颜色空间怎么理解?色差仪XYZ颜色空间与Lab颜色空间怎么转换?

文章来源:未知 时间:2023-08-30 点击:118

颜色空间怎么理解?颜色空间又称为彩色模型,就是用数学的方式来表示颜色,使用空间坐标的方式将颜色信息映射到颜色空间的某一点,通常用三维模型表示,将颜色分为三个参数在三维坐标中进行描述。目前,色差仪中常用的颜色空间就有CIEXYZ和CIELAB等。那么,色差仪XYZ颜色空间与Lab颜色空间怎么转换?下文将为大家进行介绍。

色差仪LAB颜色空间

颜色空间怎么理解?

颜色空间是表现彩色图像的一种辅助工具,因此针对颜色空间的研究也成为了一个必然的趋势。颜色空间又称彩色模型,彩色空间或者彩色系统,颜色空间是由组成颜色的三个分量构成的一个三维空间,它的用途是在某些人为规定的标准下对色彩加以抽象表示,或者说是色彩在不同的标准下的简化描述形式,本质上,彩色模型是坐标系统和子空间的表述,处于各种形式的坐标系统中的每个点都有唯一对应的值表示,即尽可能直观地用空间中三个分量值的不同来表示对应颜色的差异。

人类对颜色抽象和主观视觉上的感受被颜色空间转化为对应三个颜色分量空间的具体位置表示,现在采用的颜色模型大多数都是面向硬件和面向应用的基础上提出来的,颜色空间从提出到现在已经有很多种表现形式,很大一部分只是做了一些局部的改变,而一部分颜色空间也只是专用于某一种领域,每种颜色空间都有着自己独有的特点和局限性,因此,在不同的颜色空间表示的彩色图像也具有不同的特点,颜色空间的选择是否合适对彩色图像的处理效果的好坏也有着关键的决定作用。其中,常用的有RGB、CIEXYZ、CIELAB颜色空间,其中的RGB颜色空间可以说是这些颜色空间中进行转换的一座桥梁。


色差仪XYZ颜色空间介绍:

1931年,国际照明委员会(CIE)制定了CIE-RGB系统,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。


色差仪Lab颜色空间介绍:

CIEL*a*b*颜色空间是为感觉均匀而设计的一个国际标准,其目的是使人感受的颜色差别等同对应CIEL*a*b*颜色空间中相等的欧几里得距离,及所有颜色都按照其试验测得的相互之间知觉色差的多少,尽可能均匀地分布于颜色空间,这是目前最均匀的颜色空间。

CIE早期推荐的颜色空间主要有麦克斯韦三角形、RGB坐标、XYZ坐标等。因为提出它们的最初目的只是为了充分而方便地表达出自然界的色彩,没有考虑人眼的颜色分辨特性,所以独立性和均匀性都较差。如果颜色模型能提供空间位置与视觉系统间良好的对应关系,就会给颜色研究工作带来很多方便。

CIE于1976年提出的CIELab色度系统就是这样一个颜色空间,其中L*、a*、b*坐标分别表示明度、红和黄,空间中的位置指明其对应的颜色。在该系统中,明度L表示颜色明亮的程度;a*表示红色在颜色中占有的成分,-a*表示红色的补色在颜色中占有的成分;b*代表颜色中黄色的成分,-b*表示黄色的补色在颜色中占有的成分。CIELab颜色空间是基于对立色理论和参考白点而建立,与设备无关,适用于接近自然光照的应用场合。


色差仪XYZ颜色空间与Lab颜色空间转换方法:

在实际应用时,不均匀的颜色空间会给颜色评估带来很多的不便,于是人们就研究均匀的颜色空间,CIELAB颜色空间就是均匀的颜色空间之一,CIELab颜色空间解决了XYZ颜色空间的物理距离与人眼的感知不相当的问题。

在这一颜色空间中,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:

XYZ 颜色空间转lab颜色空间

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。


色差仪其他常用颜色空间介绍:

1.CIELuv颜色空间

CIEL*u*v*颜色空间是CIE于1976年提出的一种均匀颜色空间,与CIEL*a*b*中类似,u*、v*也表示由色调和彩度形成的色感知属性。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。

CIEL*u*v*颜色空间同样是基于对立色理论和参考白点而建立,与设备无关,适用于显示器显示和根据加色原理进行组合的应用场合。

2.CIELch颜色空间

LCH颜色空间是由CIELAB颜色空间推导出来的。其有如下数学换算关系:

Lab值与Lch值的转换式

由于LCH对图像进行修正符合日常生活中人们对于色彩理解的习惯,而且色彩修正具有便于理解、直观和易于控制等优点,所以日常生活中应用较多。

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