色差儀XYZ顏色空間和Lab顏色空間轉(zhuǎn)換方法介紹

顏色空間的轉(zhuǎn)換意味著將一個顏色空間中的顏色特征信息轉(zhuǎn)換到另一個顏色空間，以獲得相應(yīng)的顏色信息，即用不同顏色空間中的數(shù)據(jù)來表示相同的顏色。本文對色差儀XYZ顏色空間和Lab顏色空間及它們之間的轉(zhuǎn)換方法做了詳細的介紹，對色差儀測色空間知識噶興趣的朋友不妨了解一下！

色差儀XYZ顏色空間介紹：

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。

色差儀Lab顏色空間介紹：

Lab顏色空間是色差儀最常用的一種顏色空間，是基于生理特征的均勻顏色空間，是由明度（L）和兩個色度分量a、b共三個分量構(gòu)成，L表示顏色的明度，也常被稱作亮度，取值范圍在[0，100]，表示從純黑到純白。a表示從綠色到紅色，-a最小表示綠色，+a最大表示紅色，取值范圍在[-128，127]，-a到+a是綠色到紅色顏色漸變的過程。b表示從藍色到黃色的范圍，同樣原理，-b到+b是由藍色逐漸過渡到黃色的過程，取值范圍在[-128，127]。其模型如下如所示：

CIELab顏色空間是顏色量化最均勻的顏色分布，在樣品色差評比系統(tǒng)中，很多公式都是依賴該顏色空間的，它是顏色差異的規(guī)范化空間，能夠解決顏色量化的等距度量，其均勻性較好。該顏色空間兩點之間的幾何距離，與人眼觀察物體的色差大小相同。

色差儀XYZ顏色空間和Lab顏色空間轉(zhuǎn)換方法：

Lab顏色空間是XYZ顏色空間的非線性變換，它將XYZ直角坐標顏色空間轉(zhuǎn)換為柱面極坐標，將三刺激值XYZ轉(zhuǎn)換成與眼睛視覺相一致的明度L*和色度a*、b*，其中a*、b*與色調(diào)、飽和度的感覺相一致。在色度學(xué)中，明度L*和色度a*、b*計算公式的表達形式如下：

式中，X、Y、Z分別為CIE1931標準色度學(xué)系統(tǒng)的三刺激值，Xn、Yn、Zn為觀察樣品時使用的照明光源所對應(yīng)的標準照明體三刺激值，通常規(guī)定使用D65或D50（印刷行業(yè)）為標準照明體。照明體D65和D50的三刺激值Xn、Yn、Zn以及色品坐標值，如下表所示。

上述公式適用于顏色不太暗的情況，即滿足X/Xn、Y/Yn和Z/Zn分別大于0.008856的條件。一般而言，絕大多數(shù)樣品的顏色都能滿足這個條件。但是，當(dāng)三刺激值中的某一項不滿足這個條件時，該公式應(yīng)該如何使用卻往往沒有詳細的說明，在計算較暗顏色時就會出現(xiàn)問題。事實上，該公式還有更普遍的表達形式：

上式中為f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）分段函數(shù)，以0.008856為臨界點，在中、亮調(diào)區(qū)為立方根函數(shù)，在暗調(diào)區(qū)為線性函數(shù)。f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）在臨界點的0.008856處銜接情況如下圖所示。

當(dāng)X/Xn、Y/Yn和Z/Zn等于臨界值0.008856時，f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）在0.2069處相接。當(dāng)X/Xn、Y/Yn和Z/Zn等于0時，f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）不等于0，而是等于0.1379。

在使用上述公式進行計算時，應(yīng)當(dāng)注意如下問題：

1.照明體的選用。在計算L*、a*、b*值時所使用的標準照明體三刺激值Xn、Yn、Zn，一定要與計算或測量樣品三刺激值X、Y、Z時所使用的一致。例如，測量三刺激值使用的是標準照明體D65，則計算L*、a*、b*時也應(yīng)該使用標準照明體D65的三刺激值 Xn、Yn、Zn。

2.當(dāng)X/Xn、Y/Yn和Z/Zn同時均小于0.008856 時，上式中明度和色度計算公式可以簡化為以下形式：

3.當(dāng)X/Xn、Y/Yn和Z/Zn中有一項或兩項小于0.008856時，就應(yīng)該改用上面的線性函數(shù)計算，而大于臨界值的項為立方根函數(shù)，不宜再用式上面的明度和色度公式計算。

4.根據(jù)臨界條件，可以計算出在標準照明體D65和D50條件下樣品三刺激值的臨界值，如下表。從下表所列數(shù)據(jù)可以看出，通常三刺激值小于1才會接近臨界值，改換計算公式。