0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000,0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000,0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000,0.000000};static readonly double[]MATRIX_SRGB_D65 = {3.2404542, -1.5371385, -0.4985314,-0.9692660,  1.8760108,  0.0415560,0.0556434, -0.2040259,  1.0572252};public static byte[] Calc(double len) {if(len < LEN_MIN || len > LEN_MAX)return new byte[3];len -= LEN_MIN;var index = (int)Math.Floor(len / LEN_STEP);var offset = len - LEN_STEP * index;var x = Interpolate(X, index, offset);var y = Interpolate(Y, index, offset);var z = Interpolate(Z, index, offset);var m = MATRIX_SRGB_D65;var r = m[0] * x + m[1] * y + m[2] * z;var g = m[3] * x + m[4] * y + m[5] * z;var b = m[6] * x + m[7] * y + m[8] * z;r = Clip(GammaCorrect_sRGB(r));g = Clip(GammaCorrect_sRGB(g));b = Clip(GammaCorrect_sRGB(b));return new[] { (byte)(255 * r),(byte)(255 * g),(byte)(255 * b)};}static double Interpolate(double[] values, int index, double offset) {if(offset == 0)return values[index];var x0 = index * LEN_STEP;var x1 = x0 + LEN_STEP;var y0 = values[index];var y1 = values[1 + index];return y0 + offset * (y1 - y0) / (x1 - x0);}static double GammaCorrect_sRGB(double c) {if(c <= 0.0031308)return 12.92 * c;var a = 0.055;return (1 + a) * Math.Pow(c, 1 / 2.4) - a;}static double Clip(double c) {if(c < 0)return 0;if(c > 1)return 1;return c;}
}

另外有一个python版本在这里，暂时用不到，挂个号在这里吧

#!/usr/bin/env python
# vim:set ft=python fileencoding=utf-8 sr et ts=4 sw=4 : See help 'modeline''''== A few notes about color ==Color   Wavelength(nm) Frequency(THz)Red     620-750        484-400Orange  590-620        508-484Yellow  570-590        526-508Green   495-570        606-526Blue    450-495        668-606Violet  380-450        789-668f is frequency (cycles per second)l (lambda) is wavelength (meters per cycle)e is energy (Joules)h (Plank's constant) = 6.6260695729 x 10^-34 Joule*seconds= 6.6260695729 x 10^-34 m^2*kg/secondsc = 299792458 meters per secondf = c/ll = c/fe = h*fe = c*h/lList of peak frequency responses for each type of photoreceptor cell in the human eye:S cone: 437 nmM cone: 533 nmL cone: 564 nmrod:    550 nm in bright daylight, 498 nm when dark adapted. Rods adapt to low light conditions by becoming more sensitive.Peak frequency response shifts to 498 nm.'''import sys
import os
import traceback
import optparse
import time
import loggingdef wavelength_to_rgb(wavelength, gamma=0.8):'''This converts a given wavelength of light to an approximate RGB color value. The wavelength must be givenin nanometers in the range from 380 nm through 750 nm(789 THz through 400 THz).Based on code by Dan Brutonhttp://www.physics.sfasu.edu/astro/color/spectra.html'''wavelength = float(wavelength)if wavelength >= 380 and wavelength <= 440:attenuation = 0.3 + 0.7 * (wavelength - 380) / (440 - 380)R = ((-(wavelength - 440) / (440 - 380)) * attenuation) ** gammaG = 0.0B = (1.0 * attenuation) ** gammaelif wavelength >= 440 and wavelength <= 490:R = 0.0G = ((wavelength - 440) / (490 - 440)) ** gammaB = 1.0elif wavelength >= 490 and wavelength <= 510:R = 0.0G = 1.0B = (-(wavelength - 510) / (510 - 490)) ** gammaelif wavelength >= 510 and wavelength <= 580:R = ((wavelength - 510) / (580 - 510)) ** gammaG = 1.0B = 0.0elif wavelength >= 580 and wavelength <= 645:R = 1.0G = (-(wavelength - 645) / (645 - 580)) ** gammaB = 0.0elif wavelength >= 645 and wavelength <= 750:attenuation = 0.3 + 0.7 * (750 - wavelength) / (750 - 645)R = (1.0 * attenuation) ** gammaG = 0.0B = 0.0else:R = 0.0G = 0.0B = 0.0R *= 255G *= 255B *= 255return (int(R), int(G), int(B))def main(options=None, args=None):#    import ppm_dump
#    import png_canvasimport canvasif options.ppm:canvas = canvas.ppm_canvas(371, 278)canvas.is_ascii = Trueelse:canvas = canvas.png_canvas(371, 278)for wl in range(380, 751):r, g, b = wavelength_to_rgb(wl)for yy in range(0, 278):canvas.pixel(wl - 380, yy, r, g, b)sys.stdout.write(str(canvas))if __name__ == '__main__':try:start_time = time.time()parser = optparse.OptionParser(formatter=optparse.TitledHelpFormatter(),usage=globals()['__doc__'],version='1')parser.add_option('-v', '--verbose', action='store_true',default=False, help='verbose output')parser.add_option('--png', action='store_true',default=True, help='Output as PNG.')parser.add_option('--ppm', action='store_true',default=False, help='Output as PPM ASCII (Portable Pixmap).')(options, args) = parser.parse_args()#if len(args) < 1:#    parser.error ('missing argument')if options.verbose:print(time.asctime())exit_code = main(options, args)if exit_code is None:exit_code = 0if options.verbose:print(time.asctime())print('TOTAL TIME IN MINUTES: %f'% ((time.time() - start_time) / 60.0))sys.exit(exit_code)except KeyboardInterrupt as e:  # The user pressed Ctrl-C.raise eexcept SystemExit as e:  # The script called sys.exit() somewhere.raise eexcept Exception as e:print('ERROR: Unexpected Exception')print(str(e))traceback.print_exc()os._exit(2)

