在RGB彩色空间，任意彩色光F，其配色方程可写成：
F = r[R]+g[G]+b[B] （2.3）
其中r、g、b为三色系数r[R]，g[G]，b[B]为F色光的三色分量。任意一种色光，其色度可由相对色系数中的任意两个唯一的确定。因此，各种彩色的色度可以用二维函数表示。用r和g作为直角坐标系中两个直角坐标所画的各种色度的平面图形，就叫RGB色度图，如图2.2所示。
在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机，它把摄得的彩色图像信号，经分色棱镜分成R0G0B0三个分量的信号，分别经放大和γ校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y、色差信号R-Y和B-Y，最后发送端将Y、R-Y及B-Y三个信号进行编码，用同一信道发送出去。这就是我们常用的YUV彩色空间，采用YUV彩色空间的好处如下：
(1) 亮度信号Y解决了彩色电视机与黑白电视机的兼容问题；
(2) 大量实验表明，人眼对彩色图像细节的分辨本领比对黑白的低得多，因此对色度信号U、V，可以采用"大面积着色原理"。用亮度信号Y传送细节，用色差信号UV进行大面积涂色。因此彩色图像的清晰度由亮度信号的带宽保证（PAL制亮度信号Y的带宽采用4.43MHz），而把色度信号的带宽变窄（PAL制色度信号带宽限制在1.3MHz）。
正是由于这个原因，在多媒体计算机中采用了YUV彩色空间，数字化后通常为Y：U：V = 8：4：4或者是Y：U：V = 8：2：2，后者具体的作法是把亮度信号Y的每个像素都数字化为8bit（256级亮度），而U，V色差信号每四个像素用一个8bit数据表示，即粒度变大。将一个像素用24bit表示压缩为用12bit表示，而人的眼睛却感觉不出来。
美国、日本等国采用的NTSC制，选用了YIQ彩色空间，Y仍为亮度信号，I、Q仍为色差信号，但它们与U、V是不同的，其区别是色度矢量图中的位置不同，如图3.3所示，Q、I为互相正交的坐标轴，它与U、V正交轴之间有33°夹角。
由图2.3可知I、Q与V、U之间的关系可以表示成：
选择YIQ彩色空间的好处是，人眼的彩色视觉特性表明，人眼分辨红、黄之间颜色变化的能力最强，而分辨蓝与紫之间颜色变化的能力最弱。在色度矢量图中，人眼对于处在红、黄之间，相角为123°的橙色及其相反方向相角为303°的青色，具有最大的彩色分辨力，因此把通过123°至303°线即IO线的色度信号称为I轴，它表示人眼最敏感的色轴。与I正交的色度信号轴称为Q轴，表示人眼最不敏感的色轴。在传送分辨力弱的Q信号时，可用较窄的频带，而传送分辨力较强的I信号时，可用较宽的频带。在NTSC制中，I的带宽取1.3～1.5MHz和PAL制的U、V带宽差不多，而Q的传送带宽只是0.5MHz，仅是I带宽的1/3。
PAL制 25帧/秒 NTSC制 30帧/秒
在HSI彩色空间中，人们常用H、S、I三参数描述颜色特性，其中H表示色调（Hue），S表示颜色的饱和度（Saturation），I表示光的强度（Intensity）。用一个三维空间的枣形立体图（见图2.4），可以把颜色的这三个参量的特性更加形象的表示出来。
在颜色立体图中，垂直轴表示光的亮度变化，顶部最亮表示白色，底最暗表示黑色，中间是介于白黑之间深浅不同的灰度。与黑白轴垂直的水平面圆周上，各点代表光谱上各种不同的色调，如图中箭头所指（红、橙、黄……紫、红）构成闭合的圆环。处于圆周上的点是饱和的颜色。圆周上各点与圆形中心点的亮度相同，从圆周到圆心过渡表示颜色饱和度的逐渐降低，当颜色在枣形立体图同一平面上变化时，只改变色调和饱和度而亮度不变。
