色差仪CIELAB颜色空间及CIELAB色差值含义解析

色差仪作为专业的颜色测量仪器，在对颜色进行测量时，采用的是国际上通用的CIELAB颜色空间，将颜色信息用三维空间的Lab值用数字的形式表示出来，并以此对颜色进行分析。本文对色差仪CIELAB颜色空间及CIELAB色差值含义做了简要的解析。

色差仪CIELAB颜色空间介绍：

CIELab全称CIE1976Lab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。

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颜色空间参数介绍：

CIELAB模型是一个独立的色彩空间，是国际照明委员会CIE定义的一套理论上的色彩体系，包含人眼可视化的所有色彩的色彩模型。CIE a*红绿色光、CIE b*黄蓝色光，其中CIE L*表示标准或比样在CIELAB或CIELCH色彩空间中的明度数据（常用于表示颜色深浅）。在CIELAB颜色空间中，有一组与人眼感知颜色三属性相类似的参数，即明度L*，彩度C*ab，和色相角hab。颜色样品的明度L*与CIELAB空间中的明度指数L*是一致的，在后续论文分析中会使用颜色明度表达深浅度的概念用来研究色深。彩度C*ab则是在CIELAB空间的等明度面上，颜色样品的色品坐标（a*，b*）到坐标原点的距离。利用 CIELa*b*可以计算彩度和色相角：

式中，对于色调角hab，当a*＞0且b*＞0时，0°＜hab＜90°；当a*＜0且b*＞0时，90°＜hab＜180°；当a*＜0且b°＜0时，180°＜hab＜270°；当a°＞0且b*＜0时，270°＜hab＜360°。

在CIELAB颜色空间中，两个颜色样本（L*1，a*1，*1）和（L*2，a*2，b*2）之间的色差可以用欧式距离来计算：

其中，△L*是CIELAB空间的明度差，△a*是CIELAB空间的红绿色光差，△b*是CIELAB空间的黄蓝色光差。

CIELAB色差公式也可以用明度差△L*、彩度差△C*ab和色相差△H*ab来定义，即：

由于CIELAB颜色空间是球体模型，假设颜色是等视觉均匀的，其对应的视觉容差在该颜色空间中也应当是一个球形。但实际上，在CIELAB空间中各个区域有不同的视觉容差，用椭球来表示颜色中心所对应的视觉容差更为合适。在视觉容差的研究中，随着彩度值的增加，椭球的半轴随之变大，尤其是椭球的长半轴，所以总体CIELAB色差公式与视觉的匹配性应相对较差。虽然CIELAB色差公式对中小色差的预测性能与目视观察结果之间有着较大差异性，但与其后的一些色差公式对比来看，其计算公式极为简单，并且对大色差尚有较好的预测性能，因此在现今工业生产中仍被广泛采用。

色差仪CIELAB色差值含义解析：

色差就是指用数值的方式表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。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：

计算色差时，可以把其中的任一个作为标准样，则另一个就是试样（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*为正值，样品颜色偏浅色方向；△L*为负值，样品偏深色方向；

△a*为正值，样品颜色偏红；△a*为负值，样品偏绿；

Δb*为正值，样品颜色偏黄；△b*为负值，样品偏蓝。

CIELAB是一种均匀的颜色空间，这种颜色空间，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，把易测的空间距离作为色彩感觉差别量的度量。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。

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，△E*ab是一个距离标度，所以它的大小是可以比较的。如：标样与试样比较时色差为4，另一标样与试样的色差为2，可认为后者离完全匹配比前者近1倍。△E是目前被广泛采用的种色差公式。