【1】 https://stackoverflow.com/questions/1472514/convert-light-frequency-to-rgb

【2】http://www.noah.org/wiki/Wavelength_to_RGB_in_Python

 

这篇关于图像处理: 可见光波长(ｗavelength)与RGB之间的转换的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/813534。

相关文章

JAVA中整型数组、字符串数组、整型数和字符串 的创建与转换的方法

JAVA中整型数组、字符串数组、整型数和字符串 的创建与转换的方法

《JAVA中整型数组、字符串数组、整型数和字符串的创建与转换的方法》本文介绍了Java中字符串、字符数组和整型数组的创建方法,以及它们之间的转换方法,还详细讲解了字符串中的一些常用方法,如index... 目录一、字符串、字符数组和整型数组的创建1、字符串的创建方法1.1 通过引用字符数组来创建字符串1.2
阅读更多...
Java将时间戳转换为Date对象的方法小结

Java将时间戳转换为Date对象的方法小结

《Java将时间戳转换为Date对象的方法小结》在Java编程中,处理日期和时间是一个常见需求,特别是在处理网络通信或者数据库操作时,本文主要为大家整理了Java中将时间戳转换为Date对象的方法... 目录1. 理解时间戳2. Date 类的构造函数3. 转换示例4. 处理可能的异常5. 考虑时区问题6.
阅读更多...
基于C#实现将图片转换为PDF文档

基于C#实现将图片转换为PDF文档

《基于C#实现将图片转换为PDF文档》将图片（JPG、PNG）转换为PDF文件可以帮助我们更好地保存和分享图片,所以本文将介绍如何使用C#将JPG/PNG图片转换为PDF文档,需要的可以参考下... 目录介绍C# 将单张图片转换为PDF文档C# 将多张图片转换到一个PDF文档介绍将图片（JPG、PNG）转
阅读更多...
day-51 合并零之间的节点

day-51 合并零之间的节点

思路 直接遍历链表即可，遇到val=0跳过，val非零则加在一起，最后返回即可 解题过程 返回链表可以有头结点，方便插入，返回head.next Code /*** Definition for singly-linked list.* public class ListNode {* int val;* ListNode next;* ListNode() {}*
阅读更多...
【每日一题】LeetCode 2181.合并零之间的节点（链表、模拟）

【每日一题】LeetCode 2181.合并零之间的节点（链表、模拟）

【每日一题】LeetCode 2181.合并零之间的节点（链表、模拟） 题目描述 给定一个链表，链表中的每个节点代表一个整数。链表中的整数由 0 分隔开，表示不同的区间。链表的开始和结束节点的值都为 0。任务是将每两个相邻的 0 之间的所有节点合并成一个节点，新节点的值为原区间内所有节点值的和。合并后，需要移除所有的 0，并返回修改后的链表头节点。 思路分析 初始化：创建一个虚拟头节点
阅读更多...
PDF 软件如何帮助您编辑、转换和保护文件。

PDF 软件如何帮助您编辑、转换和保护文件。

如何找到最好的 PDF 编辑器。 无论您是在为您的企业寻找更高效的 PDF 解决方案，还是尝试组织和编辑主文档，PDF 编辑器都可以在一个地方提供您需要的所有工具。市面上有很多 PDF 编辑器 — 在决定哪个最适合您时，请考虑这些因素。 1. 确定您的 PDF 文档软件需求。 不同的 PDF 文档软件程序可以具有不同的功能，因此在决定哪个是最适合您的 PDF 软件之前，请花点时间评估您的
阅读更多...
C# double[] 和Matlab数组MWArray[]转换

C# double[] 和Matlab数组MWArray[]转换

C# double[] 转换成MWArray[], 直接赋值就行             MWNumericArray[] ma = new MWNumericArray[4];             double[] dT = new double[] { 0 };             double[] dT1 = new double[] { 0,2 };
阅读更多...
linux中使用rust语言在不同进程之间通信

linux中使用rust语言在不同进程之间通信

第一种：使用mmap映射相同文件 fn main() {let pid = std::process::id();println!(
阅读更多...
O(n)时间内对[0..n^-1]之间的n个数排序

O(n)时间内对[0..n^-1]之间的n个数排序

题目 如何在O(n)时间内，对0到n^2-1之间的n个整数进行排序 思路 把整数转换为n进制再排序，每个数有两位，每位的取值范围是[0..n-1]，再进行基数排序 代码 #include <iostream>#include <cmath>using namespace std;int n, radix, length_A, digit = 2;void Print(int *A,
阅读更多...
16 子组件和父组件之间传值

16 子组件和父组件之间传值

划重点 子组件 / 父组件 定义组件中：props 的使用组件中：data 的使用(有 return 返回值) ； 区别：Vue中的data （没有返回值）;组件方法中 emit 的使用：emit:英文原意是：触发、发射 的意思components :直接在Vue的方法中声明和绑定要使用的组件 小炒肉：温馨可口 <!DOCTYPE html><html lang="en"><head><
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2