图像处理篇---掩膜获取

在图像处理中，"掩膜"（mask）就像给图像 "戴了个面具"------ 目标物区域是透明的（白色），背景是不透明的（黑色），用来精准分离目标和背景。用 LAB 或 HSV 颜色空间提取掩膜，核心是利用这两种颜色空间对 "颜色差异" 更敏感的特点，通过调节阈值（范围）把目标颜色 "圈" 出来。

先明确两个关键概念：

颜色空间：把颜色拆成几个 "维度"（类似向量的维度），方便单独调节。比如 HSV 拆成 "色相（H）、饱和度（S）、明度（V）"，LAB 拆成 "明度（L）、红绿（A）、黄蓝（B）"。
阈值调节：设定一个范围（比如 H 通道的最小值和最大值），落在这个范围内的像素保留（变白），之外的排除（变黑）。

一、HSV 颜色空间提取掩膜（适合鲜艳颜色，如红、绿、蓝）

HSV 的三个通道含义：

H（色相）：决定颜色种类（红、绿、蓝等），范围 0-180（OpenCV 中）。比如红色 H 约 0-10，绿色约 40-70，蓝色约 100-130。
S（饱和度）：颜色的 "鲜艳程度"，0-255。数值越高越鲜艳（纯红），越低越灰（粉红→灰色）。
V（明度）：颜色的 "明暗程度"，0-255。数值越高越亮（亮红），越低越暗（暗红→黑色）。

步骤（以提取红色苹果为例）：

转换图像到 HSV 空间

原始图像是 RGB 格式，先通过软件（如 Photoshop）或代码（如 OpenCV）转成 HSV，方便单独看 H、S、V 通道的图像。
观察目标在 H 通道的范围

单独显示 H 通道图像：红色苹果在 H 通道中会是亮斑（因为 H 值在 0-10），背景（如绿色叶子、灰色桌面）是暗的。

→ 初步确定 H 的大致范围：比如 min_H=0，max_H=15（包含红色）。
调节 H 通道阈值，过滤非目标颜色
- 用 "阈值工具" 设置 H 的最小值（min_H）和最大值（max_H）：
  - 若调大 min_H（比如从 0→5）：会排除 H<5 的红色（比如最浅的红），苹果边缘可能被切掉一小块。
  - 若调小 max_H（比如从 15→10）：会排除 H>10 的红色（比如偏橙的红），苹果可能少一块。
  - 若范围太窄（如 0-5）：苹果大部分会被排除，掩膜上只剩一小部分红色。
  - 若范围太宽（如 0-30）：会包含橙色（H=15-30），掩膜上可能混入橙色物体（如橘子）。
    → 目标：让 H 通道的掩膜中，苹果区域尽量完整，背景（叶子、桌面）尽量少。
用 S 通道排除 "灰色 / 白色" 干扰

红色苹果的 S 值较高（鲜艳），而灰色桌面 S 值低（接近 0）。
- 单独看 S 通道：苹果是亮的（高 S），桌面是暗的（低 S）。
- 设置 S 的阈值：比如 min_S=50（排除 S<50 的灰色），max_S=255（保留所有鲜艳的红）。
  - 若调大 min_S（如 50→80）：会排除较浅的红（如粉红，S=60），苹果可能变 "瘦"。
  - 若调小 min_S（如 50→20）：会包含更多灰色（如浅灰桌面），掩膜混入背景。
用 V 通道排除 "过亮 / 过暗" 干扰

苹果亮度适中（V 不会太极端），但可能有强光（V 接近 255）或阴影（V 接近 0）。
- 单独看 V 通道：苹果是中等亮度（亮），强光 / 阴影是极亮 / 极暗（暗）。
- 设置 V 的阈值：比如 min_V=30（排除过暗的阴影），max_V=220（排除过亮的反光）。
  - 若调大 min_V（如 30→50）：会排除苹果上较暗的部分（如底部阴影），苹果可能缺一块。
  - 若调小 max_V（如 220→200）：会排除苹果上的高光（如反光点），掩膜上苹果的亮斑会消失。
合并三个通道的阈值，得到最终掩膜

