色差仪均匀颜色空间及CIELab和CIELuv的区别

在颜色度空间的发展过程中，不均匀的颜色空间会导致颜色感知的差异。因此，为了是两个颜色之间的差异与人眼产生的视觉感知色差更加的一致，CIE推出了多个均匀颜色空间，这些均匀颜色空间也是色差仪中常用的颜色空间。本文对色差仪CIELab和CIELuv均匀颜色空间做了介绍。

色差仪测色均匀颜色空间的类型：

在所有的颜色复制工业中，颜色的差异总是存在的，这种差异叫做色差。从数学角度看，色差大小即为三维空间的两个坐标点之间的距离大小。但是研究发现，在颜色空间不同区域中，间距相同，颜色感知差异却不同。为了使得两个颜色之间的差异与人眼产生的视觉感知色差更加一致，研究者们不断地寻找均匀颜色空间，通过原来的X、Y、Z三刺激值进行坐标变换得出新的更加均匀的颜色空间。在这个三维空间中，每个点代表一个颜色，空间中两点之间的距离代表两种颜色的色差，空间中相等的距离希望能代表相同的色差。在广泛讨论和试验基础上，CIE于1976年正式推荐了两个均匀颜色空间，即CIE1976L*a*b*（CIELab）均匀颜色空间和CIE1976Lu*v*（CIELUV）均匀颜色空间，也是色差仪中目前使用最为广泛的两个颜色空间。

1.CIELab均匀颜色空间

CIE1976L*a*b*（又称为CIEL*a*b*或CIELAB）均匀颜色空间与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：

在理想颜色空间中，用颜色坐标点之间的距离表示视觉色差的方法，在颜色复制和颜色控制工业中得到了广泛的应用，且大部分现代色差公式都是基于CIELAB 颜色空间之上得到的。

2.CIECIELUV均匀颜色空间

CIE1976L*u*v*（简称为CIELUV）均匀颜色空间用三维坐标系统明度指数L*和色品指数u*、v*来表示颜色，改善了CIELAB颜色空间的均匀性，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：

与CIELAB颜色空间不同，CIELUV颜色空间更多地应用于光源色和自发光色领域，如电视和计算机屏幕色。

色差仪CIELab和CIELuv的区别：

CIBL*u*v*和CIEL*a*b*颜色空间是为了解决颜色的等距度量而建立的，具有均匀明度标尺和均匀色品标尺，其独立性和均匀性显然优于XYZ空间。但是，由于均匀色品标尺没有把色调和饱和度分离开，所以只有一个亮度分量能用于处理，而不能利用彩色图像的色彩信息，这会把彩色图像处理限制在灰度图像处理的范围，极大地束缚了彩色图像处理的手脚，也不是应选的最佳颜色空间。相对来讲，目前推荐的最好用的量化分析颜色的均匀空间。除了继承XYZ颜色空间的优点外，还有两个新的优点：①是颜色差异的规范化空间；②CIEL*u*v*和CIEL*a*b*颜色可以由圆柱坐标表示，因此可以适应不同的需要。由于具有这些优点使这种颜色空间在对颜色有严格要求的应用场合更加实用。

色差仪均匀颜色空间选择方法：

CIE1976L*a*b*均匀颜色空间是CIE1931标准色度学系统的非线性变换，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。ClE1976Lab的优点是当颜色的色差大于视觉的识别阈限（恰可察觉）而又小于孟塞尔系统中相邻两级的色差值时，能较好地反映物体色的心理感受效果。

CIE1976L*u*v*均匀颜色空间实际上由CIE1931和CIE1964匀色空间改进而来，使其与代表视觉等间隔的孟塞尔系统靠拢，并将 V坐标增加50%而改善U、V色度图的均匀性。

CIE1976L*u*v*和CIE1976L*a*b*色空间都有较好的均匀性，两者都较广泛地运用于工业中。由于CIE1976L*u*v*系统中，u*v*色度图仍保留了马蹄形的光谱轨迹，较适合于对光源色、彩色电视等工业部门做研究工具：CIE1976L*a*b*主要用于印刷、染料、颜料及油墨等表面颜色工业部门。