色差仪均匀颜色空间及均匀颜色空间色差公式

为了模拟人眼对颜色的感觉程度，CIE先后推出了多种类型的颜色空间，但由于大多数的颜色空间在描述颜色时，与人眼之间存在较大的差异，因此CIE又提出了用于颜色测量与计算的均匀颜色空间。本文对色差仪中均匀颜色空间类型及色差计算式作了介绍，对此感兴趣的朋友不妨了解一下！

CIE1964U*V*W*均匀颜色空间及色差公式：

CIE1964W*U*V*均匀颜色空间是CIE于1964年推荐的一个颜色空间，该颜色空间采用三个参数即明度指数W*、色品指数U*和V*来表示颜色，由此组合的三维坐标，形成了颜色的立体空间，其计算公式为：

式中u、v是颜色样品的CIE1960UCS色品坐标，而un、vn，是照明光源的色品坐标，它们可以由CIE色品坐标x、y或者三刺激值X、Y、Z转换而来：

式中明度指数W*与刺激值Y有关，并且明度指数标尺在知觉上是均匀的，即每一个单位量的差别，代表相等的知觉差异，因而它更准确地表达了颜色明度的变化；色品指数U*和V*考虑了明度指数W*对色品坐标的影响，故当明度指数W*增大或减小时，色品指数也随之增大或减小。

在该均匀颜色空间中，（W*1、U*1、V*1）和（W*2、U*2、V*2）分别是被测物体上任意两点的明度值和色品坐标值，它们代表了各自点的颜色特性。则两点之间的色差为：

式中，△U=U1-U2；△V=V1-V2；△W=W1-W2。

在理论上讲，当观察者适合于平均日光，在白色或中灰色背景上看同样尺寸和相同外形的一对颜色样品时，上述色差公式能够准确地表达两个样品颜色的视觉差异。另外，在应用上述公式计算色差时，应注意所采用的观察视场。如果视场范围为1～4°，则应根据CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值来计算W、U、V；如果视场大于4°，则采用CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值来计算。

CIE1976L*a*b*均匀颜色空间及色差公式：

CIE1976L*a*b*均匀颜色空间，又称为CIEL*a*b*或CIELAB，是由CIE-XYZ颜色空间进行非线性转换得到的W*U*V*空间进一步完善而产生的，CIE-XYZ是一个非均匀的颜色空间，对于颜色的描述和人眼的感觉相差较大，而CIELab颜色空间是均匀的，当L、a、b这三个值变化幅度相同时，带来的人眼视觉上的变化幅度也不大。因此CIELab颜色空间常作为颜色质量评价的目标空间。L代表亮度，a和b代表色度指数，L取值范围0～100，100亮度最高，0是没有亮度，L轴上的颜色点从亮度0到亮度100表示从黑到白的颜色。CIELab颜色空间上的点距离亮度轴越远，代表颜色越饱和。a和b代表色度轴，范围是-128-127，从a到-a表示红色变到绿色，同理，从b变到-b是从黄色到蓝色。它与X、Y、Z三刺激值的转换公式如下：

其中，L*是明度坐标，a*和b*是色品坐标，f（X/Xn），f（Y/Yn），f（Z/Zn）分段函数表达如下：

其中，X、Y、Z是颜色样本的三刺激值；Xn、Yn、Zn是照明光源颜色的三刺激值。

该均匀颜色空间的色差即三维颜色空间两点之间的距离△E*ab，计算如下：

这是目前推荐的最好用的量化分析颜色的均匀空间，当颜色的色差大于视觉识别阈限而又小于孟塞尔系统中相邻两颜色的色差时，能较好的反映物体色心理感受效果；算得色差可以分解为深浅差，艳色差和色相差，可分析色差性质；适合于染料、颜料及油墨等颜色工业部门。

CIE1976L*U*V*均匀颜色空间及色差公式：

CIE1976L*u*v*均匀颜色空间，简称为CIELUV，用三维坐标系统明度指数L*和色品指数u*、v*来表示颜色。在CIELUV空间中，L*为明度，u*、v*为色品指数。三者相互垂直构成色空间来描述相对应的亮度和色度量：垂直的轴是明度L*，位于水平面且互相垂直的是色品指数u*和 v*。CIELUV颜色空间与CIELAB颜色空间相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通过非线性变换得到的，同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。其定义公式如下：

与CIE1976L*a*b*相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通过非线性变换得到的，同样用两点间的距离表示颜色之间的色差：

上式中，△E*ab 是两个颜色的色差；△L*，△u*，△v*是两个颜色相应量的差，由下式计算：