所謂顏色空間，即是用數(shù)學(xué)定量的方式表示顏色的一種方法，可以理解為顏色坐標(biāo)系。色差儀幾種常見的顏色空間包括：RGB顏色空間、XYZ顏色空間、LAB顏色空間。本文對(duì)這幾種顏色空間及顏色空間之間的轉(zhuǎn)換方法做了介紹，對(duì)此感興趣的朋友可以了解一下！

色差儀主流顏色空間有哪幾個(gè)？

1.RGB顏色空間

RGB顏色空間是根據(jù)Grsassmann顏色混合定律的匹配結(jié)果。顏色匹配實(shí)驗(yàn)主要原理：紅、綠、藍(lán)三種原色互相獨(dú)立，三者互相匹配則可以產(chǎn)生范圍最廣的顏色。紅綠藍(lán)（RGB）三色稱為三原色，它們具有相應(yīng)的不同波長(zhǎng)。紅（R）原色的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)是700.0nm、綠（G）原色的波長(zhǎng)是546.1nm、藍(lán)（B）原色的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)是435.8nm。按照一定的比例關(guān)系，將紅綠藍(lán)進(jìn)行匹配，可以得到白光，將其單位量化，則不同數(shù)量的R、G、B三原色可以決定匹配之后所得到的混合光的顏色，在色度學(xué)中，把R、G、B稱為三刺激值。

由紅綠藍(lán)三顏色通道，構(gòu)成了RGB顏色立方體，如上圖所示。在這個(gè)三維模型中，當(dāng)三基色分量坐標(biāo)為（0，0，0）時(shí)，顯示為黑色光；當(dāng)三基色坐標(biāo)為（1，1，1）時(shí)，顯示為白色光，其中數(shù)字"1”表示模型空間的最大值。RGB顏色空間是研究其他空間的基礎(chǔ)，現(xiàn)常用于彩色顯像管設(shè)備中。需要注意的是，RGB顏色空間不能完全獨(dú)立于顯示設(shè)備，因?yàn)樗桥c設(shè)備相關(guān)的空間，所謂相關(guān)就是針對(duì)一張圖片中同一個(gè)像素點(diǎn)顏色，不同的顯示設(shè)備，如相機(jī)或是電腦顯示器會(huì)給出不一樣的RGB顏色值?；蛘咭粋€(gè)像素點(diǎn)的具有一個(gè)確定的RGB值，但是在不同的顯示設(shè)備上，人眼會(huì)得到不是同一個(gè)顏色的錯(cuò)覺。

基于RGB顏色空間，為了使顏色測(cè)量與人眼觀察的結(jié)果相一致，應(yīng)該確定三原色光與人眼視覺特性之間的關(guān)系。因此，萊特（W.D.Wright）和吉爾德（J.Guild）在這方面做了大量的實(shí)驗(yàn)研究。他們選定RGB三原色光與若干視力正常的人，進(jìn)行了等能光譜的顏色匹配。通過此實(shí)驗(yàn)得到了等能光譜色每一波長(zhǎng)的三刺激值r（λ）、g（λ）、b（λ），三刺激值r（λ）、g（λ）、b（λ）的曲線分布如下圖所示。以此代表人眼的平均顏色視覺特性，為顏色度量明度確定了尺度，這是進(jìn)行顏色計(jì)算的基礎(chǔ)。

利用這個(gè)CIE1931三刺激值r（λ）、g（λ）、b（λ）就可以計(jì)算得出光譜色度坐標(biāo)r（λ）、g（λ）、b（λ）。兩者的關(guān)系為：

由上圖可以看出，色度坐標(biāo)出現(xiàn)了負(fù)值，另外，計(jì)算得到的色度坐標(biāo)也有負(fù)值出現(xiàn)，這樣不方便后面的數(shù)據(jù)處理。因此意味著要選擇三個(gè)假想的原色，使其不僅色度坐標(biāo)值都為正值，且假想三原色所形成的圖形需要將整個(gè)光譜軌跡覆蓋。

2.XYZ顏色空間

CIE1931-XYZ表色系統(tǒng)就是為避免色度坐標(biāo)的負(fù)值出現(xiàn)而構(gòu)建的。CIEXYZ顏色空間是用假想的三原色（X）、（Y）、（Z）代替了原RGB顏色空間的三原色。如下圖所示。

假想的三原色（X）、（Y）、（Z）在r-g色度坐標(biāo)中的位置。（X）、（Y）、（Z）三刺激值曲線如下圖 所示。

CIE1931-RGB表色系統(tǒng)光譜三刺激值與CIE1931-XYZ表色系統(tǒng)光譜三刺激值之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式如下：

