什么是顏色空間？顏色空間也稱色彩模型，是一種特定的顏色組織，是對(duì)色彩的一種描述方式。色差儀作為顏色檢測(cè)的精密儀器，其內(nèi)部配置了多種用于顏色檢測(cè)的顏色空間。本文對(duì)色差儀常用顏色空間類型，及不同顏色空間之間的相互轉(zhuǎn)化，做了簡(jiǎn)單的介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
什么是顏色空間？
顏色空間也稱色彩模型，是一種特定的顏色組織，是對(duì)色彩的一種描述方式。實(shí)際應(yīng)用中常用的顏色空間有RGB、CMY、HSV、HSI等，其中RGB顏色空間主要面向硬件設(shè)備，如彩色顯示器、打印機(jī)等；CMY顏色空間廣泛應(yīng)用于工業(yè)印刷行業(yè)；HSI顏色空間和HSV顏色空間主要面向彩色處理為目的的應(yīng)用。此外，國(guó)際照明委員會(huì)于1931年開發(fā)的CIEXYZ顏色空間是一個(gè)非常重要的基色空間，它是CIE系列顏色系統(tǒng)的基礎(chǔ)，但CIEXYZ顏色空間使用比較復(fù)雜且不夠直觀。于是，CIE在1976年推薦了兩個(gè)均勻顏色空間，CIELUV顏色空間和CIELAB顏色空間。
所謂顏色空間的均勻性，是指當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上顏色相互進(jìn)行色差測(cè)量時(shí)，如果存在色差，其色差大小應(yīng)與人眼所感受到的差別相一致，也就是說(shuō)度量值較小時(shí)，目視色差感覺就較小，反之則較大。
色差儀常用顏色空間類型：
1.RGB顏色空間
色彩混合的基本定律表明：自然界中任何一種色彩均可用紅（Red）、綠（Green）、藍(lán)（Blue）三種原色光混合產(chǎn)生，這在幾何上能夠以R、G、B三個(gè)互相垂直的軸所構(gòu)成的空間坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)表示，稱為RGB顏色空間。
RGB顏色空間是由六塊色片所包圍的立方體區(qū)域構(gòu)成的，如下圖所示，其內(nèi)部的每一個(gè)點(diǎn)都代表著一種不同的顏色。每一點(diǎn)的顏色均由R、G、B三個(gè)通道中的灰度值所決定，每個(gè)通道中的灰度值為0~255，共256個(gè)，當(dāng)三個(gè)通道共同作用時(shí)，就有256x256×256種組合，形成167.7萬(wàn)多種顏色。在數(shù)字圖像中，改變像素在通道的灰度值，就可以改變像素的顏色。立方體的八個(gè)頂點(diǎn)分別是：紅、綠、藍(lán)、青、洋紅、黃、黑、白。立方體對(duì)角線的兩端，分別對(duì)應(yīng)著互補(bǔ)色，紅-青，綠-洋紅，藍(lán)-黃，黑-白。當(dāng)R=G=B時(shí)，圖像的像素顏色就在黑白之間漸變，R=G=B=0時(shí)，像素最黑，R=G=G=255時(shí)，像素最白，R、G、B不全相等時(shí)，像素就是有色的。
RGB顏色空間主要是面向硬件的模型，最常用的用途就是顯示器系統(tǒng)和掃描儀。由于不同型號(hào)的顯示器顯示同一圖像時(shí)會(huì)有不同的色彩呈現(xiàn)效果；不同型號(hào)的掃描儀掃描相同圖像時(shí)，也會(huì)得到不同的彩色圖像數(shù)據(jù)。因此，RGB顏色空間被稱為與設(shè)備相關(guān)的顏色空間。
2.CIEXYZ 顏色空間
為了從基色出發(fā)定義一種與設(shè)備無(wú)關(guān)的顏色模型，CIE的顏色科學(xué)家在RGB模型的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)方法從真實(shí)的基色推導(dǎo)出理想的三基色，創(chuàng)建了一種新的顏色系統(tǒng)，使得印染相關(guān)行業(yè)能夠明確指定產(chǎn)品的顏色[32]。CIEXYZ顏色空間是其他CIE系列顏色空間的基礎(chǔ)，它選用相應(yīng)于R、G、B三原色的三個(gè)理想原色作為三基色，其他所有顏色都由這三種顏色導(dǎo)出，通過相加混色或者相減混色，任意色調(diào)可應(yīng)用不同量的基色混合產(chǎn)生。與RGB顏色空間相比，X、Y、Z的值都是正的，更適用于顏色計(jì)算。CIEXYZ顏色空間模型如下圖所示。
