為了讓顏色的評定具有可遵循的標(biāo)準(zhǔn)，CIE相繼推出了多個顏色空間，用于對顏色進(jìn)行定量的描述。色差儀作為顏色檢測的精密儀器，其內(nèi)部采用了多種CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色空間，使顏色的評定和描述在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行。本文對色差儀顏色空間的類型及不同顏色空間之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行了介紹，感興趣的朋友不妨了解一下！
什么是顏色空間？
顏色空間是用來表示顏色的三個參數(shù)所構(gòu)成的三維空間，是顏色抽象表示和描述的方法，是在某些標(biāo)準(zhǔn)下用通?？山邮艿姆绞絹砗喕伾?guī)范。因此，顏色空間是進(jìn)行顏色信息研究的理論基礎(chǔ)。表達(dá)顏色的空間可以是非均勻、非線性的，用于彩色圖像處理的空間必須同時具備獨(dú)立性和均勻性的要求。獨(dú)立性的要求是指顏色空間的三個分量不互相影響，對其中某個分量的處理不導(dǎo)致其它分量相對于人眼感覺發(fā)生變化。均勻性的要求是指對顏色空間中的每一個分量來說，在不同取值處的相同改變量引起的視覺變化是相同的?？梢哉f，彩色圖像處理與灰度圖像處理的區(qū)別主要在于建立一個能滿足上述條件的顏色空間，而具體對各個分量的處理則完全可以參照成熟的灰度圖像處理技術(shù)。
顏色空間要求能形象、直觀地反映人眼的顏色視覺特性，使得人們可以有目的地進(jìn)行各種處理，同時又能保證在各種處理過程中都能達(dá)到預(yù)期的處理效果而不產(chǎn)生負(fù)面影響。由于人眼對顏色的感覺是一個復(fù)雜的非線性關(guān)系，絕對滿足上述條件的顏色空間是不存在的。但是，可以以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，尋找一個能在較大范圍內(nèi)符合上述條件的顏色表達(dá)空間。
為了定量地表達(dá)自然界豐富多樣的色彩，人們借助于數(shù)學(xué)坐標(biāo)，已先后提出了各種各樣的顏色空間。在顏色空間中，顏色由三維坐標(biāo)表示，這個坐標(biāo)描述了顏色在特定顏色空間中的位置。有很多種顏色空間可以精確地表達(dá)任意一種顏色，但由于顏色感知所固有地主觀性和非線性，它們大多不能直接運(yùn)用于彩色圖像處理，必須經(jīng)過必要地非線性變換和可視化處理，這個過程需要花費(fèi)大量的計算時間，是一個要在軟硬件設(shè)計中綜合考慮的因素。
顏色空間把抽象的、主觀的視覺感受具體化為三維空間中的位置、向量，使各種彩色圖像、彩色設(shè)備的顏色特性都能實(shí)現(xiàn)可視化，成為顏色研究的重要工具。各種混色系統(tǒng)都有其相應(yīng)的顏色空間，不同的顏色空間具有不同的特性，分別具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和局限性。
色差儀顏色空間類型：
色差儀常用的色度空間除了CIERGB空間、CIEXYZ空間、CIEL*a*b*空間外，還包括LCh、CIELUV、βxy、DIN Lab9等多種顏色空間。下面只對色差儀常用的三種顏色空間進(jìn)行介紹。
（1）CIERGB顏色空間
光譜三刺激值，是國際照明委員會（CIE）以317位正常視覺者用三原色光紅、綠、藍(lán)等能光譜色，從380mm到700nm進(jìn)行專門性顏色混合匹配實(shí)驗(yàn)得到。
在CIERGB彩色空間的原點(diǎn)上，任一基色均沒有亮度，即原點(diǎn)為黑色。三基色都達(dá)到最高亮度則表現(xiàn)為白色。亮度較低的等亮的三基色產(chǎn)生灰色。所有這些點(diǎn)均落在彩色立方體的對角線上，該對角線被稱為灰色線。彩色立方體中有三個角對應(yīng)于三基色一紅，綠和藍(lán)色。剩下的三個角對應(yīng)于二次色一黃色，青色（藍(lán)綠色）和品紅（紫色）。
