色差仪主流颜色空间有哪几个？色差仪颜色空间怎么转换？

所谓颜色空间，即是用数学定量的方式表示颜色的一种方法，可以理解为颜色坐标系。色差仪几种常见的颜色空间包括：RGB颜色空间、XYZ颜色空间、LAB颜色空间。本文对这几种颜色空间及颜色空间之间的转换方法做了介绍，对此感兴趣的朋友可以了解一下！

色差仪主流颜色空间有哪几个？

1.RGB颜色空间

RGB颜色空间是根据Grsassmann颜色混合定律的匹配结果。颜色匹配实验主要原理：红、绿、蓝三种原色互相独立，三者互相匹配则可以产生范围最广的颜色。红绿蓝（RGB）三色称为三原色，它们具有相应的不同波长。红（R）原色的对应波长是700.0nm、绿（G）原色的波长是546.1nm、蓝（B）原色的对应波长是435.8nm。按照一定的比例关系，将红绿蓝进行匹配，可以得到白光，将其单位量化，则不同数量的R、G、B三原色可以决定匹配之后所得到的混合光的颜色，在色度学中，把R、G、B称为三刺激值。

由红绿蓝三颜色通道，构成了RGB颜色立方体，如上图所示。在这个三维模型中，当三基色分量坐标为（0，0，0）时，显示为黑色光；当三基色坐标为（1，1，1）时，显示为白色光，其中数字"1”表示模型空间的最大值。RGB颜色空间是研究其他空间的基础，现常用于彩色显像管设备中。需要注意的是，RGB颜色空间不能完全独立于显示设备，因为它是与设备相关的空间，所谓相关就是针对一张图片中同一个像素点颜色，不同的显示设备，如相机或是电脑显示器会给出不一样的RGB颜色值。或者一个像素点的具有一个确定的RGB值，但是在不同的显示设备上，人眼会得到不是同一个颜色的错觉。

基于RGB颜色空间，为了使颜色测量与人眼观察的结果相一致，应该确定三原色光与人眼视觉特性之间的关系。因此，莱特（W.D.Wright）和吉尔德（J.Guild）在这方面做了大量的实验研究。他们选定RGB三原色光与若干视力正常的人，进行了等能光谱的颜色匹配。通过此实验得到了等能光谱色每一波长的三刺激值r（λ）、g（λ）、b（λ），三刺激值r（λ）、g（λ）、b（λ）的曲线分布如下图所示。以此代表人眼的平均颜色视觉特性，为颜色度量明度确定了尺度，这是进行颜色计算的基础。

利用这个CIE1931三刺激值r（λ）、g（λ）、b（λ）就可以计算得出光谱色度坐标r（λ）、g（λ）、b（λ）。两者的关系为：

由上图可以看出，色度坐标出现了负值，另外，计算得到的色度坐标也有负值出现，这样不方便后面的数据处理。因此意味着要选择三个假想的原色，使其不仅色度坐标值都为正值，且假想三原色所形成的图形需要将整个光谱轨迹覆盖。

2.XYZ颜色空间

CIE1931-XYZ表色系统就是为避免色度坐标的负值出现而构建的。CIEXYZ颜色空间是用假想的三原色（X）、（Y）、（Z）代替了原RGB颜色空间的三原色。如下图所示。

假想的三原色（X）、（Y）、（Z）在r-g色度坐标中的位置。（X）、（Y）、（Z）三刺激值曲线如下图 所示。

CIE1931-RGB表色系统光谱三刺激值与CIE1931-XYZ表色系统光谱三刺激值之间的转换关系式如下：

这样依据CIERGB空间下的RGB三刺激值值就可以计算得到CIEXYZ空间的XYZ三刺激值。

3.LAB颜色空间

在非均匀的颜色空间里，计算两点之间的色差，或是两对相同距离的颜色点，都会给人产生不同的颜色差别和不一样的颜色感觉。所以在不均匀的颜色空间中，不能用两颜色点间的距离作为衡量两颜色间差异的标准1。因此，1976年国际照明委员会推出了一种均匀的颜色空间—CIELAB。在CIELAB 颜色空间颜色量化的均匀性和可以实现对人眼视觉的相关性和客观评定。论文采用CIELAB 均匀颜色空间，其的示意图和三维模型如下图 （a）、（b）。

CIELAB颜色空间中L*是明度坐标，表示明度值，其值范围是[0，100]，L*=0表示黑色，L*=100表示白色。a*、b*是彩度坐标，a*、b*值范围是[127，-128]，a*负值时，表示绿色，a*正值时，表示品红，b*负值时，表示蓝色，b*正值时，表示黄色。

CIELAB颜色空间L*、a*、b*的计算公式如下：

其中，X，Y，Z分别是对象物体的三刺激值，Xn，Yn，Zn是标准照明体照射在完全漫反射体上，再经过完全漫反射反射到观察者眼中的白色刺激的三刺激值，即是是理想白的三刺激值，一般多选择光源/观测者的最佳条件是：D65/10°。

常见的几种光源/观测者条件下的Xn，Yn，Zn见下表。

根据CIELAB颜色空间与 CIEXYZ 颜色空间的转化，CIEXYZ颜色空间与CIERGB颜色空间的转化，就能够在CIELAB颜色空间得到的结果转换到CIERGB空间下。

但是，CIELAB颜色空间是不同于 CIERGB 的与设备无关的颜色空间，其定义的颜色范围也比CIERGB范围大。不受硬件的性能影响，可以作为实现设备之间的色彩转换的连接色空间，且该空间的距离可以用来客观评价两种颜色的差异。

色差仪颜色空间转换方法：

从上述颜色空间的介绍可知，颜色空间有设备相关和设备不相关之分。在彩色图像处理过程中，为了实现两种不同类型颜色模型之间的相互转换，通常以RGB和CIEXYZ颜色空间作为转换桥梁。转换示意图如下图所示。从图中可以看出，以RGB和CIEXYZ两大基色空间为基础可以延伸出许多不同的颜色空间，并且分布于设备相关和设备不相关两大阵营。同时，各分支颜色空间均可与其基色空间完成相互转换。

由上图可知，在众多颜色空间的相互转换中，从RGB颜色空间到CIELAB颜色空间的转换在图像处理中较为常用。从上图可以看出RGB颜色空间不能直接转换为CIELAB颜色空间，需要借助CIEXYZ颜色空间。首先把 RGB 颜色空间转换到CIEXYZ 颜色空间，之后再把CIEXYZ颜色空间转换到CIELAB颜色空间。相关转换公式如下所示：

1.RGB转换到CIEXYZ

2.CIEXYZ转换到CIELAB

上式中，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。