CIEXYZ顏色空間的一個(gè)主要問題在于目測(cè)評(píng)估方面的不均勻性。也就是說(shuō)在樣品對(duì)之間感知顏色的同等差異不對(duì)應(yīng)于三刺激值的同等差異。CIEXYZ顏色空間的視覺非均勻性也帶來(lái)一些不良后果，例如肉眼剛好能察覺到色度不同的兩種綠色所給出的三刺激值之差，要比已經(jīng)調(diào)整到與此對(duì)綠色有相同色差的兩種紅色或藍(lán)色樣品的三刺激值之差大得多。說(shuō)明在CIEXYZ顏色空間中，單一的顏色容限用于所有的色調(diào)是不可能的。
3. CIELAB 顏色空間
CIELAB 顏色空間是CIE于1976年推薦使用的，其克服了顏色空間不均勻的問題，目前它是一個(gè)在顏色和色差表述領(lǐng)域非常流行的顏色體系，在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用，特別是在紡織印染、涂料制造、塑料著色等行業(yè)的產(chǎn)品顏色質(zhì)量控制中占有重要地位。其顏色空間模型如下圖所示。
CIELAB顏色空間模型由L*、a*和b*三個(gè)分量組成，L*值是對(duì)顏色明度的度量，數(shù)值在0（絕對(duì)黑）到100（絕對(duì)白）之間變動(dòng)，a*和b*表示顏色對(duì)立維度，其中a*值是對(duì)顏色紅-綠特性的度量，取值范圍在[127，-128]之間，紅色調(diào)為正值，綠色調(diào)為負(fù)值；而b*值是顏色的黃-藍(lán)特性，取值范圍同樣是[127，-128]，黃色調(diào)為正值，藍(lán)色調(diào)為負(fù)值。
與RGB顏色空間相比，CIELAB顏色空間是一種基于人眼生理特征的顏色系統(tǒng)，可用數(shù)字化的方法表達(dá)人眼的視覺感受，并且CIELAB顏色空間分布均勻，兩個(gè)顏色坐標(biāo)點(diǎn)之間的幾何距離，與人眼感知到的物體色差相一致。同時(shí)該顏色空間色域更加寬廣，幾乎代表了自然界中所有顏色的編碼，任何顏色在CIELAB空間中都會(huì)有一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)值表示。此外，它還是一種與設(shè)備無(wú)關(guān)的顏色空間。綜上所述，將CLELAB 顏色空間應(yīng)用于織物色差檢測(cè)是一個(gè)較為理想的選擇。
色差儀不同顏色空間轉(zhuǎn)換方法：
從上述顏色空間的介紹可知，顏色空間有設(shè)備相關(guān)和設(shè)備不相關(guān)之分。在彩色圖像處理過程中，為了實(shí)現(xiàn)兩種不同類型顏色模型之間的相互轉(zhuǎn)換，通常以RGB和CIEXYZ顏色空間作為轉(zhuǎn)換橋梁。轉(zhuǎn)換示意圖如圖下圖所示。
從圖中可以看出，以RGB和CIEXYZ兩大基色空間為基礎(chǔ)可以延伸出許多不同的顏色空間，并且分布于設(shè)備相關(guān)和設(shè)備不相關(guān)兩大陣營(yíng)。同時(shí)，各分支顏色空間均可與其基色空間完成相互轉(zhuǎn)換。
由上圖可知，在眾多顏色空間的相互轉(zhuǎn)換中，從RGB顏色空間到CIELAB顏色空間的轉(zhuǎn)換在圖像處理中較為常用。從上圖可以看出RGB顏色空間不能直接轉(zhuǎn)換為CIELAB顏色空間，需要借助CIEXYZ顏色空間。首先把RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到CIEXYZ 顏色空間，之后再把CIEXYZ顏色空間轉(zhuǎn)換到CIELAB顏色空間。相關(guān)轉(zhuǎn)換公式如下所示：
（1）RGB 轉(zhuǎn)換至 CIEXYZ
（2）CIEXYZ 轉(zhuǎn)換至CIELAB
上式中，X、Y、Z表示物體三刺激值；Xn、Yn、Zn表示CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的三刺激值；L*表示心理明度；a*、b*表示心理色度。
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