色差仪常用颜色空间及颜色空间转换方法

色差仪作为比色仪器，可以在特定的颜色空间下，给出两个色样的色度值及比色后的色差值。目前，用于色差仪的颜色空间有很多，常见的就有XYZ颜色空间、Lab颜色空间、LCH颜色空间、Luv颜色空间等。本文对色差仪颜色空间及颜色空间的转换方法作了介绍，对此感兴趣的朋友不妨了解一下！

色差仪常用颜色空间：

1.XYZ颜色空间

CIEXYZ颜色空间，也称CIE1931颜色空间。CIE希望通过该颜色空间下的三个分量（X，Y，Z）能够描述人颜色视觉系统所能察觉的任意一种颜色，其中X和Z定义为颜色的色度，Y为颜色的亮度。

CIEXYZ颜色空间主要应用于分光光度计和数字颜色分析器等分析仪器，它为这一类仪器提供了待分析样本所需的透射或折射的三色光信号。虽然 CIEXYZ颜色空间在分析化学中的相关应用也颇为广泛，但是它所表示的颜色与人眼感知不太一致，导致在不同颜色对比中存在一定缺陷。因此，该颜色模型往往只是用于线性转换到其他颜色空间的过渡颜色空间。

CIEXYZ颜色空间，是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个理想的原色来代替实际的三原色，从而将RGB中的色度坐标r，g，b变换为正值。由X、Y、Z在所形成的三角形将整个光谱色轨迹包含在内，如下图所示，因此整个光谱色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。

2.Lab颜色空间

CIEL*a*b*（CIELAB）色度空间是1976年国际照明委员会推荐的均匀颜色空间，1987年我国发布的GB7921-87将LAB空间作为国家标准，CIEL*a*b*常用于求表面色的色差。CIE1976L*a*b*空间可由CIEXYZ转换得到，它是把颜色按其所含红、绿、黄、蓝的程度来度量的。视网膜锥体细胞有三种不同响应的视觉神经，分别对红绿、黄蓝和黑白起作用，颜色感觉是由各个视觉神经的破坏和恢复而产生。每发生一次恢复和破坏，就发出一脉冲信号给大脑，于是得到一种色感。根据这一色觉说，将红度（正向）和绿度（负向）同置于一根横轴（a*轴）上，而将黄度（正向）和蓝度（负向）同置于纵横轴（b*轴）上，垂直于a*b*平面的第三根轴为明度L*，这就是L*a*b*表色空间，如下图所示。

3.LCH颜色空间

上述的Lab色空间与视觉无直接对应，也就是说，当给出Lab一组值时，不能形象地想象出具体颜色。为此，在调色时，经常采用由Lab空间变形后得到的圆柱形颜色空间LCH来表示，如下图所示。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颜色空间

CIELUV颜色空间是CIE1976L*u*v*均匀颜色空间的简称，在CIELUV空间中，L*为明度，u*、v*为色品指数。三者相互垂直构成色空间来描述相对应的亮度和色度量：垂直的轴是明度L*，位于水平面且互相垂直的是色品指数u*和 v*。

CIELUV颜色空间与CIELAB颜色空间相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通过非线性变换得到的，同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特点。首先，它们的颜色空间虽然距完全均匀仍有距离，但基本上是均匀的。其次，由于是基于颜色测量的CIE系统，CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是与设备无关的颜色空间。与CIELAB颜色空间不同，CIELUV颜色空间更多地应用于光源色和自发光色领域。

色差仪颜色空间转换方法：

1.XYZ颜色空间与Lab颜色空间转换

在Lab颜色空间中，柱坐标 L*表示亮度，a*和 b*轴代表色度坐标，分别是红-绿坐标和黄-蓝坐标，这三个坐标值均被认为是均匀变化的。这三个属性值可以由XYZ颜色空间的三个属性转化而来。转换公式如下：

其中，在上面的公式中，X、Y、Z 指的是物体的三刺激值，这三个属性值是在海明对立坐标理论的基础上建立起来的。Xn、Yn、Zn表示的是CIE 标准照明体先照射在完全反射漫反射体上，再经其反射到人们眼中的白颜色物体的三刺激值。光源和观察者的条件分别以D65和10°条件为佳。在不同的光源以及观察者条件下，三刺激值是不同的。若采用D65标准照明体X0=94.811，Y0=100.00，Z0=107.304。

2.LCH颜色空间与Lab颜色空间转换

LCH色彩空间是从CIELab色彩空间推导出来的，一种颜色可以用LAB表示，也可以用LCH表示。采用LCH对图像进行修正符合日常生活中对色彩进行描述的习惯，色彩修正更加便于理解、更加直观和易于控制。LCH与Lab之间的转换关系为：

3.XYZ颜色空间与ELuv颜色空间转换

CIELUV颜色空间与CIELAB颜色空间相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通过非线性变换得到的，同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。从CIEXYZ颜色空间到CIELuv颜色空间的转换，可以利用下列公式来完成：

其中：u'=4X/（X+15Y+3Z），v'=9X（X+15Y+3Z），（Xn、Y、Zn）定义为参考白色的对应值，u'n和v'n定义为参考白色的转换值，它们的定义可以参照u'和v'的定义方式。