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色差仪常用颜色空间及最新色差公式介绍

文章出处:未知 人气:162发表时间:2024-03-20

色差仪是以特定颜色空间来对颜色进行描述的,在给出相应的色度值时,还可以给出经色差公式计算后的总色差值。本文对色差仪常用颜色空间及最新色差公式做了介绍。

色差仪

色差仪常用颜色空间介绍:

颜色空间也称彩色模型(又称彩色空间或彩色系统),它的用途是在某些标准下,用通常可接受的方式对彩色加以说明。目前,用于色差仪中的颜色空间有许多种,常用的有RGB、XYZ、LAB等。

RGB颜色空间是依据人眼识别的颜色定义出的空间,RGB颜色空间采用物理三原色对颜色进行表示,这种方式比较简单,但给定任意一个R、G、B值,无法准确知道所表述的颜色,并不符合人的视觉特点。而且RGB颜色空间不是一个均匀的颜色空间,即空间坐标上等距离的两点并不能表示出颜色的差异性,因此,RGB颜色空间并不适合用作色差检测。

1931年,国际照明委员会(简称CIE)在RGB系统基础上,改用3个假想的原色X、Y、Z建立了一个新的色度系统,即XYZ颜色空间。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。

为获得物体色在知觉上均匀的空间,同时又能有效的反映颜色系统所表示的色差,CIE于1976年推荐了CIELAB均匀颜色空间。LAB颜色空间是由 CIE(国际照明委员会)制定的一种色彩模式。自然界中任何一点色都可以在LAB空间中表达出来,它的色彩空间比RGB空间还要大。另外,这种模式是以数字化方式来描述人的视觉感应。当颜色差异为人眼所能识别且差值小于孟塞尔系统中相邻2级的差值时,可反映观察者对采集目标的实际感受。

LAB颜色空间是基于XYZ颜色空间的,RGB颜色空间到LAB颜色空间的转换只能使用XYZ颜色空间作为中间模式间接进行。RGB颜色空间到XYZ颜色空间的转换公式为:

RGB颜色空间到XYZ颜色空间转换公式

再将XYZ颜色空间转换到LAB颜色空间,其转换式为:

XYZ颜色空间转换到LAB颜色空间公式

其中:Xn=95.04、Yn=100.00、Zn=108.89为CIE标准照明体D65的白光三刺激值。


色差仪CIEDE2000色差公式介绍:

由于CIELab均匀颜色空间和色差公式仍然存在缺陷,国际照明委员会一直在寻找更理想的公式。在CIELAB等色差公式的基础上,通过大量视觉实验和色差评估实验,于2001年正式推荐一个最新的色差公式,命名为CIE2000(△L',△C',△H'),简称CIEDE2000,并且得到官方的采纳,该公式被认为是目前理论上最好的色差公式,也是色差仪中最新的色差公式。

CIEDE2000色差公式并不是创建了一个新的人眼辨别临界区均匀的色空间,而是重新定义了色差计算方法,使得在整个CIELab(L*a*b*色度空间)中,色差计算值与人眼评估更为接近。新的色差公式在原色差计算公式基础上,另外特别引用了三个新的重量系数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。其计算式为:

△E00色差计算公式

因为CIEDE2000色差公式的复杂性,用该公式计算色差时要分五步进行计算,具体步骤如下。

第第一步:计算CIELAB公式中的L*、a*、b*、C*ab。

L、a、b、Cab计算公式

第二步:计算L'、a'、C’和h'。

L'、a'、C’和h'计算公式

G表示CIELAB颜色空间的轴的调整因子,a*是彩度的函数。C*ab是C*ab的算术平均值。

第三步:计算△L'、△C'ab、△H'ab。

△L'、△C'ab、△H'ab计算公式

第四步:计算SL、SC、SH、和T。

SL、SC、SH、和T计算公式

其中,L为两个样品L'、L'2的算术平均值;C'ab为两个样品C'ab,1、C'ab,2的算术平均值;h'ab为两个样品h'ab,1、h'ab,2的算术平均值。

第五步:代入CIEDE2000色差公式计算。

CIEDE2000 色差公式中的参数因子KL、KC、KH仍用于修正实际观测实验条件的变化,根据具体的色差评价环境条件,采用与前述相关色差公式中类似的方法进行分析和定义,因此沿用CIE94色差公式的参照条件,来确定CIEDE2000色差公式的参数因子KL=KC=KH=1。

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