色差仪有哪些常用颜色空间？色差仪常用颜色空间怎么转换？

色差仪作为颜色评定的光电仪器，为了使颜色的评定在统一的标准下进行，其内部配置了多种CIE规定的用于颜色评定的颜色空间。那么，色差仪有哪些常用颜色空间？色差仪常用颜色空间怎么转换？本文对色差仪常用颜色空间类型及不同颜色空间的转换方法做了介绍，对此感兴趣的朋友可以了解一下！

颜色空间怎么理解？

颜色就是指人肉眼可见光的感知程度。国际照明协会对颜色做了通用性定义，即用颜色三特征色调、饱和度、亮度来区分不同的颜色。色调描述了颜色外观，即光的颜色，比如我们常说的可见光，通过三棱镜显示的七彩色，用于区别颜色的名称和种类，改变光的波长、光谱信息，会引起色调改变；饱和度描述了颜色的纯度，经常用来区分颜色之间的明暗程度，也指颜色的深浅程度，例如深绿色、淡绿色；明度也称为亮度，用来描述了视觉对光的感知属性，光照射到人眼，人们感觉到物体颜色明暗程度，射入的光越强，亮度则越大。

颜色是图像的主要特征，是人们对某个具体物体或事物的主观感受，其对缩放、平移等都具有较强的鲁棒性，同时，颜色还具有旋转不变性和尺寸稳定性。对颜色特征的分析研究和运算必须将其放在某一个具体的颜色空间内，选择的原则，需要根据事物的具体属性来安排。颜色空间的建立一般需要具备以下三个原则。

（1）包含性，人眼感知的物体的颜色都应囊括在该颜色空间内。

（2）一致性，人感觉物体颜色的差异应与颜色空间度量相吻合一致。

（3）唯一性，不同的颜色在颜色空间内应该是唯一存在的，不能出现重叠现象。

色差仪常用颜色空间介绍：

1.RGB颜色空间

RGB颜色空间是最常见的颜色空间，被广泛应用。现有设备最初获得的彩色数字图像多为RGB格式，且使用到的其他颜色空间都是由该颜色空间转化而来。它的模型是一个立方体，如下图所示。

图中坐标原点表示黑色，X轴、Y轴和Z轴分别对应红色、蓝色和绿色；立方体中离原点最远的点在其斜对角上，对应为白色；从原点的黑色到白色的对角线上，其RGB值是对等的只是存在明度差异。在RGB颜色模型中三基色和二次色都在模型中标明，分别分布在立方体的8个顶点。

根据颜色理论可以得出：不同比例组合的三原色红、绿、蓝可形成一切存在的颜色。在RGB颜色空间，由R、G、B不同分量相加混合可获得任意色光F，可用下列表达式得出。

F=r[R]+g[G]+b[B]

由上述公式可以看出，RGB颜色空间用三原色表示颜色的方法较简单。但它并不是十分完美的一种颜色空间，一方面表现在我们无法根据具体的 RGB 值直观地看出其所对应的颜色属性；另一方面是因为它不是一种均匀的颜色空间，即该颜色空间中两个颜色点之间的距离不能表示为这两种颜色的色差值。

2.XYZ颜色空间

由于CIE-RGB系统计算颜色三刺激值会出现负值的问题，即使用R、G、B三原色无法调制出所有的颜色，因此CIE在RGB三原色理论基础上提出了新的三刺激值X、Y、Z，使用假象的三原色XYZ建立新的色度系统。在XYZ测色系统中，X原色相当于波长比700nm的光谱红还要大的红紫，Y原色相当于波长比520nm的光谱绿还要大的一种绿，Z原色相当于饱和度比477nm的光谱蓝还要大的一种蓝，XYZ颜色空间是在RGB颜色空间上提出的，可以由RGB颜色空间转换得到。

X、Y、Z是自然界并不存在的三种原色，但使用这三种原色可以从理论上调配出所有的颜色。以三刺激值XYZ为分量的颜色空间称之为XYZ颜色空间，其他颜色都可以从这三种颜色中导出，通过相加混色或者相减混色，任何色调都可以使用不同量的基色产生。该颜色空间在广泛的实验基础上得到的平均人眼颜色响应，符合人眼对颜色观测的视觉特点，是国际委员会定义的与设备无关的颜色表示法，因此通常作为国际性的颜色空间标准。对于无法直接转换的两个颜色空间，XYZ颜色空间通常可以作为桥梁，使两种颜色空间能进行转换。

3.Lab颜色空间

CIELab颜色空间是一种均匀的且与设备无关的颜色空间，它目前颜色质量评价中应用最广的颜色空间。CIELab全称CIE1976 Lab颜色空间，是由CIE-XYZ 颜色空间进行非线性转换得到的W*U*V*空间进一步完善而产生的，CIE-XYZ 是一个非均匀的颜色空间，对于颜色的描述和人眼的感觉相差较大，而CIE Lab颜色空间是均匀的，当L、a、b这三个值变化幅度相同时，带来的人眼视觉上的变化幅度也不大。因此CIE Lab颜色空间常作为颜色质量评价的目标空间。L代表亮度，a和b代表色度指数，L、a、b构成的颜色空间如下图所示。

L代表亮度值，取值范围0～100，100亮度最高，0是没有亮度，L轴上的颜色点从亮度0到亮度100表示从黑到白的颜色。CIELab颜色空间上的点距离亮度轴越远，代表颜色越饱和。a和b代表色度轴，范围是-128-127，从a到-a表示红色变到绿色，同理，从b变到-b是从黄色到蓝色。

色差仪常用颜色空间转换方法：

色彩空间转换意味着将一个色彩空间中的颜色特征信息转换到另一色彩空间以，获得相应的颜色信息，即用不同色彩空间中的数据来表示相同的颜色。适合于RGB色彩空间的大多数图像可以在CIELAB色彩空间中实现，而适合于CIELAB色彩空间中的图像不一定能在RGB色彩空间中实现。对于任何单色调背景，RGB三色通道可以清楚地区分不同的颜色。RGB色彩空间的颜色不能直接转换到CIELAB色彩空间，需要借助XYZ色彩空间进行非线性操作，先把RGB色彩空间转换到XYZ色彩空间，然后通过XYZ色彩空间和CIELAB色彩空间之间的联系进行转换。

RGB与XYZ色彩空间转换关系如下：

式中，X=0.412453*R+0.357580*G+0.180423B；各系数相加之和为0.950456，非常接近于1，可以考虑修改各个系数，使其相加结果等于1，这样可以在相同范围内映射 XYZ 色彩空间和 RGB 色彩空间。

XYZ色彩空间与CIELAB色彩空间转换关系如下：

式中Xn，Yn，Zn，表示三刺激值。