如何将位图简化为已知的RGB颜色集

Question

对于一个爱好项目，我将构建一个程序，当给定图像时，位图将创建一个跨拼接模式作为PDF。我将在Mac上使用可可/目标C。

源位图通常是24BPP的图像，但是在可用的数百万颜色中，只有少数作为交叉缝线存在。线程有多种类型。 DMC是最广泛的可用性，几乎它们的整个范围可作为来自各个网站的RGB值可用。 这是一个，例如。

DMC#  Name               R   G   B
----- ------------------ --- --- ---
blanc White              255 255 255
208   Lavender - vy dk   148  91 128
209   Lavender - dk      206 148 186
210   Lavender - md      236 207 225
211   Lavender - lt      243 218 228
      ...etc...

如我所见，我的第一个问题是从图像中的像素从RGB的起点开始，选择了DMC集中可用的最接近的颜色。从数学上找到最近的DMC颜色并确保它也非常合适的颜色的最佳方法是什么？

尽管我将使用可可，但请随时在您发布的任何代码中使用伪代码（甚至Java！）。

Answer 1

使用 lab color Space color Space color Space并找到颜色，并与最近：//en.wikipedia.org/wiki/euclidean_distance“ rel =“ nofollow noreferrer”> euclidean距离。在RGB颜色空间中这样做将产生违反直觉的结果。 hsl 颜色空间。）

（或使用 hsl > 您选择的颜色空间内最接近距离的颜色。请注意，对于某些颜色空间，必须计算距离循环（例如那些使用 hue ）。

（大多数颜色Quanization围绕着实际选择调色板，但是在您的情况下已经得到了解决，因此您不能使用更流行的量化技术。）

另外，请查看

要在可可中找到HSB色调，看起来您可以使用在nscolor.h.h 中声明。

但是，如果您只使用此技术将图像转换为跨缝制设计，那么将其实际缝制非常困难。将充满单像素颜色字段，这是一种失败交叉缝合的目的。

Answer 2

这称为颜色量化，并且有许多算法可用。

一个非常基本的是将RGB颜色视为空间的点，并在颜色之间使用普通的旧欧几里得距离来弄清它们的“接近”。这具有缺点，因为人眼在这个空间的不同地方具有不同的敏感性，因此这样的距离与人类对颜色的看法不太吻合。您可以使用各种加权方案来改善这种情况。

Answer 3

相互构造... :)

您不仅可以识别最近的颜色，还需要减少所使用的颜色数量。您不想最终获得使用数百种不同颜色的缝合图案……

我将一些代码汇总在一起，以基本的层面进行此操作。 （对不起，它在C＃中，我希望它无论如何都可以有用。）

当然，在该方法运行良好之前，需要进行进一步的调整。 GetDistance方法加权了色相，饱和度和亮度相互影响的重要性，找到最佳平衡当然很重要，对于找到最接近的颜色。

减少调色板的方法也可以做很多事情。在示例中，我刚选择了最常用的颜色，但是您可能想在调色板中的颜色相似。这可以通过选择最常用的颜色，根据列出的颜色的距离来减少列表中其余颜色的计数，然后求解列表。

具有DMC颜色的HSL类，可以计算到另一种颜色的距离，并在颜色列表中找到最近的颜色：

public class Hsl {

    public string DmcNumber { get; private set; }
    public Color Color { get; private set; }
    public float Hue { get; private set; }
    public float Saturation { get; private set; }
    public float Brightness { get; private set; }
    public int Count { get; set; }

    public Hsl(Color c) {
        DmcNumber = "unknown";
        Color = c;
        Hue = c.GetHue();
        Saturation = c.GetSaturation();
        Brightness = c.GetBrightness();
        Count = 0;
    }

    public Hsl(string dmc, int r, int g, int b)
        : this(Color.FromArgb(r, g, b))
    {
        DmcNumber = dmc;
    }

    private static float AngleDifference(float a1, float a2) {
        float a = Math.Abs(a1 - a2);
        if (a > 180f) {
            a = 360f - a;
        }
        return a / 180f;
    }

