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HSV(Hue, Saturation, Value)

HSV(Hue, Saturation, Value) 공간은 색상을 표현하기에 간편한 색상 공간입니다.

이미지에서 색상을 검출한다고 가정할 때 BGR이나 RGB 패턴으로는 인간이 인지하는 영역의 색상을 구별하기에는 매우 어렵고 복잡합니다.

하지만 HSV 색상 공간을 활용한다면 간편하고 빠르게 특정 색상을 검출하고 분리할 수 있습니다.

색상(Hue)은 빨간색, 노란색, 파란색 등으로 인식되는 색상 중 하나 또는 둘의 조합과 유사한 것처럼 보이는 시각적 감각의 속성을 의미합니다.

0°에서 360°의 범위로 표현되며, 파란색은 220°에서 260° 사이에 있습니다. OpenCV에서는 0 ~ 179의 범위로 표현됩니다.

채도(Saturation)는 이미지의 색상 깊이로, 색상이 얼마나 선명한(순수한) 색인지를 의미합니다.

아무것도 섞지 않아 맑고 깨끗하며 원색에 가까운 것을 채도가 높다고 표현합니다.

0%에서 100%의 비율로 표현되며, 0%에 가까울수록 무채색, 100%에 가까울수록 가장 선명한(순수한)색이 됩니다. OpenCV에서는 0 ~ 255의 범위로 표현됩니다.

명도(Value)는 색의 밝고 어두운 정도를 의미합니다. 명도가 높을수록 색상이 밝아지며, 명도가 낮을수록 색상이 어두워집니다.

0%에서 100%의 비율로 표현되며, 0%에 가까울수록 검은색, 100%에 가까울수록 가장 맑은색이 됩니다. OpenCV에서는 0 ~ 255의 범위로 표현됩니다.

  • Tip : 0 ~ 360의 범위는 1 Byte(uint8)의 범위를 벗어나게 되므로 불필요한 메모리 사용을 줄이기 위해, 절반의 값인 0 ~ 179의 범위로 표현합니다.


원본(Source, src)은 영상이나 이미지를 사용하면 됩니다.

영상 사용하기 : 3강 바로가기

이미지 사용하기 : 4강 바로가기



클래스 코드

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using OpenCvSharp;

namespace Project
{
    class OpenCV : IDisposable
    {
        IplImage hsv;
            
        public IplImage HSV(IplImage src)
        {
            hsv = new IplImage(src.Size, BitDepth.U8, 3);
            IplImage h = new IplImage(src.Size, BitDepth.U8, 1);
            IplImage s = new IplImage(src.Size, BitDepth.U8, 1);
            IplImage v = new IplImage(src.Size, BitDepth.U8, 1);

            Cv.CvtColor(src, hsv, ColorConversion.BgrToHsv);
            Cv.Split(hsv, h, s, v, null);
            hsv.SetZero();

            //Hue//        
            Cv.InRangeS(h, MIN, MAX, h);
            Cv.Copy(src, hsv, h);
                    
            //Saturation//     
            //Cv.InRangeS(s, MIN, MAX, s);
            //Cv.Copy(src, hsv, s);   
                                     
            //Value//        
            //Cv.InRangeS(v, MIN, MAX, v); //
            //Cv.Copy(src, hsv, v);
                            
            return hsv;
        }
            
        public void Dispose()
        {
            if (hsv != null) Cv.ReleaseImage(hsv);
        }
    }
}


세부 코드

public IplImage HSV(IplImage src)
{
    hsv = new IplImage(src.Size, BitDepth.U8, 3);
    IplImage h = new IplImage(src.Size, BitDepth.U8, 1);
    IplImage s = new IplImage(src.Size, BitDepth.U8, 1);
    IplImage v = new IplImage(src.Size, BitDepth.U8, 1);
}

HSV의 각각의 경우 단색이기 때문에 채널은 1입니다.

채널을 각각 Hue(h), Saturation(s), Value(v)로 분리하였습니다.


Cv.CvtColor(src, hsv, ColorConversion.BgrToHsv);

Cv.CvtColor()를 이용하여 HSV로 변환합니다.


Cv.Split(hsv, h, s, v, null);

hsv의 채널을 1 개의 채널로 분리하기 위해서 Cv.Split()을 이용하여 h, s, v로 분리합니다.


hsv.SetZero();

hsv의 배열을 초기화 시킵니다.

  • Tip : 배열을 초기화하지 않았을 경우 결과가 다르게 나올 수 있습니다.


//Hue//        
Cv.InRangeS(h, MIN, MAX, h);
Cv.Copy(src, hsv, h);

//Saturation//     
Cv.InRangeS(s, MIN, MAX, s);
Cv.Copy(src, hsv, s);   
                         
//Value//        
Cv.InRangeS(v, MIN, MAX, v); //
Cv.Copy(src, hsv, v);

Cv.InRangeS()를 사용하여 채널의 최소치와 최대치를 설정합니다.

Cv.InRangeS(원본, 최소, 최대, 결과)입니다.

원본에 결과를 덧씌우기 때문에, 원본과 결과의 변수가 동일합니다.

  • 색상 (Hue) : 0 ~ 180의 값을 지닙니다.
  • 채도 (Saturation) : 0 ~ 255의 값을 지닙니다.
  • 명도 (Value) : 0 ~ 255의 값을 지닙니다.


Hue Parameter

Saturation & Value



메인 코드

using (OpenCV Convert = new OpenCV())
{
    pictureBoxIpl2.ImageIpl = Convert.HSV(src);
}

HSV는 보여질 색상이 적용된 이미지를 표시합니다. 그 이외의 색은 흑색으로 처리됩니다.



출력 결과

Hue - 90 ~ 135


Hue - 90 ~ 135 (hsv.SetZero() 미적용)


Saturation - 100 ~ 255


Value - 50 ~ 200

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