色差儀在測量顏色時(shí)，可以選擇不同類型的顏色空間，對顏色進(jìn)行數(shù)字化的表達(dá)。不過，不同的顏色空間表達(dá)顏色的方法不同，因此在進(jìn)行顏色比較時(shí)，就需要轉(zhuǎn)換成相同的顏色信息。本文對色差儀CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色空間的類型及轉(zhuǎn)換方法做了介紹。

色差儀CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色空間的類型：

1.CIERGB顏色空間

1931年，國際照明委員會為匹配實(shí)驗(yàn)選取三基色，選取了波長為435.8nm的藍(lán)光B、546.1nm的綠光G以及700nm的紅光R。用這三原色在2°視場下對等能光譜做顏色匹配，將匹配出各色光需要的三原色的數(shù)量定為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，稱為光譜三刺激值。全部的光譜三刺激值形成CIE的標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，又被稱為“標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值”。如下圖所示，縱坐標(biāo)是等能光譜三刺激值、橫坐標(biāo)是波長，整個(gè)曲線是連續(xù)的。但是由圖可以看出在500nm附近的等能光譜三刺激值很大一部分坐標(biāo)是負(fù)值，會給使用上帶來不便，于是CIE規(guī)定了3種假想的標(biāo)準(zhǔn)原色X（紅）、Y（綠）、Z（藍(lán)）構(gòu)造了CIE-XYZ系統(tǒng)，以便得到的顏色匹配的三刺激值都是正值。

2.CIEXYZ顏色空間：

1931CIEXYZ空間通過選用三個(gè)理想的原色代替在RGB空間中實(shí)際的原色，從而使三刺激值不出現(xiàn)負(fù)值，如上圖所示。使用數(shù)學(xué)方法來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，X、Y、Z與R、G、B之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下式：

CIERGB以及CIEXYZ這兩個(gè)顏色空間，通過三刺激值來表示顏色，三刺激值不同，則顏色的外貌不同。但是，從顏色視覺的角度看，1931CIE色度圖是一個(gè)顏色寬度不均勻的色度圖，并不理想，視覺上的差異并不能由在圖上兩點(diǎn)間的幾何距離代表。也就是說在上文所講的這兩種顏色空間中，當(dāng)兩種顏色三刺激值差相同時(shí)，這兩種顏色若不同，人對這兩種顏色的感知差別也會不同。

為了克服這一缺點(diǎn)，1976年CIE推薦了均勻色度的CIELab顏色空間以及CIELuv顏色空間。

3.CIELab顏色空間

CIELab顏色空間是在CIEXYZ的基礎(chǔ)上，經(jīng)過數(shù)學(xué)算法變換得到，其轉(zhuǎn)換公式如下：

式中，L*為亮度；a*、b*是色度指數(shù)，反映色度的彩色分量，a*分量是由綠色漸變到紅色，b*分量是由藍(lán)色漸變到黃色；X、Y、Z為顏色的三刺激值；X0、Y0、Z0為CIE標(biāo)準(zhǔn)光照明條件下的完全擴(kuò)散面上的三刺激值。由于CIELab顏色空間是設(shè)備無關(guān)的，同時(shí)CIELab顏色空間所反映的顏色范圍很大，將其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到其他顏色空間時(shí)不會因?yàn)閿?shù)據(jù)量不夠而引起顏色誤差，從而經(jīng)常將CIELab顏色空間作為連接空間實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備之間的顏色轉(zhuǎn)換，保持顏色的一致性。CIELab顏色空間中兩點(diǎn)的距離可以客觀地表示兩種顏色的差異，兩種顏色之間的總色差可以用下面的公式計(jì)算：

色差儀CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色空間的轉(zhuǎn)化方法：

1.RGB顏色空間與Lab顏色空間的轉(zhuǎn)換方法

由RGB轉(zhuǎn)換到Lab通常需要兩個(gè)步驟：一由RGB空間轉(zhuǎn)換CIEXYZ到空間，二由CIEXYZ空間轉(zhuǎn)換到Lab空間，具體過程如下。

RGB顏色空間到CIEXYZ顏色空間的變換方法有很多，比較常用的如下式所示。

由CIEXYZ空間向Lab空間的轉(zhuǎn)換公式為：

式中X、Y、Z為顏色樣品的三刺激值，Xn、Yn、Zn是測量樣品時(shí)所使用的照明光源所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)照明體的三刺激值，通常使用的照明體有D65和D50，它們所對應(yīng)的Xn、Yn、Zn值是：D65（Xn=95.04、Yn=100、Zn=108.89），D50（Xn=96.42、Yn=100、Zn=82.49）。

2.CIELab空間與CIEXYZ空間轉(zhuǎn)換關(guān)系：

CIELab空間由CIEXYZ系統(tǒng)通過數(shù)學(xué)方法轉(zhuǎn)換得到，轉(zhuǎn)換公式為：

其中，X、Y、Z是物體色的三刺激值；Xn、Yn、Zn為CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的三刺激值；L表示心理明度；a、b表示心理色度。從上式的轉(zhuǎn)換中可以看出：由X、Y、Z變換為L、a、b時(shí)包含有立方根的函數(shù)變換，經(jīng)過這種非線形變換后，原來的馬蹄形光譜軌跡不復(fù)保持。轉(zhuǎn)換后的空間用笛卡兒直角坐標(biāo)體系來表示，形成了對立色坐標(biāo)表述的心理顏色空間。