顏色空間，又稱彩色模型或顏色坐標(biāo)系，它是在某些標(biāo)準(zhǔn)下使通過可接受的數(shù)學(xué)方式表示顏色的一種方法。通常用三維模型表示，將顏色分為三個(gè)參數(shù)在三維坐標(biāo)中進(jìn)行描述。色差儀作為顏色比較儀器，其內(nèi)部配置多個(gè)CIE規(guī)定的顏色空間。本文對(duì)色差儀顏色空間類型及轉(zhuǎn)換方法做了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
什么是顏色空間？
顏色空間（也稱為顏色模型），可以在某些標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，借助能接受的方式，來簡化規(guī)范顏色描述。其本質(zhì)是對(duì)坐標(biāo)以及子空間的闡述，在該坐標(biāo)子空間中，每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)著每個(gè)顏色，肉眼的視覺特性能夠被形象、直觀地反應(yīng)出來，是顏色空間的必備條件，這能夠讓人們有目的地進(jìn)行各種事物，同時(shí)確保在這些過程進(jìn)行中能夠達(dá)到預(yù)期的效果且不存在負(fù)面的影響。同時(shí)，對(duì)于顏色，人類的視覺系統(tǒng)是極其復(fù)雜的非線性關(guān)系，因此滿足上述條件的顏色模型并不存在。長期以來，人們?cè)诿鎸?duì)情況各異的問題時(shí)，相應(yīng)提出了各式各樣的顏色空間，在現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域的文獻(xiàn)中，都能看見顏色空間的身影。目前，較常使用的顏色空間有：RGB和CIELab顏色空間等，由于每個(gè)顏色空間的特點(diǎn)不同，使得它們有各自的適用范圍，此外，借助一定的數(shù)學(xué)工具，可以實(shí)現(xiàn)他們之間互相轉(zhuǎn)換。
顏色空間的建立一般需要具備以下三個(gè)原則。
（1）包含性，人眼感知的物體的顏色都應(yīng)囊括在該顏色空間內(nèi)。
（2）一致性，人感覺物體顏色的差異應(yīng)與顏色空間度量相吻合一致1國。
（3）唯一性，不同的顏色在顏色空間內(nèi)應(yīng)該是唯一存在的，不能出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。
以下本文詳細(xì)介紹了幾種常見的顏色空間模型及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，有RGB顏色空間模型，XYZ顏色空間模型、CIELab空間模型。
色差儀常用顏色空間及轉(zhuǎn)換方法介紹：
1.RGB顏色空間
RGB顏色空間是使用范圍最廣泛也是最常見的顏色空間模型之一。RCB顏色空間基于笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)，是目前所有空間模型中使用最多的顏色空間模型，其他顏色空間模型幾乎都是從其延伸出來，可用RGB進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá)。
RGB顏色空間有三個(gè)通道：R（red）紅色、G（green）綠色、B（blue）藍(lán)色。大部分可見光都可由R、G、B三基色按不同的權(quán)值組合形成。RGB顏色空間如下圖所示，為了對(duì)比說明方便，我們將其歸一化，使該空間所有的值都落在[01]內(nèi)。RGB顏色空間以黑色（0，0，0）作為立方體的原點(diǎn)，以R、G、B三基色作為三坐標(biāo)軸，離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的是體對(duì)角線頂點(diǎn)，白色（1，1，1），兩者之間的連線表示圖像的灰度信息，此時(shí)R=G=B。其他所有的顏色都可用立方體三維坐標(biāo)表示，例如青色可用（0，1，1）表示。藍(lán)色可用（0，0，1）表示。
RGB顏色空間的缺點(diǎn)：其內(nèi)的顏色是連續(xù)分布的，但卻是不均勻，人眼觀察兩種顏色的差別，不能按照顏色空間兩點(diǎn)之間的距離判定，因?yàn)檫@距離與人眼的視覺感知距離存在較大的差別。顏色空間內(nèi)點(diǎn)（50，0，0）與（0，0，0）距離為50，一種顏色屬于深紅色接近黑色，另一種是純黑色，兩者顏色在視覺上差別不大，而距離同樣為50的（100，200，0）和（100，150，0）兩者顏色差別卻極大。
2.XYZ顏色空間
用RGB顏色空間描述某些顏色時(shí)，其三基色有時(shí)可能出現(xiàn)負(fù)值。為了能夠用正的三基色定義所有的顏色，國際照明協(xié)會(huì)[國定義了三種標(biāo)準(zhǔn)的虛擬基色X、Y、Z，該顏色比配都是正值，這就是XYZ顏色空間。在該空間中三個(gè)分量并不代表真正的顏色，它與RGB空間成線性關(guān)系結(jié)構(gòu)。XYZ顏色空間囊括了人們能夠發(fā)覺的所有顏色種類。X、Y、Z和RGB系數(shù)之間的關(guān)系為：
從RGB轉(zhuǎn)換為XYZ顏色空間的轉(zhuǎn)換公式如下所示：
3.CIELab顏色空間
CIELab顏色空間是色差儀最常用的一種顏色空間，是基于生理特征的均勻顏色空間，是由明度（L）和兩個(gè)色度分量a、b共三個(gè)分量構(gòu)成，L表示顏色的明度，也常被稱作亮度，取值范圍在[0，100]，表示從純黑到純白。a表示從綠色到紅色，-a最小表示綠色，+a最大表示紅色，取值范圍在[-128，127]，-a到+a是綠色到紅色顏色漸變的過程。b表示從藍(lán)色到黃色的范圍，同樣原理，-b到+b是由藍(lán)色逐漸過渡到黃色的過程，取值范圍在[-128，127]。
CIELab顏色空間是顏色量化最均勻的顏色分布，在樣品色差評(píng)比系統(tǒng)中，很多公式都是依賴該顏色空間的，它是顏色差異的規(guī)范化空間，能夠解決顏色量化的等距度量，其均勻性較好。該顏色空間兩點(diǎn)之間的幾何距離，與人眼觀察物體的色差大小相同。
CIELab顏色空間與RGB顏色空間的轉(zhuǎn)換公式如下所示：
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