色差儀CIELab顏色空間及與CIEXYZ顏色空間轉換
2024-01-30
CIELab顏色空間是色差儀中常用的一個測色空間,它是在CIEXYZ顏色空間的基礎上發展起來的一個顏色空間,因此,它們之間存在一定的轉換關系。本文對色差儀CIELab顏色空間的含義及CIELab顏色空間與CIEXYZ顏色空間之間轉換方法作了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!
色差儀CIELab顏色空間介紹:
CIELab顏色空間是在1931年國際照明委員會制定的顏色度量標準的基礎上建立起來的,為能采用數字化的方法準確描述人眼視覺感知和統一顏色差別的評價方法,是目前為止描述人眼可見的所有顏色最完備的顏色模型。CIELab顏色空間是一種與設備無關的顏色空間,該顏色空間描述的是顏色的顯示方式,與其生成設備無關,在圖像處理過程中,與設備無關的顏色空間很好地解決了顏色顯示結果隨設備參數的不同而存在差異的問題。CIELab顏色空間是基于人類視覺特征建立的顏色系統,是一種基于生理特征的均勻顏色系統,能夠較好地模擬人眼對顏色和色差的視覺感知,準確反映顏色變化對人眼視覺的感知所引起的差異。CIELab顏色空間現已成為世界各國正式采納、作為國際通用的測色標準,適用于一切光源色或物體色的表示與計算。
CIELab顏色空間直接基于CIEXYZ顏色空間建立,使用MacAdam橢圓描述顏色差異,并由此建立了線性化的人眼視覺對顏色的視覺感知空間,是一種比 CIEXYZ顏色空間更線性、更直觀的顏色空間,也就是說顏色空間上相同數量的變化會產生大約相同視覺重要性的變化"。和其他顏色空間一樣,CIELab顏色空間中每一點代表一種顏色,兩種顏色的差異就是其在該顏色空間中的距離,但不同的一點是在CIELab顏色空間中相同顏色距離代表了相同的人眼視覺對色差感知大小,因為L,a和b的非線性關系較好地模擬了人眼視覺在該顏色空間中的非線性響應。CIELab顏色空間中的數值能夠完全表達人眼視覺所能看到的所有顏色,也有很多“顏色”超出了人類視覺的視域,CIELab顏色空間中的L分量與人類亮度感知密切配合,用于調整亮度對比,取值范圍是[0,100],表示從純黑到純白(L=0 表示黑色而L=100表示白色);色度a、b與色調飽和度的感覺相一致,a表示從紅色到綠色的范圍(負值表示綠色而正值表示品紅),取值范圍是[127,-128];b表示從黃色到藍色的范圍(負值表示藍色而正值表示黃色),取值范圍是[127,-128]。可以通過修改a和b分量對顏色做精確平衡。如下圖所示為CIELab顏色空間。
如上圖所示,在明度相同的ab平面上,從坐標角度看,a大于0時為紅色方向,值越大時越紅,a小于0時為綠色方向,值越小時越綠,在a的方向上,從左到右是從深綠到灰色,再到紅色(亮粉色)的過程;同理當b大于0時為黃色方向,值越大時越黃,b小于0時為藍色方向,值越小則越藍,在b的方向上,三維中從前到后顏色變化時從亮藍到灰色,再到黃色的過程;L表示的是顏色的亮度,L越大則越亮,反之,越小則越暗。從CIELab模式的概念中可以知道,三維坐標的中間過渡部分均為灰色,而這個灰色是在各色亮度較低的情況下的過渡色。
色差儀CIELab顏色空間與CIEXYZ顏色空間轉換方法:
在 CIEXYZ顏色空間中可知光譜功率分布和人眼感知顏色情況,但該顏色空間無法表達人眼對顏色差別的視覺感知。而CIELab顏色空間的建立就很好的解決了這一問題,該顏色空間模擬人眼視覺對顏色差別的感知情況,能夠較好的表達人眼對色差的視覺感知。CIELab顏色空間是在CIEXYZ顏色空間基礎上建立的,比CIEXYZ顏色空間更加線性,即在該顏色空間中相同大小的顏色距離會引起相同的人眼視覺感知的變化,且能采用數據準確表達人眼視覺對顏色差異的感知情況。由CIEXYZ到CIELab顏色空間的轉換公式如下式所示:
其中:
X、Y、Z——被測物的顏色三刺激值;
Xn、Yn、Zn——選定參考白的三刺激值;
L——心理明度;
a——心理色度;
b——心理色度。