色差仪常用颜色空间及不同颜色空间参数的转换

色差仪作为颜色比较类仪器，其内部配置了各种类型的颜色空间，常见的就有CIERGB、CIEXYZ和CIELAB等，不同的颜色空间表达颜色的方式不同，因此，有时就需要进行颜色空间的转换。本文对色差仪常见颜色空间类型及转换方法做了介绍。

CIERGB颜色空间：

CIERGB颜色空间主要是一种面向硬件设备的颜色空间。根据人眼的构造，自然界中所有颜色都可以由这三种颜色一_红（R）；绿（G）和蓝（B）的不同混合而成。在颜色匹配实验中选择三种颜色，由它们相加混合可以产生任意颜色，那么这三种颜色称为三原色。三原色可以任意选定，但三原色中任何一种颜色不能由其余两种颜色相加组合表示。在平时最常用的就是红、绿、蓝三种原色。

在自然界中每一种色光都可以由单色光合成，如果预先知道各单色光的光谱三刺激值，那么按照颜色混色原理就可以求出该色光的三刺激值。计算方法是将待测光的光谱分布函数，按波长加权光谱三刺激值，得出每一波长的三刺激值，再进行积分，得出该待测光的三刺激值。

这种颜色模型可以表示在笛卡尔坐标系统中，三个坐标轴分别是颜色分量R、G、B如下图所示：

在笛卡尔坐标系统中这个颜色模型的原点所对应点的颜色是黑色，离原点最远的顶点所对应点的颜色是白色。在这个模型中，从黑到白的灰度值分布在从原点即黑色到离原点最远顶点即白色之间的连线上，而不同的颜色分布在立方体内，这些颜色可以利用从原点到该分布点的矢量表示出来。但CIERGB颜色空间在计算色度值时会出现负值。

CIEXYZ颜色空间：

虽然CIERGB颜色空间能准确的表示出颜色，但是CIERGB颜色空间在计算三刺激值时会出现负值，这样会使很多问题的解决变得既复杂，又难以被理解。为了防止颜色在计算过程中出现负值，所以人们用新的三刺激值X，Y，Z来代替R，G，B三刺激值，从而解决在计算过程中某些颜色三刺激值时出现负值的情况。

CIEXYZ颜色空间采用[X]、[Y]、[Z]三种假定原色来代替CIERGB颜色空间中[R]、[G]、[B]三种基本原色，并利用匹配等能白光，确定三刺激值的单位。其CIEXYZ颜色空间色度图如下图所示：

CIEXYZ颜色空间中三刺激值[X]、[Y]、[Z]与CIERGB颜色空间中三刺激值[R]、[G]、[B]之间的相互转换的数学关系式为：

根据上式就可以从 CIERGB颜色空间下R、G、B参数转换到 CIEXYZ颜色空间下X、Y、Z参数。

CIELAB颜色空间：

由于CIEXYZ颜色空间是一个不均匀的颜色空间。在不均匀颜色空间中，两对相同距离的颜色点，并不一定给人以相同的颜色感觉，所以在不均匀的颜色空间中，不能用两颜色点间的距离作为衡量两颜色间差异的标准。为了解决在不均匀颜色空间中不能计算色差等问题，人们开始致力于均匀颜色空间和建立相应色差式的研究，以便使色差的计算变得更加简单明了，使计算结果与人视觉之间有更好的相关性。

CIELAB均匀颜色空间相对于其它建立起来的均匀颜色空间均匀性要好些，所以在颜色空间中建立起来的CIELAB色差式与人眼视觉之间的相关性也更好。CIELAB均匀颜色空间示意图如下图所示：

颜色参数L*，a*，b*可以由下式求得：

从式中可以把在CIERGB颜色空间下的颜色参数通过CIEXYZ颜色空间转换到CIELAB均匀颜色空间下，即把RGB参数通过XYZ参数转换到L*，a*，b*参数，从而实现不均匀颜色空间到均匀颜色空间的转换过程。

同样得到了在CIELAB颜色空间下的参数，可以按以下方法从CIELAB颜色空间转换到CIERGB颜色空间下的参数。

首先从CIELAB颜色空间转换到CIEXYZ颜色空间下的参数：

通过以上公式的转换，可以从CIELAB颜色空间下的参数转换到CIEXYZ颜色空间参数，得到了CIEXYZ颜色空间下的颜色参数进而可以转换到CIERGB颜色空间，求出在CIERGB颜色空间下的参数，转换式如下：