色差儀常用顏色空間及顏色空間轉(zhuǎn)換方法

色差儀作為比色儀器，可以在特定的顏色空間下，給出兩個色樣的色度值及比色后的色差值。目前，用于色差儀的顏色空間有很多，常見的就有XYZ顏色空間、Lab顏色空間、LCH顏色空間、Luv顏色空間等。本文對色差儀顏色空間及顏色空間的轉(zhuǎn)換方法作了介紹，對此感興趣的朋友不妨了解一下！

色差儀常用顏色空間：

1.XYZ顏色空間

CIEXYZ顏色空間，也稱CIE1931顏色空間。CIE希望通過該顏色空間下的三個分量（X，Y，Z）能夠描述人顏色視覺系統(tǒng)所能察覺的任意一種顏色，其中X和Z定義為顏色的色度，Y為顏色的亮度。

CIEXYZ顏色空間主要應(yīng)用于分光光度計和數(shù)字顏色分析器等分析儀器，它為這一類儀器提供了待分析樣本所需的透射或折射的三色光信號。雖然 CIEXYZ顏色空間在分析化學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用也頗為廣泛，但是它所表示的顏色與人眼感知不太一致，導(dǎo)致在不同顏色對比中存在一定缺陷。因此，該顏色模型往往只是用于線性轉(zhuǎn)換到其他顏色空間的過渡顏色空間。

CIEXYZ顏色空間，是在RGB系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)方法，選用三個理想的原色來代替實際的三原色，從而將RGB中的色度坐標r，g，b變換為正值。由X、Y、Z在所形成的三角形將整個光譜色軌跡包含在內(nèi)，如下圖所示，因此整個光譜色變成了以XYZ三角形作為色域的域內(nèi)色。

2.Lab顏色空間

CIEL*a*b*（CIELAB）色度空間是1976年國際照明委員會推薦的均勻顏色空間，1987年我國發(fā)布的GB7921-87將LAB空間作為國家標準，CIEL*a*b*常用于求表面色的色差。CIE1976L*a*b*空間可由CIEXYZ轉(zhuǎn)換得到，它是把顏色按其所含紅、綠、黃、藍的程度來度量的。視網(wǎng)膜錐體細胞有三種不同響應(yīng)的視覺神經(jīng)，分別對紅綠、黃藍和黑白起作用，顏色感覺是由各個視覺神經(jīng)的破壞和恢復(fù)而產(chǎn)生。每發(fā)生一次恢復(fù)和破壞，就發(fā)出一脈沖信號給大腦，于是得到一種色感。根據(jù)這一色覺說，將紅度（正向）和綠度（負向）同置于一根橫軸（a*軸）上，而將黃度（正向）和藍度（負向）同置于縱橫軸（b*軸）上，垂直于a*b*平面的第三根軸為明度L*，這就是L*a*b*表色空間，如下圖所示。

3.LCH顏色空間

上述的Lab色空間與視覺無直接對應(yīng)，也就是說，當給出Lab一組值時，不能形象地想象出具體顏色。為此，在調(diào)色時，經(jīng)常采用由Lab空間變形后得到的圓柱形顏色空間LCH來表示，如下圖所示。L表示明度，取值0-100；C表示彩度，取值0-181；H（Hie）表示色相，取值0°-360°。

4.Luv顏色空間

CIELUV顏色空間是CIE1976L*u*v*均勻顏色空間的簡稱，在CIELUV空間中，L*為明度，u*、v*為色品指數(shù)。三者相互垂直構(gòu)成色空間來描述相對應(yīng)的亮度和色度量：垂直的軸是明度L*，位于水平面且互相垂直的是色品指數(shù)u*和 v*。

CIELUV顏色空間與CIELAB顏色空間相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通過非線性變換得到的，同樣用兩點間的距離表示顏色之間的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特點。首先，它們的顏色空間雖然距完全均勻仍有距離，但基本上是均勻的。其次，由于是基于顏色測量的CIE系統(tǒng)，CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是與設(shè)備無關(guān)的顏色空間。與CIELAB顏色空間不同，CIELUV顏色空間更多地應(yīng)用于光源色和自發(fā)光色領(lǐng)域。

色差儀顏色空間轉(zhuǎn)換方法：

1.XYZ顏色空間與Lab顏色空間轉(zhuǎn)換

在Lab顏色空間中，柱坐標 L*表示亮度，a*和 b*軸代表色度坐標，分別是紅-綠坐標和黃-藍坐標，這三個坐標值均被認為是均勻變化的。這三個屬性值可以由XYZ顏色空間的三個屬性轉(zhuǎn)化而來。轉(zhuǎn)換公式如下：

其中，在上面的公式中，X、Y、Z 指的是物體的三刺激值，這三個屬性值是在海明對立坐標理論的基礎(chǔ)上建立起來的。Xn、Yn、Zn表示的是CIE 標準照明體先照射在完全反射漫反射體上，再經(jīng)其反射到人們眼中的白顏色物體的三刺激值。光源和觀察者的條件分別以D65和10°條件為佳。在不同的光源以及觀察者條件下，三刺激值是不同的。若采用D65標準照明體X0=94.811，Y0=100.00，Z0=107.304。

2.LCH顏色空間與Lab顏色空間轉(zhuǎn)換

LCH色彩空間是從CIELab色彩空間推導(dǎo)出來的，一種顏色可以用LAB表示，也可以用LCH表示。采用LCH對圖像進行修正符合日常生活中對色彩進行描述的習(xí)慣，色彩修正更加便于理解、更加直觀和易于控制。LCH與Lab之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

3.XYZ顏色空間與ELuv顏色空間轉(zhuǎn)換

CIELUV顏色空間與CIELAB顏色空間相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通過非線性變換得到的，同樣用兩點間的距離表示顏色之間的色差。從CIEXYZ顏色空間到CIELuv顏色空間的轉(zhuǎn)換，可以利用下列公式來完成：

其中：u'=4X/（X+15Y+3Z），v'=9X（X+15Y+3Z），（Xn、Y、Zn）定義為參考白色的對應(yīng)值，u'n和v'n定義為參考白色的轉(zhuǎn)換值，它們的定義可以參照u'和v'的定義方式。