枣形立体图是一个理想化的模型，在真实的颜色关系中，饱和度最大的黄色并不在中等亮度的地方，而是在靠近白色较高的地方：饱和度最大的蓝色则靠近黑色亮度较低的地方。因此，颜色立体中部的色调图形平面是一个斜平面，黄色部分较高，蓝色部分较低。就人眼的彩色视觉特性而言，用色调、饱和度、光强（亮度）描述彩色光是合适的。色调决定彩色光的光谱成分，取决于光的波长，说明彩色光中混入白光的数量，饱和度是某种波长的彩色光纯度的反映，纯光谱色的含量越多，其饱和度越高，高饱和度的彩色光颜色深，当光谱色掺入白光成分越多时，饱和度下降，颜色变浅。亮度决定于彩色的强度，是彩色光对视觉的刺激程度，表征彩色光所含的能量特征，能量大显得亮，反之，则显得暗。
HSI空间与RGB之间的转换
H：Hue 代表色调（纯度、颜色）
S：Saturation 代表饱和度
I：Intensity 代表强度
例:黄色=>蓝色
R 143-->31
G 143-->31
B 31-->255
H 60-->240
S 180-->180
I 105-->105
当我们需要处理一幅图像时，在RGB彩色空间，如果一个像素的颜色从黄色变成蓝色，对应的三个帧存储器的值变化如下：143?31（红）、143?31（绿），31?255（蓝）。而在HSI彩色空间，同样的变化，对应的三个帧存储器的值，只要色调H从60变化到240，其它饱和度和亮度都不要变化。从这个例子可以清楚地看到，采用HSI彩色空间能够减少彩色图像处理的复杂性，而增加快速性。在处理彩色问题时，HSI彩色空间具有明显的优越性。
美国Data Translation公司生产的视频信号获取器DT2871HSI（Hue，Saturation and Intensity）彩色帧获取器，就采用HSI彩色空间。说明如下，
美国Data Translation公司生产的视频信号获取器DT2871HSI（Hue，Saturation and Intensity）彩色帧获取器，就采用HSI彩色空间，原理方框图如图2.5所示。RGB输入后，经过三路A/D变换和RGB/ HSI转换，将HSI数字信号存在512×512×8×3（256KB×3）帧存储器中，在显示输出之前还要经过HSI/RGB彩色空间转换以及三路D/A变换，得到模拟的RGB信号送给彩色监视器显示。
图2.5 DT2781（HSI）彩色帧获取器原理方框图
采用HSI彩色空间能够减少彩色图像处理的复杂性，而增加快速性，它更接近人对彩色的认识和解释。例如色调（Hue）是颜色的属性，它描述真正的彩色，如纯红、纯黄、纯绿、纯蓝、纯紫以及它们之间的某些颜色。当我们说颜色这个词时色调是最能直接说明彩色这个概念。
饱和度（Saturation）是颜色另一个属性，它描述纯颜色用白色冲淡的程度，高饱和度的颜色含有较少的白色。亮度是非彩色属性，它描述亮还是暗。彩色图像中的亮度对应于黑白图像中的灰度。
在图像处理中常用的算术操作或算法，例如作为边缘检测或边缘增强的Sobel算子（卷积运算），只要对HSI彩色空间的亮度信号进行操作就可获得良好效果，而在RGB彩色空间要作上述运算就很不方便。在图像处理和计算机视觉中大量算法都可在HSI彩色空间中方便地使用，它们可以分开处理而且是相互独立的。因此，在HSI彩色空间中可以大大简化图像分析和处理的工作量。RGB彩色空间和HSI彩色空间转换问题详见2.1.3彩色空间转换一节。
彩色空间表示还有很多种，如CIE（国际照明委员会）制定的CIE XYZ，CIE LAB彩色空间，CCIR（Consultative Committee International Radio）制定的CCIR601-2YCbCr彩色空间。
按照CCIR601-2建议，欧洲电视专家组将非线性的RGB信号编码成YCbCr，编码过程开始是先采用符合SMPTE-CRGB（它定义了三种荧光粉及一种参考白光，应用于演播室监视器及电视接收机标准的RGB）基色作为g校正信号。非线性RGB信号很容易与一个常量矩阵相乘而得到亮度Y和两个色差信号Cb和Cr。靠近中心轴的彩色，其亮度信号与CIEXYZ的Y成分的r校正形式非常接近，CCIR601-2YCbCr通常在图像压缩时选作彩色空间，而在通信中是一种非正式标准。