色差仪Lab颜色空间色度值与Lch颜色空间色度值转换

色差仪在测色时，可以选择不同的颜色空间来对颜色进行描述，但由于不同颜色空间表述颜色的方法不同，在进行颜色比较时，有时就需要进行色度值的转换，以获得相同的颜色信息。本文对色差仪Lab颜色空间色度值与Lch颜色空间色度值转换方法做了介绍，对此颜色空间转换知识感兴趣的朋友可以了解一下！

色差仪Lab颜色空间色度值介绍：

CIE标准色度学系统是一个表色系统，可以理解为一种表示颜色的工具和方法。借助该系统来量化表示颜色，进行色差值的测量和计算。CIE L*、a*、b*表色系统是目前最好用的量化分析颜色的均匀空间。

CIE L*、a*、b*是由互相垂直的坐标点组成的一个球体空间，球心为坐标原点。L*是垂直坐标，是亮度的计量单位，色变化从上至下逐渐变暗，当L值为0时，物体吸收所有的光，呈现黑色；当L值为100时，则表示物体全部反射光，呈现白色。a*、b*组成的平面是色调和色饱和度的计量单位，从上图可以看出，a*、b*表示不同的色彩方向，a*表示红--绿方向，b*表示黄--蓝方向。a*为正值时颜色偏红，a*为负值时颜色偏绿；b*为正值时颜色偏黄，b*为负值时颜色偏蓝。饱和度从圆心到圆周逐渐变大，色调围绕着圆周变化。

色差是指用数值的方法表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。若两个色样样品都按L、a、b标定颜色，则两者之间的总色差△Eab以及各项单项色差可用下列公式计算：

明度差：△L=L1-L2

色度差：△a=a1-a2，△b=bl-b2

总色差：△E*ab=[（△L*）2+（△a*）2+（△b*）2]1/2

色差仪Lch颜色空间色度值介绍：

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°。

色差仪Lab颜色空间色度值与Lch颜色空间色度值转换：

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°。LCH与Lab之间的转换关系为：

色差仪基于Lab颜色空间的色差公式：

色差仪基于Lab颜色空间的色差公式的色差公式有很多，除了上面介绍的△E*ab公式以外，还有以下三种：

1.CMC（l：c）色差公式

CMC（l：c）色差公式在修正CIELAB色差公式的基础上，根据视觉关系调整了每个色调方向的色差椭圆大小和形状；改善了彩度差变化与明度之间的关系，使不同彩度的颜色具有不同的色差容限。非彩色区域附近的椭圆较小，彩度高的椭圆较大，色差容限与彩度的变化成正比。它引入了明度权重因子l彩度权重因子c，能够解决暗色和中性色区域的色差结果计算与人眼测量结果相差较大的问题，适应不同的色差需求。

CMC（l:c）公式定义视觉特性为椭圆，椭圆内部所表示的颜色与标准色在视觉特性上表示一致，椭圆外部所表示的颜色则不一样。用椭圆方程定义的色差公式如下所示：

上式中，△L*、△C*、△H*三个参数分别代表明度差、彩度差和色相差，下标为std的代表标准样本。SL、SC、SH椭圆的半轴，l是明度权重因子，c是彩度权重因子，通过改变l，c因子改变相对椭圆半轴的长度来控制色差范围，对于可接受色差取l=2，c=1。

由于CMC（1：c）色差公式与人眼视觉特性一致，因此独立于颜色区域的“单一阈值”可用于对不同的颜色质量控制，为颜色测量和色差评估带来极大的方便。

2.CIE94色差公式

CIE94色差公式是基于CIELAB色差公式提出的一个色差公式。该公式规定了一些默认参考条件，如照明需采用CIE标准照明体D65、样品色差幅度在0-5CIELAB色差单位、样品结构在颜色上是均匀的、样品尺寸为视场大于4°、样品放置为直接边捻接触等。在染色工业相关应用中，这些参考条件的设置使得该公式计算出的明度、色调、彩度的差异与人眼感觉相一致。CIE94色差公式与CMC（l：c）色差公式结构相似，但其权重函数更加简单。CIE94色差公式的相关表达式如下式所示：

上式中△L、△C*ab、△H*ab分别表示样本间颜色在明度、色度和彩度三个分量上的差异，由CIELAB色差公式计算得到。kL、kC、kH三个参数与CMC（l:c）公式中的kl和kc一样，其取值可根据具体对象决定。在印刷行业中推荐使用kL=1.4，kC=kH=l；在纺织行业中，当kL=2，kC=kH=1时，CIE94色差公式计算结果与视觉评价更接近。

4.CIEDE2000色差公式

CIEDE2000色差公式是CIE于2001年推出的一个色差公式，也是目前色差仪中最新的一个色差公式。CIE2000色差公式并不是创建了一个新的人眼辨别临界区均匀的色空间，而是重新定义了色差计算方法，使得在整个CIELab（L*a*b*色度空间）中，色差计算值与人眼评估更为接近。新的色差公式在原色差计算公式基础上，另外特别引用了三个新的重量系数SL，SC和SH，分别代表了在亮度△L*、饱和度△C*和色调△H*方向上的差异程度。计算公式如下：

其中，KL、KC、KH是校正因子，L'、C'、h'是两个样本之间的L'、C'和h'算术平均值。如果两个样本的色调角绝对差值不大于180°，直接用上式计算；如果两个样本的色调角绝对差值大于180°，把较大的色调角减去360°，再进行计算。

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；CIE94色差公式的优点在于探讨了色差距离的均匀性和参量对知觉色差的影响，引入了明度权重函数l和彩度权重函数c，改进了CIELAB颜色空间的均匀性；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。