只有同时满足 H、S、V 范围的像素，才会在掩膜上显示为白色（目标），其他为黑色（背景）。

→ 反复微调三个通道的范围，直到掩膜中目标完整、背景干净。

二、LAB 颜色空间提取掩膜（适合光照变化大的场景，如明暗不均的目标）

LAB 的三个通道含义：

L（明度）：只反映明暗，和颜色无关（0-255，0 是黑，255 是白）。
A（红绿）：正值偏红，负值偏绿（范围 - 128 到 127）。
B（黄蓝）：正值偏黄，负值偏蓝（范围 - 128 到 127）。

步骤（以提取蓝色玩具为例）：

蓝色在 LAB 中特点：A 通道接近 0（不红不绿），B 通道为负值（偏蓝），L 通道中等（不太亮不太暗）。

转换图像到 LAB 空间

同样先把 RGB 图转成 LAB，分离出 L、A、B 三个通道。
用 B 通道锁定蓝色范围

单独看 B 通道：蓝色玩具是亮斑（因为 B 为负值，在图像中可能显示为亮），红色 / 黄色物体是暗的（B 正值）。
- 设置 B 的阈值：比如 min_B=-100（更蓝），max_B=-20（不太蓝）。
  - 若调大 min_B（如 - 100→-50）：会排除更蓝的部分（比如深蓝），玩具边缘可能被切掉。
  - 若调小 max_B（如 - 20→-60）：会排除偏浅的蓝（比如浅蓝），玩具可能少一块。
  - 范围太窄：蓝色玩具被截成碎片；范围太宽：会包含紫色（B 接近 - 20，A 偏红）。
用 A 通道排除 "红 / 绿" 干扰

蓝色玩具的 A 值接近 0（不红不绿），而红色物体 A 为正，绿色物体 A 为负。
- 设置 A 的阈值：比如 min_A=-30（不太绿），max_A=30（不太红）。
  - 若调大 min_A（如 - 30→0）：会排除偏绿的蓝（如蓝绿色），玩具可能少一块。
  - 若调小 max_A（如 30→0）：会排除偏红的蓝（如蓝紫色），可能过滤掉玩具上的紫色条纹。
用 L 通道排除 "过亮 / 过暗" 干扰

蓝色玩具 L 值中等，而阴影 L 低，强光 L 高。
- 设置 L 的阈值：比如 min_L=40（排除过暗阴影），max_L=200（排除过亮反光）。
  - 调大 min_L：排除玩具的暗部；调小 max_L：排除玩具的高光。
合并三个通道的阈值，得到掩膜

同时满足 L、A、B 范围的像素为白色（目标），其他为黑色（背景）。

关键规律：阈值调节的 "因果关系"

调大某个通道的最小值（min）：会 "切掉" 该通道中数值比新 min 小的像素→掩膜中目标可能变小（排除了更 "极端" 的目标部分）。
调小某个通道的最大值（max）：会 "切掉" 该通道中数值比新 max 大的像素→掩膜中目标可能变小（排除了另一方向的极端部分）。
扩大范围（min 减小 + max 增大）：掩膜会包含更多像素（可能更完整），但容易混入背景噪声。
缩小范围（min 增大 + max 减小）：掩膜更 "干净"（排除噪声），但可能切掉目标的边缘或细节。

总结

HSV：适合提取颜色鲜艳、光照稳定的目标（如交通灯、彩色标记），调节 H 锁定颜色，S 排除灰色，V 排除明暗干扰。
LAB：适合光照不均的场景（如逆光的目标），L 通道单独控制明暗，A/B 精准区分红绿 / 黄蓝，抗光照干扰更强。

实际操作时，建议用工具（如 OpenCV 的inRange函数、Photoshop 的颜色范围工具）实时预览调节效果，边调边看掩膜变化，直到目标 "完整且干净" 为止～