    public float GetDistance(Hsl other) {
        return
            AngleDifference(Hue, other.Hue) * 3.0f +
            Math.Abs(Saturation - other.Saturation) +
            Math.Abs(Brightness - other.Brightness) * 4.0f;
    }

    public Hsl GetNearest(IEnumerable<Hsl> dmcColors) {
        Hsl nearest = null;
        float nearestDistance = float.MaxValue;
        foreach (Hsl dmc in dmcColors) {
            float distance = GetDistance(dmc);
            if (distance < nearestDistance) {
                nearestDistance = distance;
                nearest = dmc;
            }
        }
        return nearest;
    }

}

此代码设置DMC颜色的（大量减少）DMC颜色列表，加载图像，计算颜色，计数颜色，减少调色板并转换图像。当然，您还希望将信息从减少的调色板中保存。

Hsl[] dmcColors = {
    new Hsl("blanc", 255, 255, 255),
    new Hsl("310", 0, 0, 0),
    new Hsl("317", 167, 139, 136),
    new Hsl("318", 197, 198, 190),
    new Hsl("322", 81, 109, 135),
    new Hsl("336", 36, 73, 103),
    new Hsl("413", 109, 95, 95),
    new Hsl("414", 167, 139, 136),
    new Hsl("415", 221, 221, 218),
    new Hsl("451", 179, 151, 143),
    new Hsl("452", 210, 185, 175),
    new Hsl("453", 235, 207, 185),
    new Hsl("503", 195, 206, 183),
    new Hsl("504", 206, 221, 193),
    new Hsl("535", 85, 85, 89)
};

Bitmap image = (Bitmap)Image.FromFile(@"d:\temp\pattern.jpg");

// count colors used
List<Hsl> usage = new List<Hsl>();
for (int y = 0; y < image.Height; y++) {
    for (int x = 0; x < image.Width; x++) {
        Hsl color = new Hsl(image.GetPixel(x, y));
        Hsl nearest = color.GetNearest(dmcColors);
        int index = usage.FindIndex(h => h.Color.Equals(nearest.Color));
        if (index != -1) {
            usage[index].Count++;
        } else {
            nearest.Count = 1;
            usage.Add(nearest);
        }
    }
}

// reduce number of colors by picking the most used
Hsl[] reduced = usage.OrderBy(c => -c.Count).Take(5).ToArray();

// convert image
for (int y = 0; y < image.Height; y++) {
    for (int x = 0; x < image.Width; x++) {
        Hsl color = new Hsl(image.GetPixel(x, y));
        Hsl nearest = color.GetNearest(reduced);
        image.SetPixel(x, y, nearest.Color);
    }
}

image.Save(@"d:\temp\pattern.png", System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Png);

Answer 4

获取 ppmquant 应用程序的源>公用事业集

Answer 5

其他人指出了颜色量化的各种技术。可以使用Markov随机字段之类的技术来尝试对相邻像素位置切换线程颜色的系统进行惩罚。那里有一些通用的多标签MRF库，包括 boykov's 。

要使用其中之一，数据元素将是输入颜色，标签将是一组线程颜色，数据项可能是BZLM建议的实验室空间中的欧几里得距离，而邻里条款将对切换罚款线颜色。

Answer 6

根据您的颜色操作的正确性的相关性，请记住 color Space 。由于我的摄影爱好，我已经研究了这一点，但我仍然对所有事情有些困惑。

但是，如前所述，请尽可能多地使用实验室，因为（AFAIK）它是颜色空间不可知的，而所有其他方法（RGB/HSL/CMYK）没有（理论上）没有定义的色彩空间。

例如，RGB仅为三个百分比值（0-255 =＆gt; 0-100％，具有8位颜色深度）。因此，如果您的RGB-三曲线为（0,255,0），则将其翻译成“只有绿色，并且尽可能多地”。因此，问题是“红色有多红？”。这是一个颜色空间答案的问题 - srgb srgb 100％-Green不如绿色 adobergb 100％-Green。它甚至都不一样 hue ！

对不起，如果这到达了事物的外面