色差仪CIELab颜色空间及CIELab颜色空间的色差公式介绍

色差仪作为比色仪器，可以在特定的颜色空间下给出色样与标样的色度值，还可以给出该颜色空间下的色差值，并以此作为颜色评定的标准。目前，色差仪中最常用的颜色空间就是CIELab颜色空间，那么，该颜色空间下的色差值计算公式是怎样的呢？本文对此作了介绍，感兴趣的朋友不妨了解一下！

色差仪CIELab颜色空间介绍：

CIELab全称CIE1976 Lab颜色空间，是由国际照明学术研究机构CIE研制的一种色彩结构，其色域大于RGB色彩空间的色域，实现的颜色范围较广，即可以在颜色空间中表达任何一种颜色信息。它是与设备无关的色彩空间，是以数字化的方式描述了人眼的视觉特性，弥补了与设备相关色彩空间颜色特性不足的问题。

参数L、a、b在CIELAB色彩空间中分别表示颜色亮度、红绿色的程度和黄青色的程度。参数L的值与颜色亮度成正比例关系，取值范围0～100，L的值越大，表达的颜色越亮；a和b代表色度轴，范围是-128-127，当参数值a>0时，值越大表示的颜色就越红属于红色系，参数值a<0时，值越小表示的颜色就越绿属于绿色系；当参数值b>0时，值越大表示的颜色越黄属于黄色系，当参数值b<0时，值越小表示的颜色越青属于青色系。CIELAB色彩空间所表示的颜色与人眼视觉特性相接近，可以通过设置不同的a和b值得到精确的颜色平衡，设置不同的L值来调整亮度对比度，色彩空间如下图所示。

在CIELAB色彩空间中，可以通过计算色彩空间中两点颜色之间的几何距离，来分析判断颜色的差异度，比较方便地测量较小的色差。

色差仪CIELab颜色空间的色差值计算式：

CIE1976L*a*b*色空间是当前最通用的测量物体颜色的色空间之一，也是均匀色空间。其色差公式为：

色差公式中，△L*=L1*-L2*，△a=a1*-a2*，△b*=b1*-b2*。L*为米制亮度，a*、b*为米制色品。a*为正表示红色，为负表示绿色，b*为正表示黄色，为负表示蓝色，中央为消色区，当a*、b*值增大时，色点原离中心，色饱和度增大。

如果将CIE1976L*a*b*均匀颜色空间转化为极坐标空间，则能更好地表示色差的性质，极坐标空间用L*C*H*表示：

明度指数L*为：

饱和度C*为：

色相角H*为：

极坐标空间的总色差计算由下式规定：

CIEL*C*H*色空间使用与CIE1976L*a*b*色空间同一个点。L*表示亮度，C*（其中C*2=a*2+b*2）表示饱和度，H*为色调角，正是人眼所识别的颜色的三个方面：亮度、饱和度、色调。

色差仪基于CIELab颜色空间的其他色差公式介绍：

1.CMC色差公式

CMC色差公式是在CIE1976L*a*b*公式的基础上修改导出，先后被英美两国作为各自的国家标准采用，并于1995年被ISO接受成为国际标准。其计算式为：

公式中，△L*，△C*ab，△H*ab，由CIE1976L*a*b*色差公式计算，SL、SC和SH分别为明度、彩度和色调加权函数，用于调整不同明度、不同彩度和不同色调对色差的贡献大小。l和c为参数因子，用于调整不同的观察条件对色差的影响大小。

对于l和c值的选取：对色差的“可察觉性”目光测定资料，可取l=c=1。而对色差的“可接受性”目光鉴定资料，则可取l=2，C=1。由于CMC（l：c-2：1）容差方法用椭圆作为视觉对色差的范围，得出结果与人眼较接近。

2.CIEDE2000色差公式

CIEDE2000色差公式是CIE最新推荐的国际标准色差公式，不仅包含有明度、彩度和色调加权函数，还加入了彩度差和色调差的交叉项和改善中性灰色色差预测能力的函数项。其计算式为：

式中：KL、KC、KH是三个常量参数，根据测试对象的不同或者色彩品质控制的要求来定义，如纺织业色差评估式通常取KL=2，KC=KH=1。；SL、SC、SH分别表示明度、彩度和色相的权重系数，用来校正颜色空间的均匀性；RT表示旋转函数，用来校正颜色空间中蓝色区域容差椭圆主轴方向的偏转。

CIEDE2000只是重新定义了色差的计算方法，并不是建立了一个新的均匀色空间。对于一般的工业色差评估，可以直接用该公式进行计算，计算结果即可表示被知觉的色差。

综上所述，CIELAB色差公式是在CIELAB颜色空间，直接计算标准颜色和被测样本颜色两点之间的直线距离；CMC（l：c）色差公式是在CIELAB颜色空间基础上对色差公式进行修正得到，从增加了SL、SC和SH三个权重系数，使得可以分别从明度、彩度、色调三个方面各自进行调整，以对颜色空间的均匀性进行校正；CIED2000重新定义了CIELAB颜色空间的a轴，改善了对中性颜色的预测性能，并修改了明度和色调的权重系数SL和SH，很好的修正了椭圆不规则的问题。