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色差仪颜色空间及不同颜色空间转换方法

文章出处: 人气:197发表时间:2023-11-03

颜色空间又称彩色模型,颜色空间的作用是在一些标准下用可接受的方式对颜色进行解释的一种方法。目前用于色差仪中的颜色空间有很多,常见的就有RGB、XYZ、CIELab、CIELuv等,每种颜色空间都有自己的特点和应用范围。借助一定的数学工具,各个彩色空间模型可以相互转换。本文对色差仪颜色空间及转换方法作了介绍。

CIELUV颜色空间

色差仪颜色空间介绍:

1.RGB颜色空间

RGB颜色模型主要基于三基色原理,光的量由基色光的单位来表示,可以用R、G、B三色不同分量的相加混合成任意色光:色彩子空间是一个立方体。在该模型中,R、G、B分别位于3个角上,黑色位于原点处,白色位于离远点最远的对角点处,灰度级沿着这两点的连线分布。在该模型中,不同的颜色处在立方体上或者在其内部,并且可以用从原点分布的向量来定义。即每一种颜色可以用红、绿、蓝三个颜色分量的坐标来表示,如(0,0,0)表示黑色,(160,32,24)表示紫色,(0,255,0)表示绿色,(255,255,255)表示白色等。若将颜色值进行归一化,原立方体就变成一个单位立方体,所有的R、G、B值都取值范围在[0,1]内。

2.XYZ颜色空间

由于用RGB颜色空间比配等能光谱时存在负比配,为了用三基色定义出所有的颜色,国际照明委员会CIE定义了三种标准基色XYZ,这三种基色是虚拟的,使颜色比配全部为正值,称为XYZ颜色空间,是一种设备独立的颜色空间。在这个空间内,监视器的颜色范围成为一个变形的六面体。它与RGB颜色空间之间的关系是线性关系。其形状大约为一个顶点在坐标原点的圆锥体,锥体的外表面可以看成由一些从原点出发而终止于一条边的光线组成,这些光线可以看成是某些色彩的各种颜色的集合,而Y值则表示某个颜色的亮度。

XYZ颜色空间包含了所有人类能够发觉的颜色,而且它是基于由实验测定的颜色匹配函数的,因此它不同于RGB颜色空间只是表示监视器所能显示的颜色范围,而是显示所有的颜色。在XYZ颜色空间内,可以通过改变三个分量的数值来得到所需要的颜色。

3.CIELAB和CIELUV颜色空间

CIE1976L*u*v*颜色空间(简称CIELUV色空间)和CIE1976L*a*b*颜色空间(简称CIELAB色空间),是色差仪中常用的两种颜色空间。

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*。

在CIELAB色空间中,L*表示米制明度,a*和b*表示米制色度。a*和b*表示不同的色调方向:a*为红一绿色方向,a*为正时表示的是红色方向,a*为负时表示的是绿色方向;b*为黄一蓝色方向,b*为正时表示的是黄色方向,b*为负时表示的是蓝色方向。

CIELab和CIELuv都是均匀的颜色空间,在均匀的颜色空间中,任何两种颜色的差异度与这两种颜色点之间的欧式距离成比例。


色差仪不同颜色空间转换方法:

CIELab和CIELuv都是CIE彩色空间中的颜色模型。CIEXYZ也是CIE中的一种颜色模型,CIEXYZ是基于观察者视觉能力的颜色模型,它是CIE彩色空间中的基本颜色模型。RGB颜色空间转换CIELab和CIELuv颜色空间上,也是借助CIEXYZ颜色空间来完成的。

在CIE颜色空间中,分别用坐标X、Y和Z表示三个颜色分量。从RGB颜色空间到CIEXYZ颜色空间的转换用下列公式表示:

RGB颜色空间到CIEXYZ颜色空间转换式

从CIEXYZ颜色空间到CIELab颜色空间的转换,可以利用下列公式来完成:

CIEXYZ颜色空间到CIELab颜色空间转换式

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:

CIEXYZ颜色空间到CIELuv颜色空间转换式

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。

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