色差仪CIEXYZ与CIELab色度值的含义及转换
根据色差仪的测色原理可知,色差仪在测量颜色时,首先测量的是样品颜色的三刺激值,也就是XYZ值,然后把光谱光度数据的三刺激值进行积分而得到颜色的数学表达式,从而计算出明度指数L*和色品指数a*、b*值及对比度的色差。本文对色差仪CIEXYZ与CIELab色度值的含义及转换做了介绍。
色差仪CIEXYZ色度值的含义:
CIEXYZ颜色空间是1931年由国际照明委员会下属的标准观察者分会制订的,主要是为了解决在1931CIERGB系统中色度值出现负值的问题。在1931CIEXYZ系统中选择了三个理想的原色(X)、(Y)、(Z)。(X)为红原色,(Y)为绿原色,(Z)为蓝原色,选择理想三原色,可以使三原色所形成的颜色三角形能包括整个光谱轨迹,从而在匹配任何一种颜色时,X、Y、Z三刺激值中不出现负值这一特性也有利于XYZ系统与其它颠色系统之间的转换。而且,XYZ就色空间与设备特性无关。但XYZ颜色空间也存在一些缺点,即XYZ颜色空间不是均句颜色空间,因为该颜色空间中任何两点之间的距离即使相等,也不能说明它们有相同的色差。
色差仪CIELab色度值的含义:
由于CIEXYZ颜色空间的不均匀性,在表达颜色时存在一定的局限性,因此,为了找到一种更均匀的颜色空间,CIE于1976年推出了CIELab颜色空间,CIELab颜色空间是一种均匀的颜色空间。
作为CIEXYZ标准色度学系统的非线性变换,L*a*b*颜色空间用笛卡儿直角坐标体系来表示,将三刺激值XYZ转换成与眼睛视觉相一致的明度L*以及与色调、饱和度的感觉相一致的色品指数a*、b*,形成了对立色坐标表述的心理颜色空间。其中L*表示明度,完全白的物体视为100,完全黑的物体视为0;a*为红绿轴色品指数,正值越大表示颜色越偏向红色,负值越大表示颜色越偏向绿色;b*为黄蓝轴色品指数,正值越大表示颜色越偏向黄色,负值越大表示颜色越偏向蓝色。
CIELab颜色空间除了L*、a*、b*这3个颜色分量外,L*a*b*颜色空间常用的颜色特征还有色饱和度C*、色调角h*、明度差△L*、色品差△a*和△b*、色饱和度差△C*、色调差△h*、色差△E*和色相差。在这些颜色特征中,L*、a*、b*、C*、h*描述了物体样品的整体颜色特征,△L*、△a*、△b*/△C*、△E*、△H*、△h*反应了样品各像素点与其均值间的差值,即偏离值。
色差仪CIEXYZ与CIELab色度值的转换:
CIE1976L*a*b*颜色空间是CIE1931XYZ颜色空间的一种非线性映射,而且该颜色空间为均匀颜色空间,即该空间两颜色的Euclidean距离和色差近似相等,其两颜色空间之间的转换关系为:
其中,L*∈E[0,100];a*∈[-100,100];b*∈[-100,100];(X0,Y0,Z0)为参考白点,用以表征观测条件,,其主要与照明相关。一般称L*为明度指数,称a*和b*为色品指数。在CIE1976L*a*b*颜色空间,(L1*,a1*,b1*)和(L2*,a2*,b2*)两颜色之间色差表示为:
可用△近似表征人眼视觉感知到的两颜色之间的差异程度。据研究,人类视觉通常无法察觉小于3个△单位的颜色差异。
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