色差仪非均匀颜色空间和均匀颜色空间介绍

在计算色差的颜色空间里，各个不同颜色区域的数值变化必须与眼睛的视觉感觉一致，相同的数值变化对应相同的颜色差别感觉，满足这个条件的颜色空间就被称为均匀颜色空间。反之，就为非均匀颜色空间。本文对色差仪非均匀颜色空间和均匀颜色空间做了介绍。

色差仪非均匀颜色空间：

1.CIE1931RGB色度系统

CIE1931RGB系统是建立在莱特（W.D.Wright）和吉尔德（J.Guild）两项颜色匹配实验基础上的。1931年，CIE（国际发光照明委员会）综合了这两者的实验结果，将他们两人所用的三原色转换成700nm（R）、546.1nm（G）、435.8nm（B）。并以相等数量的三原色刺激值匹配出等能白光（又称为E光源）来确定三刺激值单位。经实验和计算确定，匹配等能白光的（R），（G），（B）三原色单位的亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601，他们的辐亮度比率为72.0962：1.3791：1.0000，1931年CIE采用了莱特和吉尔德的实验结果的平均值来定出匹配等能光谱色的RGB三刺激值，用r，g，b来表示。这一组函数称做“CIE1931-RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值”，简称“CIE1931-RGB系统标准色度观察者”。这一系统被称做CIE1931-RGB色度系统。

2.CIE1931XYZ色度系统

CIE1931RGB系统的r，g，b是从实验得出的，可以用于色度学计算，但计算中会出现负值，用起来不方便，又不易理解，所以1931年CIE推荐了一个新的国际通用的色度系统。CIE1931XYZ系统是用了三个假想的原色[X]、[Y]、[Z]，代替了RGB系统的三原色[R]、[G]、[B]，并选择匹配等能白光，确定三刺激值的单位。由CIE1931RGB系统的光谱三刺激值r，g，b通过计算得到CIE1931XYZ系统的标准色度观察者光谱三刺激值。将它定名为“CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值”，或称为“CIE1931标准色度观察者颜色匹配函数”，简称为“CIE1931标准色度观察者”。这一系统称做“CIE1931标准色度系统”，或称为2°视场XYZ系统。

3.CIE1964XYZ色度系统

CIE1931标准色度系统建立后，经过多年实践证明，CIE1931标准色度观察者的数据代表了人眼2°视场的色阶平均特性。但是，当观察视场增大到4°以上时，某些研究者从实验中发现光谱三刺激值在波长380～460nm区间内数值偏低。这是由于大面积视场观察条件下，杆体细胞的参与以及中央窝黄色素的影响，颜色视觉会发生一定的变化。日常观察物体时视野经常超过2°范围，因此，为了适应大视场颜色测量的需要，CIE在1964年规定了一组“CIE 1964补充标准色度观察者光谱三刺激值”简称为“CIE1964补充标准色度观察者”，现改称为“CIE1964标准色度观察者”，这一系统称为“CIE1964标准色度系统”，也称为10°视场X10Y10Z10色度系统。

非均匀颜色空间解决了颜色定量描述问题。在非均匀颜色空间中，每个点代表一个颜色，空间两点之间的距离代表两种颜色之间的色差，但空间中相等的距离不能代表相同的色差，为了解决这一问题，产生了均匀颜色空间。

色差仪均匀颜色空间：

1.CIE1976L*a*b*均匀颜色空间

CIE在1976提出了CIE1976L*a*b*均匀颜色空间，即CIELab颜色空间，它的三维坐标L*，a*，b*的表示分别为：

上述式中，X，Y，Z为颜色样品的三刺激值；Xn，Yn，Zn为指定的白色刺激的三刺激值，大多数情况下为CIE标准照明体照射在完全漫反射体上，再经过完全漫反射面反射至观察者眼中的白色刺激的三刺激值，其中Yn=100。

CIE1976L*a*b*色空间中求两个颜色的色差公式为：

式中，△E*ab是两个颜色的色差；△L*，△a*，△b*是两个颜色相应量的差，由下式计算：

2.CIE1976L*u*v*均匀颜色空间

CIE1976L*u*v*（简称为CIELUV）均匀颜色空间用三维坐标系统明度指数L*和色品指数u*、v*来表示颜色，改善了CIELAB颜色空间的均匀性，定义公式如下：

其中，u'，v'为颜色样品的色品坐标；u0，v0为指定的白色刺激的色品坐标；X，Y，Z为样品的三刺激值；X0，Y0，Z0为指定的白色刺激的三刺激值，大多数情况下为CIE标准照明体，照射在完全漫反射体上，反射到观察者眼中的白色刺激的三刺激值，其中Y0=100。

与CIE1976L*a*b*相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通过非线性变换得到的，同样用两点间的距离表示颜色之间的色差：

式中，△E*uv是两个颜色的色差；△L*，△u*，△v*是两个颜色相应量的差。由下式计算：