顏色空間又稱彩色模型，彩色空間或者彩色系統(tǒng)，它是用來表示顏色的三個(gè)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?jiǎn)化顏色規(guī)范。色差儀作為光電測(cè)色儀器，其內(nèi)設(shè)置有多個(gè)顏色空間，可以在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)顏色進(jìn)行量化。那么，色差儀不同顏色空間有什么優(yōu)缺點(diǎn)？它們?cè)趺崔D(zhuǎn)換？下文為大家作了介紹。
什么是顏色空間？
顏色空間又稱彩色模型，彩色空間或者彩色系統(tǒng)，顏色空間是由組成顏色的三個(gè)分量構(gòu)成的一個(gè)三維空間，它的用途是在某些人為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)色彩加以抽象表示，或者說是色彩在不同的標(biāo)準(zhǔn)下的簡(jiǎn)化描述形式，本質(zhì)上，彩色模型是坐標(biāo)系統(tǒng)和子空間的表述，處于各種形式的坐標(biāo)系統(tǒng)中的每個(gè)點(diǎn)都有唯一對(duì)應(yīng)的值表示，即盡可能直觀地用空間中三個(gè)分量值的不同來表示對(duì)應(yīng)顏色的差異。
人類對(duì)顏色抽象和主觀視覺上的感受被顏色空間轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)三個(gè)顏色分量空間的具體位置表示，現(xiàn)在采用的顏色模型大多數(shù)都是面向硬件和面向應(yīng)用的基礎(chǔ)上提出來的，顏色空間從提出到現(xiàn)在已經(jīng)有很多種表現(xiàn)形式，很大一部分只是做了一些局部的改變，而一部分顏色空間也只是專用于某一種領(lǐng)域，每種顏色空間都有著自己獨(dú)有的特點(diǎn)和局限性，因此，在不同的顏色空間表示的彩色圖像也具有不同的特點(diǎn)，顏色空間的選擇是否合適對(duì)彩色圖像的處理效果的好壞也有著關(guān)鍵的決定作用。其中，常用的有RGB、CIEXYZ、CIELAB顏色空間，其中的RGB顏色空間可以說是這些顏色空間中進(jìn)行轉(zhuǎn)換的一座橋梁。
色差儀不同顏色空間的優(yōu)缺點(diǎn)：
1.RGB顏色空間
RGB顏色空間是最常見的顏色空間，被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有設(shè)備最初獲得的彩色數(shù)字圖像多為RGB格式，且使用到的其他顏色空間都是由該顏色空間轉(zhuǎn)化而來。它的模型是一個(gè)立方體，如下圖所示。
圖中坐標(biāo)原點(diǎn)表示黑色，X軸、Y軸和Z軸分別對(duì)應(yīng)紅色、藍(lán)色和綠色；立方體中離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)在其斜對(duì)角上，對(duì)應(yīng)為白色；從原點(diǎn)的黑色到白色的對(duì)角線上，其RGB值是對(duì)等的只是存在明度差異。在RGB顏色模型中三基色和二次色都在模型中標(biāo)明，分別分布在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)。
根據(jù)顏色理論可以得出：不同比例組合的三原色紅、綠、藍(lán)可形成一切存在的顏色。在RGB顏色空間，由R、G、B不同分量相加混合可獲得任意色光F，可用下列表達(dá)式得出。
F=r[R]+g[G]+b[B]
由上述公式可以看出，RGB顏色空間用三原色表示顏色的方法較簡(jiǎn)單。但它并不是十分完美的一種顏色空間，一方面表現(xiàn)在我們無法根據(jù)具體的 RGB 值直觀地看出其所對(duì)應(yīng)的顏色屬性；另一方面是因?yàn)樗皇且环N均勻的顏色空間，即該顏色空間中兩個(gè)顏色點(diǎn)之間的距離不能表示為這兩種顏色的色差值。
