RGB颜色空间色度值与XYZ颜色空间色度值转换

RGB颜色空间和XYZ颜色空间是色度学中，用于颜色测量比较常见的颜色空间，其中XYZ颜色空间是在RGB颜色空间基础上发展起来的一个颜色空间，并用假想的三原色X、Y、Z来对颜色进行描述，且与R、G、B值存在一定的转换关系。本文对RGB颜色空间色度值与XYZ颜色空间色度值转换做了介绍。

RGB颜色空间色度值介绍：

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。一般需要通过线性或非线性变换将RGB颜色模型转换到其它颜色空间中。

XYZ颜色空间色度值介绍：

XYZ颜色空间是在RGB颜色空间的基础上，假想的三个原色X、Y、Z，Y值与亮度相关，而X和Z与颜色的色度信息有关。X代表与红色相关的刺激程度，用于描述颜色中与“红色成分”相关的信息。在CIEXYZ系统中，X值的大小反映了颜色在红色维度上的贡献程度，与颜色的色度有关。Y值直接关联于颜色的亮度信息，Y值的大小决定了该颜色看起来的明亮程度。当比较不同颜色的Y值时，Y值越大，颜色就越亮；Y值越小，颜色则越暗。Z值用于描述颜色中与“蓝色成分”相关的信息，参与构成颜色的色度信息。在计算和表示颜色时，X、Y、Z三个值共同确定了一个颜色在CIEXYZ色彩空间中的位置。

XYZ颜色空间采用假想的三原色X、Y、Z，这有利于颜色分类时求出被测样本与标准样本的匹配程度而无须知道样本的实际颜色，它克服了RGB颜色空间的缺点，增加了可移植性。与RGB颜色空间相比，虽然XYZ颜色空间做出了改进，并且几乎能够包含人类所有能感觉到的颜色，但是它仍然存在着一个最大缺点，就是不具备颜色均匀性。但这对它的重要性并没有产生影响，因为XYZ颜色空间构筑了一条从RGB颜色间通向其它颜色空间的“桥梁”是定义其它颜色空间的基础。

RGB颜色空间色度值与XYZ颜色空间色度值转换：

RGB颜色空间并不能产生出所有的彩色，在某些情况下颜色值还会出现负值，为了克服这一缺点，1931年国际照明委员会CIE规定了一种新的颜色系统称为XYZ颜色空间，XYZ颜色空间的基色量，X、Y和Z为三色比例系数。XYZ颜色空间必须满足三个条件：1.三色比例系数X、Y和Z皆大于零；2.Y的数值正好是彩色光的亮度；3.当X=Y=Z时仍然表示标准白光。

根据以上条件，可以得到RGB颜色空间与XYZ颜色空间的关系式：