色差仪CIELab颜色空间及色差公式介绍

CIELab颜色空间是色差仪中常用的一个颜色空间，在该颜色空间中，样品之间的颜色差异可以通过特定的色差公式进行计算。本文对CIELab颜色空间及色差公式做了介绍。

色差仪CIELab颜色空间：

CIELAB色空间是利用L*、a*、b*三个不同的坐标轴，指示颜色在几何坐标图中的位置及代号。它是基于一种颜色不能同时既是绿又是红、既是蓝又是黄这种理论而建立起来的。一种颜色用CIEL*、a*、b*表示时，L*轴表示明度，黑在底端，白在顶端；+a*表示红色，-a*表示绿色；+b*表示黄色，-b*表示蓝色，如下图所示。任何颜色的色彩变化可以用a*、b*数值来表示，任何颜色的层次变化可以用L*数值来表示，用L*，a*，b*三个数值就可以描述自然界中的任何色彩。

色差仪CIELab色差公式计算式：

色差就是指用数值的方式表示两种颜色给人眼感觉上的差别。若两个彩色样品都按L*，a*，b*标定颜色，则两者之间的总色差△E*ab以及各单项色差可用下列公式计算：

总色差：ΔE*ab=[（ΔL*）2+（Δa*）2+（Δb*）2]1/2

明度差：ΔL*=L*1-L*2（明度差异）

色度差：Δa*=a*1-a*2（红/绿差异），△b*=b*1-b*2（黄/蓝差异）

计算色差时，可以把其中的任一个作为标准样，另一个是试样（假定1为试样，2为标准样），当计算结果出现正负值时，则有下面的物理含义：

△L*为正时表明测试样较标准样浅（偏浅），△L*为负时表明测试样较标准样深（偏深）；

△a*为正时表明测试样较标准样红（偏红），△a为负时表明测试样较标准样绿（偏绿）；

△b*为正时表明测试样较标准样黄（偏黄），△b为负时表明测试样较标准样蓝（偏蓝）；

△E*ab色差公式以一个数值代表总色差，△E*ab值越大，表明色差越大，反之则越小。

CIELAB是一种均匀的颜色空间，在这种颜色空间里，在不同位置不同方向上相等的几何距离在视觉上有对应相等的色差，CIELAB色差公式以标准样为中心，如下图所示，把易测的空间距离作为色彩感觉度量的差别。

ΔE*ab色差公式以一个数值代表总色差。ΔE*ab值越小代表色差越小，反之越大。ΔE*ab是以标准样为中心，然后在旁绘出一个球体容差范围，如下图所示。

在CIELAB色空间中的任一方向上，一个单位的色差近似等于标准观察者所能感觉到的最小差，ΔE*ab是一个距离标度，所以它的大小是可以比较的。例如：一个印刷样张与打样样张比较时色差为4，另一印刷样张与打样样张的色差为2，可认为后者离完全匹配比前者近1倍。ΔE*ab是目前被广泛采用的种色差公式。

色差仪CIELab与CIELch转换：

Lch颜色空间是Lab空间变形后得到的圆柱形颜色空间。该颜色空间由L、C、H表示。纵坐标L*值同样对应于颜色三要素的明度，取值0-100；C*代表彩度，即某一颜色的坐标位置与原点的距离，取值0-181，圆心处颜色的饱和度C*值为0，离圆心越远C*的值越大；H*为色调，取值0°-360°，h*代表色调角，是某一颜色坐标在色品平面内的投影点和坐标原点的连线与a轴的夹角。规定h*从正a轴（红）开始为0°，逆时针为正，正b轴（黄）为90°，负a轴（绿）为180°，负b轴（蓝）为270°。其有如下数学换算关系：

LCH色彩空间是从CIELAB色彩空间推导出来的，一种颜色可以用LAB表示，也可以用LCH表示。采用LCH对图像进行修正符合日常生活中对色彩进行描述的习惯，色彩修正更加便于理解、更加直观和易于控制。

色差仪CIELab与CIEXYZ转换：

在Lab颜色空间中，柱坐标 L*表示亮度，a*和 b*轴代表色度坐标，分别是红-绿坐标和黄-蓝坐标，这三个坐标值均被认为是均匀变化的。这三个属性值可以由XYZ颜色空间的三个属性转化而来。转换公式如下：

其中，在上面的公式中，X、Y、Z 指的是物体的三刺激值，这三个属性值是在海明对立坐标理论的基础上建立起来的。Xn、Yn、Zn表示的是CIE 标准照明体先照射在完全反射漫反射体上，再经其反射到人们眼中的白颜色物体的三刺激值。光源和观察者的条件分别以D65和10°条件为佳。在不同的光源以及观察者条件下，三刺激值是不同的。若采用D65标准照明体X0=94.811，Y0=100.00，Z0=107.304。