颜色空间HSL与RGB之间的相互转换

由于自己的一个小程序里要用到颜色空间HSL与RGB的转换，所以呢，到处翻资料，模仿借鉴了一个纯C的HSL与RGB颜色空间的相互转换。因为我需要验证这个2个转换算法的正确性，所以将其HSL的值空间转到了0 ~ 240，RGB的值空间转换到了 0 ~ 255，保持和Windows自带的画图工具的值空间一致，这样可以直接使用Windows画图工具来验证。
当然由于是纯C的关系，我们可以直接到Linux下编译运行！！！


算法一（理论算法）：
运行截图：



源代码：
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 *Author: wangli
 *E-mail: [e-mail]
 *Build Data: 2009-10-08

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#include

#define max(a,b,c)    ((a > ((b>c)?b:c)) ? a : ((b>c)?b:c))
#define min(a,b,c)    ((a < ((b

double Hue_2_RGB (double v1, double v2, double vH);
void RGBtoHSL (double r, double g, double b, double* h, double* s, double* l);
void HSLtoRGB (double h, double s, double l, double* R, double* G, double* B);

int main (int argc, char* argv[])
{
    double r, g, b;
    double h, s, l;

    r = 171;
    g = 36;
    b = 210;
    printf ("R = %f, G = %f, B = %f\n", r, g, b);
    printf ("Covert RGB to HSL : \n");
    RGBtoHSL (r, g, b, &h, &s, &l);
    printf ("H = %f, S = %f, L = %f\n\n", h, s, l);

    h = 219;
    s = 186;
    l = 33;
    printf ("H = %f, S = %f, L = %f\n", h, s, l);
    printf ("Covert HSL to RGB : \n");
    HSLtoRGB (h, s, l, &r, &g, &b);
    printf ("R = %f, G = %f, B = %f\n\n", r, g, b);

    return 0;
}


//RGB from 0 to 255;    HSL results from 0 to 240
void RGBtoHSL (double r, double g, double b, double* h, double* s, double* l)
{
    //转到RGB(1, 1, 1)的空间
    double var_R = r/255;
    double var_G = g/255;
    double var_B = b/255;

    double vmin = min(var_R, var_G, var_B);
    double vmax = max(var_R, var_G, var_B);
    double delta = vmax - vmin;
    
    double dr, dg, db;

    *l = (vmax+vmin) / 2;

    if (0 == delta)
    {
        *h = 0;
        *s = 0;
    }
    else
    {
        if (*l < 0.5)
            *s = delta / (vmax+vmin);
        else
            *s = delta / (2-vmax-vmin);

        dr = (((vmax-var_R)/6) + (delta/2))/delta;
        dg = (((vmax-var_G)/6) + (delta/2))/delta;
        db = (((vmax-var_B)/6) + (delta/2))/delta;

        if (var_R == vmax)
            *h = db - dg;
        else if (var_G == vmax)
            *h = (1.0/3.0) + dr - db;
        else if (var_B == vmax)
            *h = (2.0/3.0) + dg - dr;

        if (*h < 0)
            *h += 1;
        if (*h > 1)
            *h -= 1;
    }
    //转回到HSL(240, 240, 240)的空间
    *h *= 240;
    *s *= 240;
    *l *= 240;
}

double Hue_2_RGB (double v1, double v2, double vH)
{
    if (vH < 0)
        vH += 1;
    if (vH > 1)
        vH -= 1;
    if ((6*vH) < 1)
        return (v1 + (v2-v1)*6*vH);
    if ((2*vH) < 1)
        return v2;
    if ((3*vH) < 2)
        return (v1 + (v2-v1)*((2.0/3.0)-vH)*6);

    return v1;
}

//HSL from 0 to 240;    RGB results from 0 to 255
void HSLtoRGB (double h, double s, double l, double* R, double* G, double* B)
{
    double v1, v2;
    //转到HSL(1, 1, 1)的空间
    double H = h/240;
    double S = s/240;
    double L = l/240;

    if (0 == S)
    {
        //转回到RGB(255, 255, 255)的空间
        *R = L * 255;
        *G = L * 255;
        *B = L * 255;
    }
    else
    {
        if (L < 0.5)
            v2 = L * (1+S);
        else
            v2 = (L+S) - (L*S);

        v1 = 2 * L - v2;

        //转回到RGB(255, 255, 255)的空间
        *R = 255 * Hue_2_RGB (v1, v2, H+(1.0/3.0));
        *G = 255 * Hue_2_RGB (v1, v2, H);
        *B = 255 * Hue_2_RGB (v1, v2, H-(1.0/3.0));
    }
}
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补充语：
1、我这里没有使用从终端输入浮点数，主要是因为使用scanf()函数的获取数据的时候浮点数不能正确得到，所以干脆直接在程序里填制，在验证的时候直接修改程序里的值再编译运行看结果！
2、在变换中为了使精度较高，大多变量都是用了double类型。当然我们在各种作图工具或者调色工具中，很少有可以调节到小数点这个精度的，所以我们在对精度不高的情况下可以对上面的数据类型稍作调整，一个char类型（8bits)就足够了。这个算法不是唯一的变换算法，也不是一定要达到这个精度，我们甚者可以和原来精度有一个比较大的差距（这得看实际应用了）。
3、在维基百科里面 %E5%92%8CHSV%E8%89%B2%E5%BD%A9%E7%A9%BA%E9%97%B4 ，这里后面出现的几组对比值中有一个好像错了。验证时需注意！！！


算法二（Windows算法）：
运行截图：


源代码：
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 *Author: wangli
 *E-mail: [e-mail]
 *Build Data: 2009-10-08