在色度學(xué)體系中并不直接使用三刺激值來表示顏色，而是用三原色各自在三原色總量中所占的比例來表示顏色。三原色各自在其總量中的相對比例稱為色品坐標(biāo)，光譜的三刺激值和色品坐標(biāo)之間的換算關(guān)系如下式所示：
基本RGB顏色空間的主要缺點(diǎn)是不直觀。不能直接從RGB的數(shù)值中估計出顏色的色度、飽和度和亮度等感知特征，并且RGB顏色模式存在很大的局限性，易受設(shè)備的影響。
2.CIEXYZ顏色空間
CIERGB系統(tǒng)的r、g、b光譜三刺激值可以定量表示顏色，但三刺激值中有很多負(fù)值，色度坐標(biāo)中也有些負(fù)值，不易理解。因此，1931年CIE討論推薦了一個新的國際通用的色度學(xué)系統(tǒng)一CIEXYZ標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。
在CIEXYZ系統(tǒng)中，用于匹配等能光譜三刺激值（X）、（Y）、（Z）三色數(shù)量，叫做“標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者顏色匹配函數(shù)”，簡稱“顏色匹配函數(shù)”，記為x、y、z。它們是依據(jù)實(shí)驗(yàn)建立的r、g、b光譜三刺激值經(jīng)過下式計算出來的。只是采用簡單的數(shù)學(xué)比例方法，描繪所要匹配顏色的三刺激值的比例關(guān)系?？梢?，CIEXYZ系統(tǒng)建立在RGB系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)方法，選用三個理想的原色來代替實(shí)際的三原色，從而將CIERGB系統(tǒng)中的光譜三刺激值r、g、b和色度坐標(biāo)r、g、b均變?yōu)檎怠?/p>
CIEXYZ系統(tǒng)和CIERGB系統(tǒng)的色度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系如下式所示：
3.CIEL*a*b*均勻顏色空間
CIEL*a*b*色度空間是國際照明委員會向世界各國推薦的通用的均勻顏色空間，是經(jīng)CIEXYZ色度空間非線性變換而得到的。CIEL*a*b*在三維色空間的各個坐標(biāo)軸上均具有視覺和顏色心理感知的等距性，并且細(xì)分了明度坐標(biāo)和色品坐標(biāo)的級差。同時，CIEL*a*b*空間中當(dāng)顏色的色差大于視覺的識別閱值（恰可察覺）而又小于孟塞爾系統(tǒng)中相鄰兩級色差時，可以較好地反映物體色的心理感受效果。CIEL*a*b*與CIEXYZ的非線性轉(zhuǎn)換關(guān)系如下式所示。
式中：X、Y、Z為顏色樣品的三刺激值；X0、Y0、Z0為CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的三刺激值（D65光源：X0=95.05、Y0=100.00、Z0=108.91）。
L*稱為心理計量明度，簡稱心理明度或明度指數(shù)；a*、b*稱為心理計量色度，簡稱心理色度或色度參數(shù)。
CIEL*a*b*色度空間是一種基于赫林四色對立學(xué)說原理的心理色度空間，心理色度a*和b*中包含有（X-Y）和（Y-Z）項。顏色的明度感覺用縱坐標(biāo)L*軸表示，黑色位于最下端，對應(yīng)明度L*=0，白色最亮位于最上端，對應(yīng)明度L*=100。a*軸與b*軸共同表示彩色的特性，a*軸正方向代表紅色（偏品紅）的變化，a*軸負(fù)方向代表綠色的變化；b*軸正方向代表黃色變化，b*軸負(fù)方向代表藍(lán)色變化。任何顏色都可以由這四個原色中的一個或兩個按一定的明度值混合而成，原色的混合比例決定了混合色的色調(diào)。
