精密色差仪中常用颜色空间类型介绍

要对颜色进行规范化的描述和度量，就必须建立一个表示颜色的视觉三属性（即色调、饱和度、亮度）及色刺激各个量之间关系的色彩体系，即表色系统。表色系统构成各种颜色空间，在计算机视觉中一般称为颜色模型。本文介绍了色差仪中常用颜色空间的几个类型，感兴趣的朋友可以了解一下！

（1）RGB颜色模型

数字图像用得最多的是RGB颜色模型，由R（Red），G（Green）和B（Blue）三个分量组成，分别与三维空间中的三个轴对应，被称为三原色。利用这三原色可配制大部分人眼所能看到的颜色，每一种颜色对应于RGB三基色组成的彩色立方体空间的一点，如下图所示。这个模型中原点对应黑色，离原点最远的顶点对应白色，从黑到白的各灰度值分布在从原点到离原点最远顶点间的连线上，而立方体内其余各点对应不同的颜色，可用从原点到该点的矢量表示。

RGB颜色模型简单直观，现有的图像采集设备最初采集到的颜色信息大都是RGB值，许多的图像处理也是面向此模型的。图像处理中使用的其他所有的颜色模型都是从RGB颜色模型转换而来，其处理结果如果需要显示出来，也要转换回RGB颜色模型。计算机定义颜色时R、G、B的取值范围是0~255，R、G、B均为255时就合成白色，R、G、B均为0时就形成黑色。RGB颜色模型常用于描述显示器上显示的色彩。

（2）HSI颜色模型

HSI颜色模型是以人眼的视觉特征为基础，利用色调H（Hue）、饱和度S（Saturation）和亮度I（Intensity）三个颜色分量组成。色调又称为色相，是视觉系基于计算机视觉的牛肉颜色自动分级技术研究统对一个区域呈现的颜色的感觉。色调取决于可见光谱中的光波的频率，它是最容易把颜色区分开的一种属性。饱和度是指一个颜色的鲜明程度，饱和度越高，颜色越深。在物体反射光的组成中，白色光越少，色饱和度越大；颜色中的白色或灰色越多，其饱和度就越小。亮度是指视觉系统对可见物体发光多少的感知属性，它和人的感知有关，其大小由物体反射系数来决定，反射系数越大，物体的亮度越大，反之越小。

HSI颜色模型对颜色的描述更符合人对颜色的视觉理解，亮度和色度的分离也更有利于图像处理。HSI颜色模型可以用一个3维空间的双圆锥立体图表示，如下图所示。

（3）CIEXYZ颜色模型

CIEXYZ颜色模型是国际照明委员会定义的一种颜色空间。它的坐标有时也叫CIE刺激值，表示三种基色的量，它们是想象的相加基色X、Y和Z，每一种颜色都可以表示成X、Y和Z的混合。与RGB不同的是，XYZ颜色系统不是设备相关的颜色系统，而是根据视觉特性和使用颜色匹配实验结果定义的颜色系统。该颜色系统规定X、Y和Z基色都是用正数去匹配所有的颜色，并且用Y值表示人眼对亮度的响应。CIEXYZ颜色模型可以用如下图所示的三维图表示，图中只表示了从400nm（紫色）到700nm（红色）之间的三基色刺激值，而且所有数值都落在XYZ象限的锥体内。

（4）CIE 1976LAB颜色模型

CIE1976LAB（或L*a*b*）均匀颜色空间是世界各国正式采纳并作为国际通用的测色标准。该空间的距离大小与视觉上的色差感觉成正比，它适用于一切光源色或物体色的表示与计算。

CIE1976L*a*b*空间由CIEXYZ系统通过数学方法转换得到，转换公式如下：

式中：f（z）=z^1/3，z>0.008856；X、Y、Z——物体颜色的三刺激值；X₀、Y₀、Z₀——照明体的三刺激值；L*——心理明度；a*、b*——心理色度。

CIE1976L*a*b*颜色模型如下图所示。当a*为正时表示红色，为负时表示绿色；b*为正时表示黄色，为负时表示蓝色；颜色的明度由L*的百分数来表示。