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申请/专利权人：华南理工大学

摘要：本发明公开了一种基于FPGA的RGB与HSI色彩空间转换方法及其电路，包括RGB色彩空间转换为HSI色彩空间逻辑电路和HSI色彩空间转换为RGB色彩空间逻辑电路；通过提取输入图像的R、G和B并归一化到[0,1]，计算亮度I、色度H以及饱和度S得到HSI彩色图像；通过提取输入图像的亮度值I、饱和度值S和色度值H，计算中间变量M、N和O并根据色度值H的范围，确定相应的R、G和B的值得到RGB彩色图像。本发明优化了传统RGB转换HSI的计算公式，每一个像素减少两次加法，两次乘法和一次开平方运算，保留的除法运算相比于改进之前的除法运算量更小，可以有效减少运算量，提高计算结果的精度，满足4KP60的系统运算要求。

主权项：1.一种基于FPGA的RGB与HSI色彩空间转换方法，其特征在于，包括将RGB彩色图像转换为HSI彩色图像，以及将HSI彩色图像转换为RGB彩色图像；所述将RGB彩色图像转换为HSI彩色图像具体为：提取输入的RGB彩色图像的每个像素的红色值R、绿色值G和蓝色值B，并归一化到[0,1]；根据归一化后的红色值R、绿色值G和蓝色值B进行亮度值I、色度值H以及饱和度值S的计算，得到转换后的HSI彩色图像；在将RGB彩色图像转换为HSI彩色图像的过程中，所述根据归一化后的红色值R、绿色值G和蓝色值B进行亮度值I的计算，具体为：I=R+G+B3；所述根据归一化后的红色值R、绿色值G和蓝色值B进行饱和度值S的计算，具体为：S=1-3*[minR,G,B]R+G+B；所述根据归一化后的红色值R、绿色值G和蓝色值B进行色度值H的计算，具体为： ，其中，角度；改进的色度值H的计算包括以下步骤：S1.计算反正切函数的自变量地址值x，其值由下式： ；S2.压缩所述反正切函数自变量地址值x，得到压缩地址addr，如下式： ；S3.构建压缩查找表，使用所述反正切函数压缩后的addr作为查找表的输入变量，计算出映射结果角度θ： ，其中，角度θ的最小精度为0.5度，取值范围为[0,240；S4.使用所述计算的角度θ，根据B、G的大小以及2R、B+G的大小，色度值H的计算分成四种情况：当B≥G,2R≥B+G时，色度值H的角度计算结果为θ；当BG,2R≥B+G时，色度值H的角度计算结果为360-θ；当BG,2RB+G时，色度值H的角度计算结果为720-θ；当B≥G,2RB+G时，色度值H的角度计算结果为360+θ；S5.组合所述亮度值I计算的值、所述饱和度值S计算的值以及所述色度值H计算的值，得到HSI彩色图像；所述将HSI彩色图像转换为RGB彩色图像具体为：提取输入的HSI彩色图像的每个像素的亮度值I、饱和度值S和色度值H，并进行中间变量M、N和O的计算，根据中间变量M、N和O的值以及色度值H的范围，确定相应的R、G和B的值，得到转换后的RGB彩色图像；在将HSI彩色图像转换为RGB彩色图像的过程中，所述根据亮度值I、饱和度值S和色度值H进行中间变量M的计算，具体为：M=I1-S；所述根据亮度值I、饱和度值S和色度值H进行中间变量N的计算，具体为：将整个色度值H的范围划分成三个区域：使用角度表示为[0,2*π3、[2*π3,4*π3和[4*π3,2*π，使用寄存器表示为[0,240、[240,480和[480,720；当色度值H处于寄存器表示的[0,240范围时，设立中间色度变量H1=H；当色度值H处于寄存器表示的[240,480范围时，设立中间色度变量H=H-240；当色度值H处于寄存器表示的[480,720范围时，设立中间色度变量H1=H-480；所述中间色度变量H1始终处于[0,240范围之内；构建查找表映射，映射函数如下： ，其中变量使用角度表示的范围为[0,2*π3；利用计算得到的f[H1]值和所述亮度值I、饱和度值S，计算出中间值N，如下式：N=I[1+S*f[H1]]；所述根据亮度值I、饱和度值S和色度值H进行中间变量O的计算，具体为：O=3*I-M-N。

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