3.3.1 簡介
本實驗室研發之色彩特徵剖析系統 Color Profiler 1.02 是以 HSB 的色彩空間對數位 影像產生四個向度的描述，是一個數位影像數據化之色彩計量工具。Color Profiler 1.02 版本其特色為可以分批計算大量的影像資訊，然後將這些影像資訊轉換為具體的數 值，以利統計量化分析。此色彩特徵剖析系統可以計算出一個影像色彩內容之統計 數，其包含對比、亮度、飽和度、擷抗紅綠黃藍等數值。
3.3.2 HSB 色彩空間
一般人在觀察事物景色時，只會約略感受此事物是偏向某種色調、顏色的濃或 淡、明或亮。根據人類對於這三種色彩組合感受所形成的色彩系統則為HSB 色彩系 統，其以人類對色彩的認知為基礎，描述色彩的三個基本要素，分別為色相（Hue）、
飽和度（Saturation）、亮度（Brightness）。
色相：色相為色彩從物體反射或折射出的顏色。各色相在標準色環上的位置介於 0o到 360o，色相整體在 時的色彩為紅色， 時為綠色， 時為為藍色。一般而言，
色相是以顏色的名稱來區分，例如紅色、橙色或綠色等。
0o 120o 240o
飽和度：飽和度有時候又被稱為「彩度」，其表示顏色純度或強度。飽和度用在色相 裡灰色成份所佔的比例來表示。0%為純灰色，100%為完全飽和。在標準色相環中，飽 和度從中心位置到外圍遞增。
亮度：亮度為顏色的相對亮度或暗度。通常表示方法為0%為黑色，而 100%為白色。
圖3-3 HSB 色彩空間
HSB 色彩空間模型呈現一個倒立的圓錐狀結構，各色相皆分布於此圓錐的平面 外緣，飽和度以中心到圓周的距離計算，愈接近圓周則色彩純度越高，反之則純度越
低。而亮度則是從下圓錐頂點到上圓平面逐漸增加，下圓錐頂點為黑色，而上圓面之 含了對比度（contrast）、飽和度（Saturation）、亮度（Brightness）、拮抗紅 — 綠值
（Opponent R-G）、拮抗黃 — 藍值（Opponent Y-B）共七種數值。以下介紹 Color Profiler 1.02 處理影像轉換色彩資訊的方式。
在公式（B）中，AB
Max與AB
Min分別代表了此張影像中最亮值與最暗值的面積，
而面積為佔總面積的比例，因此需要小於一。當最亮與最暗兩者比例相差越多，則與1 相減之後其值會愈小，再乘上平均亮度之後其值也會越小，這表示其對比值較低。反 之，若最亮與最暗值面積比例越趨接近，則對比值會越高。
2.飽和度（Saturation）
Color Profiler 1.02所計算之飽和度為單一數位影像中所有內含像素（pixel）之HSB 的S值（飽和度值）之平均。
3.亮度值（Brightness）
Color Profiler 1.02所計算之飽和度為單一數位影像中所有內含像素（pixel）之HSB 的B值（亮度值）之平均。
4.拮抗紅—綠值
Color Profiler 1.02 主要以HSB色彩長條圖作色彩分析，乃因傳統的色彩長條圖是以 R、G、B三張圖作區分，在三種色彩情況分離之下，不易看出一張影像主要的色彩實 際分布情形。而HSB色彩長條圖可以克服上述缺點，這乃因HSB色彩空間較符合人類 知覺。由HSB色彩長條圖，可輕易判別原始影像各色使用情況，例如在本張影像裡，
紅色使用多少、藍色又使用多少等情形。如下圖所示：
→
圖3-4 真實圖像轉換為HSB色彩長條圖
將色彩數據定為拮抗紅— 綠值、拮抗黃 — 藍值乃是以 Edward Hering 所創的色彩對比 論觀念為基礎，如圖3-5。
圖3-5 Hering 色彩對比論觀念示意圖，具有三向度之拮抗圖。
色彩對比論的色彩模型如同一個空間座標軸，紅黃藍綠各別分布在 X 軸與 Y 軸 上，任一軸相對的兩個端點顏色即為互補色，Z 軸所代表的是無彩色的亮度值。這是 因為紅 — 綠、黃 — 藍 位於同軸上，此兩組顏色彼此之間有互斥拮抗之關係。亦即某 顏色在同軸上只有一個落點，不可能同時偏紅又偏綠，或者偏黃又偏藍。而這樣對於 色彩的描述也符合人類直覺對於顏色的認知。
因此，整理上述，若要作一張影像之色彩平均，不可拿 RGB 值做其平均，因為會 出現不符知覺之色彩，亦即會常出現灰灰的顏色。而以HSB 色彩長條圖作為基礎，其 所演算出來的拮抗紅— 綠值與拮抗黃—藍值則繼承了 HSB 色彩長條圖之優點，可得到 較符合知覺的數值。因此當我們要計算一張數位影像中的色彩資訊時，首先要先算出 其影像之HSB 色彩長條圖，如下圖：
圖3-6 HSB色彩長條圖
每個色彩數值即是此值在HSB色彩長條途中所屬之區段總合。例如以拮抗Y值做為
例子，拮抗Y值即是在HSB色彩長條途中，Y區段值總合。不過每個值要以半個正弦波 做加權，讓此區段中越接近Y值的數值有較大貢獻，越遠離Y值的貢獻度越低。
3.3.4 Color-Profiler 效度
Color-Profiler為交通大學陳一平教授實驗室所研究開發之色彩分析與資訊視覺化工 具，國內學者陳一平與馮於懋(2006)的研究指出，對於此色彩剖析系統工具之效度，經 過實驗發現，Color-Profiler所得的結果大致與人的知覺相符合。並且在後續相關研究方 面，吳芳怡（2007)以此工具分析了不同類型電影的用色特徵，而郭中荃(2006)則以此 工具進行比較歐洲繪畫的用色風格，其結果都足以顯示這個工具的實用性，且能節省 研究者分析影像的時間，以及增加研究的客觀性。