這樣依據(jù)CIERGB空間下的RGB三刺激值值就可以計(jì)算得到CIEXYZ空間的XYZ三刺激值。

3.LAB顏色空間

在非均勻的顏色空間里，計(jì)算兩點(diǎn)之間的色差，或是兩對(duì)相同距離的顏色點(diǎn)，都會(huì)給人產(chǎn)生不同的顏色差別和不一樣的顏色感覺。所以在不均勻的顏色空間中，不能用兩顏色點(diǎn)間的距離作為衡量?jī)深伾g差異的標(biāo)準(zhǔn)1。因此，1976年國(guó)際照明委員會(huì)推出了一種均勻的顏色空間—CIELAB。在CIELAB 顏色空間顏色量化的均勻性和可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼視覺的相關(guān)性和客觀評(píng)定。論文采用CIELAB 均勻顏色空間，其的示意圖和三維模型如下圖 （a）、（b）。

CIELAB顏色空間中L*是明度坐標(biāo)，表示明度值，其值范圍是[0，100]，L*=0表示黑色，L*=100表示白色。a*、b*是彩度坐標(biāo)，a*、b*值范圍是[127，-128]，a*負(fù)值時(shí)，表示綠色，a*正值時(shí)，表示品紅，b*負(fù)值時(shí)，表示藍(lán)色，b*正值時(shí)，表示黃色。

CIELAB顏色空間L*、a*、b*的計(jì)算公式如下：

其中，X，Y，Z分別是對(duì)象物體的三刺激值，Xn，Yn，Zn是標(biāo)準(zhǔn)照明體照射在完全漫反射體上，再經(jīng)過完全漫反射反射到觀察者眼中的白色刺激的三刺激值，即是是理想白的三刺激值，一般多選擇光源/觀測(cè)者的最佳條件是：D65/10°。

常見的幾種光源/觀測(cè)者條件下的Xn，Yn，Zn見下表。

根據(jù)CIELAB顏色空間與 CIEXYZ 顏色空間的轉(zhuǎn)化，CIEXYZ顏色空間與CIERGB顏色空間的轉(zhuǎn)化，就能夠在CIELAB顏色空間得到的結(jié)果轉(zhuǎn)換到CIERGB空間下。

但是，CIELAB顏色空間是不同于 CIERGB 的與設(shè)備無關(guān)的顏色空間，其定義的顏色范圍也比CIERGB范圍大。不受硬件的性能影響，可以作為實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的色彩轉(zhuǎn)換的連接色空間，且該空間的距離可以用來客觀評(píng)價(jià)兩種顏色的差異。

色差儀顏色空間轉(zhuǎn)換方法：

從上述顏色空間的介紹可知，顏色空間有設(shè)備相關(guān)和設(shè)備不相關(guān)之分。在彩色圖像處理過程中，為了實(shí)現(xiàn)兩種不同類型顏色模型之間的相互轉(zhuǎn)換，通常以RGB和CIEXYZ顏色空間作為轉(zhuǎn)換橋梁。轉(zhuǎn)換示意圖如下圖所示。從圖中可以看出，以RGB和CIEXYZ兩大基色空間為基礎(chǔ)可以延伸出許多不同的顏色空間，并且分布于設(shè)備相關(guān)和設(shè)備不相關(guān)兩大陣營(yíng)。同時(shí)，各分支顏色空間均可與其基色空間完成相互轉(zhuǎn)換。

由上圖可知，在眾多顏色空間的相互轉(zhuǎn)換中，從RGB顏色空間到CIELAB顏色空間的轉(zhuǎn)換在圖像處理中較為常用。從上圖可以看出RGB顏色空間不能直接轉(zhuǎn)換為CIELAB顏色空間，需要借助CIEXYZ顏色空間。首先把 RGB 顏色空間轉(zhuǎn)換到CIEXYZ 顏色空間，之后再把CIEXYZ顏色空間轉(zhuǎn)換到CIELAB顏色空間。相關(guān)轉(zhuǎn)換公式如下所示：

1.RGB轉(zhuǎn)換到CIEXYZ

2.CIEXYZ轉(zhuǎn)換到CIELAB

上式中，X、Y、Z 指的是物體的三刺激值，這三個(gè)屬性值是在海明對(duì)立坐標(biāo)理論的基礎(chǔ)上建立起來的。Xn、Yn、Zn表示的是CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體先照射在完全反射漫反射體上，再經(jīng)其反射到人們眼中的白顏色物體的三刺激值。光源和觀察者的條件分別以D65和10°條件為佳。在不同的光源以及觀察者條件下，三刺激值是不同的。