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色差怎么理解?色差仪Lab颜色空间怎么计算色差?

文章出处:未知 人气:203发表时间:2023-08-11

色差怎么理解?色差是颜色科学量化的重要参数,指的是不同颜色在特定颜色空间中的距离,可以通俗理解成颜色的差异值,一般用ΔE表示,单位是NBS。那么,色差仪Lab颜色空间怎么计算色差?本文对色差仪Lab颜色空间色差计算方法及色差公式做了介绍,对此色差公式感兴趣的朋友可以了解一下!

色差仪lab色差值计算公式

色差怎么理解?

色差是颜色科学量化的重要参数,指的是不同颜色在特定颜色空间中的距离,可以通俗理解成颜色的差异,英语为Color Difference,是颜色科学领域非常关注的概念。在纺织印染、包装印刷、汽车制造、塑料、涂料和食品药品等相关色彩工业生产过程中,都需要对产品的颜色进行质量管控,以确保其符合行业标准或者客户的品质需求。在这些工业应用中需要用定量的可视化指标来表达颜色的差异。在比较理想的状态下,色差是需要根据人眼的视觉特性呈现出来,也就是色彩的数据化结果需要跟视觉匹配度的一致性完美契合,理解成相同的人眼视觉间隔同时拥着相同的颜色差异数值。科学上把以数值描述实际色样之间的色彩差异程度的量值叫做颜色色差。计算色差结果的评价模型为色差公式。理想的色差计算公式应该是建立在一定的均匀颜色空间上,是为了确保预测色差值与目视测量结果之间具有很高的匹配度。

色差是进行颜色品质管理的重要依据。色差的大小,影响产品的评级以及客户是否认可。传统目视评估的方法具有误差大,外界因素干扰多,主观性较强等缺点,采用仪器测量并依据色差公式进行质量控制是越来越多的行业共识。目前主流的色差公式包括国际照明委员会CIE推荐使用的CIELAB,CIE94和CIEDE2000,以及由英国颜色测量委员会提出的CMC色差公式等。


色差仪Lab颜色空间色差值计算方法:

色差仪在测量样品的颜色时,采用的是国际上通用的CIELAB色空间,它是利用L*,a*,b*三个不同的坐标轴,指示颜色在几何坐标图中的位置及代号。它是基于一种颜色不能同时既是绿又是红、既是蓝又是黄这种理论而建立起来的。一种颜色用CIE L*,a*,b*表示时,L*轴表示明度,黑在底端,白在顶端;+a*表示红色,-a*表示绿色;+b*表示黄色,-b*表示蓝色。任何颜色的色彩变化可以用a*,b*数值来表示,任何颜色的层次变化可以用L*数值来表示,用L*,a*,b*三个数值就可以描述自然界中的任何色彩。若两个彩色样品都按L*,a*,b*标定颜色,则两者之间的总色差ΔE*ab以及各单项色差可用下列公式计算:

总色差:ΔE*ab=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2

明度差:ΔL*=L1*-L2*(明度差异),△L*为正值,样品颜色偏浅色方向;为负值,样品偏深色方向。

色度差:Δa*=al*-a2*(红/绿差异),△a*为正值,样品颜色偏红;△a*为负值,样品偏绿。

Δb*=bl*-b2*(黄/蓝差异),Δb*为正值,样品颜色偏黄;△b*为负值,样品偏蓝。

其中△L*,△a*,△b*,为参考样品和被测样品之间明度L*和色度指数a*,b*的差值。色差值用ΔE* 来表示,为综合总色差,具体计算方法和亮度差△L、红绿差△a、黄蓝差△b都有关系。

一般情况下色差宝都会给出相应的L*,a*,b*值和比色后的ΔL*、△a、△b、ΔE*四组色差数据。用ΔE来评价色差时,△E越小表示样品与标准颜色越接近,反之则表示两种颜色相差越远。


色差计算常用色差公式有哪些?

色差计算除了上面的CIELAB色差公式以外,还有CMC、CIE94、CIEDE2000等色差公式。

1.CMC(l:c)色差公式

CMC(l:c)色差公式在修正CIELAB色差公式的基础上,根据视觉关系调整了每个色调方向的色差椭圆大小和形状;改善了彩度差变化与明度之间的关系,使不同彩度的颜色具有不同的色差容限。非彩色区域附近的椭圆较小,彩度高的椭圆较大,色差容限与彩度的变化成正比。它引入了明度权重因子l彩度权重因子c,能够解决暗色和中性色区域的色差结果计算与人眼测量结果相差较大的问题,适应不同的色差需求。

CMC(l:c)公式定义视觉特性为椭圆,椭圆内部所表示的颜色与标准色在视觉特性上表示一致,椭圆外部所表示的颜色则不一样。用椭圆方程定义的色差公式如下所示:

CMC色差公式的计算式

上式中,△L*、△C*、△H*三个参数分别代表明度差、彩度差和色相差,下标为std的代表标准样本。SL、SC、SH椭圆的半轴,l是明度权重因子,c是彩度权重因子,通过改变l,c因子改变相对椭圆半轴的长度来控制色差范围,对于可接受色差取l=2,c=1。

由于CMC(1:c)色差公式与人眼视觉特性一致,因此独立于颜色区域的“单一阈值”可用于对不同的颜色质量控制,为颜色测量和色差评估带来极大的方便。

2.CIE94色差公式

由于观测条件和样品特性的变化会影响工业色差评估,CIE经过充分研究这些外在因素的影响后,基于CIELAB色差公式提出了CIE94色差公式。该公式规定了一些默认参考条件,如照明需采用CIE标准照明体D65、样品色差幅度在0-5CIELAB色差单位、样品结构在颜色上是均匀的、样品尺寸为视场大于4°、样品放置为直接边捻接触等。在染色工业相关应用中,这些参考条件的设置使得该公式计算出的明度、色调、彩度的差异与人眼感觉相一致。CIE94色差公式与CMC(l:c)色差公式结构相似,但其权重函数更加简单。CIE94色差公式的相关表达式如下式所示:

CIE94色差公式31

上式中△L、△C*ab、△H*ab分别表示样本间颜色在明度、色度和彩度三个分量上的差异,由CIELAB色差公式计算得到。kL、kC、kH三个参数与CMC(l:c)公式中的kl和kc一样,其取值可根据具体对象决定。在印刷行业中推荐使用kL=1.4,kC=kH=l;在纺织行业中,当kL=2,kC=kH=1时,CIE94色差公式计算结果与视觉评价更接近。

3.CIEDE2000色差公式

CIEDE2000色差公式是年最新色差公式,它可以改善色差评估结果,与人眼视觉特性保持一致。CIEDE2000色差公式的提出,能够解决人眼评价和计算机评价色差时引起的形状差异和结论不一致的问题,重新定义了色差计算方法,它加入了三个新的参数SL、SC和SH,分别代表了在亮度△L*饱和度△C*和色调△H*方向上的差异程度。计算公式如下:

CIEDE2000色差值计算公式

式中的参数因子KL、KC、KH影响色差感觉,是相关的校正系数,并且通常采用KL=1.4,KC=KH=1的参数取值。其中各参数表示为:

明度差:

明度差0607

彩度差:

彩度差0607

色相差:

色相差0607

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