色差宝CIELab颜色空间与CIEXYZ颜色空间转化方法

CIELab颜色空间是色差宝中常用的一个测色空间，该颜色空间是CIEXYZ颜色空间的非线性变换，它将XYZ直角坐标颜色空间转换为柱面极坐标，将三刺激值XYZ转换成与眼睛视觉相一致的明度L*和色度a*、b*。本文对色差宝CIELab颜色空间与CIEXYZ颜色空间转化方法做了介绍。

CIELab颜色空间介绍：

CIELab颜色空间是CIE1976L*a*b*颜色空间的简称，在该颜色空间中，颜色的明度感觉用坐标轴L*表示，黑位于最下端对应明度L*=0；白色最亮位于最上端，对应明度L*=100。a*轴与b*轴共同表示彩色的特性：a*轴正方向代表红色（偏品红）的变化，a*轴负方向代表绿色的变化；b*轴正方向代表黄色变化，b*轴负方向代表蓝色变化。a*与b*的值表示颜色感觉中的彩色成分，当a*与b*的值都为0时，颜色的饱和度为0，即非彩色，其坐标点落到坐标轴L*上。所以，所有的非彩色都位于坐标轴L*上，从下到上依次为黑、深灰、灰、浅灰和白。颜色的坐标点距坐标轴L*越远，则颜色就越鲜艳。根据这一性质可以用a*与b*的值进一步计算色调和饱和度，并使其与颜色的感觉更加接近。

CIELAB均匀颜色空间是由L*、a*、b*的构成的三维直角坐标系，任一个颜色在CIELAB均匀颜色空间中都是一点，颜色的明度值等于该点的L*轴的坐标值，a*与b*坐标值为该点在a*与b*坐标轴上的投影。根据相应的几何关系，任一颜色的色调H*可以用该点在a*-b*平面的投影到坐标原点连线与a*坐标轴的转角h*ab表示；彩度（或饱和度）C*ab可以用该点到纵坐标原点的距离来表示。因此，可以得到色调和彩度：

根据a*与b*值的正负可以判断色调角在0°——360°内的变化：

若a*＞0，b*≥0，则0°≤h*ab＜90°；

若a*≤0，b*＞0，则90°≤h*ab＜180°；

若a*＜0，b*≤0，则180° ≤h*ab＜270°；

若a*≥0，b*＜0，则 270°≤h*ab＜360°。

色差宝CIELab颜色空间与CIEXYZ颜色空间转化方法：

CIE1976（L*a*b*）均匀颜色空间是CIEXYZ颜色空间的非线性变换，它将XYZ直角坐标颜色空间转换为柱面极坐标，将三刺激值XYZ转换成与眼睛视觉相一致的明度L和色度a*、b*，其中a*、b*与色调、饱和度的感觉相一致。明度L*和色度a*、b*是通过颜色的三刺激值计算得到的，计算公式如下：

式中：X、Y、Z分别为物体颜色的三刺激值，X0、Y0、Z0分别为观察样品时使用的照明光源所对应的标准照明体三刺激值。

CIELab颜色空间的色差公式：

在与颜色感觉一致的均匀颜色空间内，两个颜色样品之间的色差表示为其坐标点之间的距离即：

若定义明度差（△L*）：△L*=L*1-L*2

红度-绿度差（△a*）：△a*=a*1-a*2

黄度-蓝度差（△b*）：△b*=b*1-b*2

色差公式的几何意义，是在均匀颜色空间以标准色样的坐标点为中心的一个球，其半径等于色差的值，若规定球内的颜色满足色差容限的要求，则球外的颜色与标准色样的色差超出了色差容限范围，便不满足色差的要求。总色差还可以分解为明度差、色调差和饱和度差等三个感觉分量。

CIEXYZ颜色空间介绍：

CIEXYZ颜色空间，也称CIE1931颜色空间。CIE希望通过该颜色空间下的三个分量（X，Y，Z）能够描述人颜色视觉系统所能察觉的任意一种颜色，其中X和Z定义为颜色的色度，Y为颜色的亮度。

CIEXYZ颜色空间主要应用于分光光度计和数字颜色分析器等分析仪器，它为这一类仪器提供了待分析样本所需的透射或折射的三色光信号。虽然 CIEXYZ颜色空间在分析化学中的相关应用也颇为广泛，但是它所表示的颜色与人眼感知不太一致，导致在不同颜色对比中存在一定缺陷。因此，该颜色模型往往只是用于线性转换到其他颜色空间的过渡颜色空间。

CIEXYZ颜色空间，是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个理想的原色来代替实际的三原色，从而将RGB中的色度坐标r，g，b变换为正值。由X、Y、Z在所形成的三角形将整个光谱色轨迹包含在内，如下图所示，因此整个光谱色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。