2.XYZ顏色空間
由于CIE-RGB系統(tǒng)計(jì)算顏色三刺激值會(huì)出現(xiàn)負(fù)值的問題，即使用R、G、B三原色無法調(diào)制出所有的顏色，因此CIE在RGB三原色理論基礎(chǔ)上提出了新的三刺激值X、Y、Z，使用假象的三原色XYZ建立新的色度系統(tǒng)。在XYZ測(cè)色系統(tǒng)中，X原色相當(dāng)于波長比700nm的光譜紅還要大的紅紫，Y原色相當(dāng)于波長比520nm的光譜綠還要大的一種綠，Z原色相當(dāng)于飽和度比477nm的光譜藍(lán)還要大的一種藍(lán)，XYZ顏色空間是在RGB顏色空間上提出的，可以由RGB顏色空間轉(zhuǎn)換得到。
X、Y、Z是自然界并不存在的三種原色，但使用這三種原色可以從理論上調(diào)配出所有的顏色。以三刺激值XYZ為分量的顏色空間稱之為XYZ顏色空間，其他顏色都可以從這三種顏色中導(dǎo)出，通過相加混色或者相減混色，任何色調(diào)都可以使用不同量的基色產(chǎn)生。該顏色空間在廣泛的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上得到的平均人眼顏色響應(yīng)，符合人眼對(duì)顏色觀測(cè)的視覺特點(diǎn)，是國際委員會(huì)定義的與設(shè)備無關(guān)的顏色表示法，因此通常作為國際性的顏色空間標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于無法直接轉(zhuǎn)換的兩個(gè)顏色空間，XYZ顏色空間通?？梢宰鳛闃蛄?，使兩種顏色空間能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
3.Lab顏色空間
CIELab顏色空間是一種均勻的且與設(shè)備無關(guān)的顏色空間，它目前顏色質(zhì)量評(píng)價(jià)中應(yīng)用最廣的顏色空間。CIELab全稱CIE1976 Lab顏色空間，是由CIE-XYZ 顏色空間進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)換得到的W*U*V*空間進(jìn)一步完善而產(chǎn)生的，CIE-XYZ 是一個(gè)非均勻的顏色空間，對(duì)于顏色的描述和人眼的感覺相差較大，而CIE Lab顏色空間是均勻的，當(dāng)L、a、b這三個(gè)值變化幅度相同時(shí)，帶來的人眼視覺上的變化幅度也不大。因此CIE Lab顏色空間常作為顏色質(zhì)量評(píng)價(jià)的目標(biāo)空間。L代表亮度，a和b代表色度指數(shù)，L、a、b構(gòu)成的顏色空間如下圖所示。
L代表亮度值，取值范圍0～100，100亮度最高，0是沒有亮度，L軸上的顏色點(diǎn)從亮度0到亮度100表示從黑到白的顏色。CIELab顏色空間上的點(diǎn)距離亮度軸越遠(yuǎn)，代表顏色越飽和。a和b代表色度軸，范圍是-128-127，從a到-a表示紅色變到綠色，同理，從b變到-b是從黃色到藍(lán)色。
色差儀不同顏色空間轉(zhuǎn)換方法：
色彩空間轉(zhuǎn)換意味著將一個(gè)色彩空間中的顏色特征信息轉(zhuǎn)換到另一色彩空間，以獲得相應(yīng)的顏色信息，即用不同色彩空間中的數(shù)據(jù)來表示相同的顏色。
1.RGB顏色空間與XYZ顏色空間轉(zhuǎn)換
從RGB轉(zhuǎn)化為XYZ的顏色空間轉(zhuǎn)化公式如下所示：
從XYZ轉(zhuǎn)化為RGB顏色空間轉(zhuǎn)化公式如下所示：
2.RGB顏色空間與Lab顏色空間轉(zhuǎn)換
CIELab顏色空間與RGB顏色空間的轉(zhuǎn)換公式如下：
3.XYZ顏色空間與Lab顏色空間轉(zhuǎn)換
CIEXYZ顏色空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式如下：
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。