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#include

typedef unsigned char    BYTE;    //0 ~ 2^8 - 1
typedef unsigned short    WORD;    //0 ~ 2^16 - 1
typedef unsigned long    DWORD;    //0 ~ 2^32 - 1

#define HSLMAX    240
#define RGBMAX    255
#define UNDEFINED    (HSLMAX*2/3)

#define max(a,b,c)    ((a > ((b>c)?b:c)) ? a : ((b>c)?b:c))
#define min(a,b,c)    ((a < ((b

void RGBtoHSL (WORD r, WORD g, WORD b, WORD* h, WORD* s, WORD* l);
WORD HueToRGB (WORD n1, WORD n2, WORD hue);
void HSLtoRGB (WORD h, WORD s, WORD l, WORD* r, WORD* g, WORD* b);


int main (int argc, char* argv[])
{
    WORD r, g, b;
    WORD h, s, l;

    r = 1;
    g = 255;
    b = 120;
    printf ("R = %d, G = %d, B = %d\n", r, g, b);
    printf ("Covert RGB to HSL : \n");
    RGBtoHSL (r, g, b, &h, &s, &l);
    printf ("H = %d, S = %d, L = %d\n\n", h, s, l);

    h = 239;
    s = 189;
    l = 1;
    printf ("H = %d, S = %d, L = %d\n", h, s, l);
    printf ("Covert HSL to RGB : \n");
    HSLtoRGB (h, s, l, &r, &g, &b);
    printf ("R = %d, G = %d, B = %d\n\n", r, g, b);

    return 0;
}

void RGBtoHSL (WORD r, WORD g, WORD b, WORD* h, WORD* s, WORD* l)
{
    BYTE cMax, cMin;
    WORD Rdelta, Gdelta, Bdelta;

    cMax = max(r, g, b);
    cMin = min(r, g, b);
    *l = (((cMax+cMin)*HSLMAX)+RGBMAX) / (2*RGBMAX);

    if (cMax == cMin)
    {
        *s = 0;
        *h = UNDEFINED;
    }
    else
    {
        if (*l <= (HSLMAX/2))
            *s = (((cMax-cMin)*HSLMAX)+((cMax+cMin)/2)) / (cMax+cMin);
        else
            *s = (((cMax-cMin)*HSLMAX)+((2*RGBMAX-cMax-cMin)/2)) / (2*RGBMAX-cMax-cMin);

        Rdelta = (((cMax-r)*(HSLMAX/6))+((cMax-cMin)/2)) / (cMax-cMin);
        Gdelta = (((cMax-g)*(HSLMAX/6))+((cMax-cMin)/2)) / (cMax-cMin);
        Bdelta = (((cMax-b)*(HSLMAX/6))+((cMax-cMin)/2)) / (cMax-cMin);

        if (r == cMax)
            *h = Bdelta - Gdelta;
        else if (g == cMax)
            *h = (HSLMAX/3) + Rdelta - Bdelta;
        else
            *h = ((2*HSLMAX)/3) + Gdelta - Rdelta;

        if (*h < 0)
            *h += HSLMAX;
        if (*h > HSLMAX)
            *h -= HSLMAX;
    }

}

//utility routine for HLStoRGB
WORD HueToRGB (WORD n1, WORD n2, WORD hue)
{
    if (hue < 0)
        hue += HSLMAX;
    if (hue > HSLMAX)
        hue -= HSLMAX;

    if (hue < (HSLMAX/6))
        return (n1 + (((n2-n1)*hue+(HSLMAX/12))/(HSLMAX/6)));
    if (hue < (HSLMAX/2))
        return (n2);
    if (hue < ((HSLMAX*2)/3))
        return (n1 + (((n2-n1)*(((HSLMAX*2)/3)-hue)+(HSLMAX/12))/(HSLMAX/6)));
    else
        return (n1);
}

void HSLtoRGB (WORD h, WORD s, WORD l, WORD* r, WORD* g, WORD* b)
{
    WORD Magic1, Magic2;

    if (0 == s)
    {
        *r = *g = *b = (l*RGBMAX) / HSLMAX;
        if (h != UNDEFINED)
            /*error*/;
    }
    else
    {
        if (l <= (HSLMAX/2))
            Magic2 = (l*(HSLMAX+s)+(HSLMAX/2)) / HSLMAX;
        else
            Magic2 = l + s - ((l*s)+(HSLMAX/2))/HSLMAX;

        Magic1 = 2*l - Magic2;

        *r = (HueToRGB(Magic1, Magic2, h+(HSLMAX/3))*RGBMAX+(HSLMAX/2)) / HSLMAX;
        *g = (HueToRGB(Magic1, Magic2, h)*RGBMAX+(HSLMAX/2)) / HSLMAX;
        *b = (HueToRGB(Magic1, Magic2, h-(HSLMAX/3))*RGBMAX+(HSLMAX/2)) / HSLMAX;
    }
}
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补充语：
1、这个本来是在MS官方网站上找到的算法，不过对其进行了些许修改，使之成为纯C环境下的代码，应该可以移植到Linux下，我没试过。不过这个是Windows自己的计算方法，Linux下一般都是HSV颜色空间，需要的话自己写代码去，或者参考GIMP等画图软件的源码；
2、官方算法，和Windows画图程序中使用的一模一样，而且RGB值范围为0 ~ 255的整形数，HSL值范围为 0 ~ 240的整形数，非常完美的匹配！

转自：http://wanglilife.blog.163.com/blog/static/464852712009982333791/