色差仪RGB、XYZ、LAB颜色空间含义及转换关系

颜色空间是对颜色进行定量描述的一种方法，不同的颜色空间所表示颜色的方法有所差异。颜色空间的转换是将一个颜色空间中的颜色特征信息转换到另一颜色空间以获得相应的颜色信息，即用不同颜色空间中的数据来表示相同的颜色。本文对色差仪RGB、XYZ、LAB颜色空间含义及转换关系做了介绍。

色差仪CIERGB颜色空间含义：

RGB颜色空间以红（R）、绿（G）和蓝（B）三种基本颜色为基础，三种颜色进行不同程度的叠加，能够产生丰富的颜色，因此RGB颜色空间又被称为三基色模型。在该模型中，R、G、B分别位于3个角上，黑色位于原点处，白色位于离远点最远的对角点处，灰度级沿着这两点的连线分布。在该模型中，不同的颜色处在立方体上或者在其内部，并且可以用从原点分布的向量来定义。即每一种颜色可以用红、绿、蓝三个颜色分量的坐标来表示，如（0，0，0）表示黑色，（160，32，24）表示紫色，（0，255，0）表示绿色，（255，255，255）表示白色等。若将颜色值进行归一化，原立方体就变成一个单位立方体，所有的R、G、B值都取值范围在[0，1]内。RGB颜色空间采用物理三原色对颜色进行表示，这种方式比较简单，但给定任意一个R、G、B值，无法准确知道所表述的颜色，并不符合人的视觉特点。而且RGB颜色空间不是一个均匀的颜色空间，即空间坐标上等距离的两点并不能表示出颜色的差异性，因此，RGB颜色空间并不适合用作色差检测。通过借助特定的数学手段，对于RGB颜色空间中的颜色值，能够很容易地转为其他的颜色空间中的颜色值。

色差仪CIEXYZ颜色空间含义：

CIEXYZ颜色空间，也称CIE1931XYZ颜色空间。CIE希望通过该颜色空间下的三个分量（X，Y，Z）能够描述人颜色视觉系统所能察觉的任意一种颜色，其中X和Z定义为颜色的色度，Y为颜色的亮度。CIEXYZ颜色空间中Y参数表达的是颜色的明度或是亮度的测量，其色度是通过参数X和Y来确定，XYZ虽是由红绿蓝三原色转换而来的一种参数，但归根结底是三个假想色，没有太大的实际意义。

虽然CIEXYZ颜色空间是基于人眼的视觉感知建立的标准颜色空间，但其颜色空间中两种颜色的差别大小无法表达人眼对颜色差异的感知情况，所以该颜色空间无法模仿人眼视觉对颜色差别的感知，因而，无法采用该颜色空间将人眼视觉对色差的感知以数据形式准确表达。为此，CIE研究了其他标准颜色空间专门针对模拟人眼视觉对颜色感知差别的颜色空间，常见的就有CIELuv等颜色空间。

色差仪CIELAB颜色空间含义：

CIEL*a*b*颜色空间是CIE规定的均匀颜色空间，在该颜色空间中，颜色的明度感觉用坐标轴L*表示，黑位于最下端对应明度L*=0；白色最亮位于最上端，对应明度L*=100。a*轴与b*轴共同表示彩色的特性：a*轴正方向代表红色（偏品红）的变化，a*轴负方向代表绿色的变化；b*轴正方向代表黄色变化，b*轴负方向代表蓝色变化。a*与b*的值表示颜色感觉中的彩色成分，当a*与b*的值都为0时，颜色的饱和度为0，即非彩色，其坐标点落到坐标轴L*上。所以，所有的非彩色都位于坐标轴L*上，从下到上依次为黑、深灰、灰、浅灰和白。颜色的坐标点距坐标轴L*越远，则颜色就越鲜艳。根据这一性质可以用a*与b*的值进一步计算色调和饱和度，并使其与颜色的感觉更加接近。CIEL*a*b*颜色空间直接基于CIEXYZ颜色空间建立，是一种比CIEXYZ颜色空间更线性、更直观的颜色空间，也就是说颜色空间上相同数量的变化会产生大约相同视觉重要性的变化。

色差仪RGB、XYZ、LAB颜色空间转换关系：

从RGB颜色空间到CIELAB颜色空间的传统转换方式需要先以CIEXYZ为桥梁，其转换关系式为：

则由CIEXYZ颜色空间转换到CIELAB空间的明度和彩度计算公式为：

其中，当X/Xn=Y/Yn=Z/Zn＞0.0089时，X、Y、Z是物体的三刺激值，而Xn、Yn、Zn为CIE标准照明体的三刺激值。