什么是颜色空间？色差仪常用颜色空间有哪几个？

什么是颜色空间？颜色空间又被称为色彩空间，是一种用来表示颜色的数学模型。颜色空间可用于颜色的量化，并进一步用于定性和定量测定。色差仪作为颜色检测的精密仪器，为了让颜色的评定具有可遵循的标准，其内部配置了多种颜色空间。本文对色差仪常用颜色空间的类型做了介绍。

什么是颜色空间？

颜色是不同波长可见光辐射作用于人的视觉器官后产生的心理感受，是一种和物理、生理及心理学有关的复杂的现象。对颜色进行描述需要三个参数，这三个参数联合起来构成一个三维空间，称为颜色空间。常见的颜色空间有RGB颜色空间、HSI颜色空间、XYZ颜色空间以及Lab颜色空间。

色差仪常见颜色空间类型：

1.RGB颜色空间

RGB颜色空间是通过颜色匹配实验建立起来的颜色空间。颜色匹配实验中选取三种不同的颜色，由这三种不同的颜色混合相加，能产生其它不同的任意颜色，这三种颜色称为三原色或者三基色，匹配某种颜色所需的三原色的量称为三刺激值。对于既定的三原色，每种颜色的三刺激值是唯一的，因此，可以用三原色的三刺激值做为三个维度构成颜色空间。一般来说，三原色是可以任意选定的，但必须遵守这样的原则：三原色中的任何一种颜色不能由其余两种颜色混合相加得到。通常最常用的是三原色是红、绿、蓝，其构成的三维颜色空间称为RGB颜色空间。这个颜色空间模型建立于笛卡尔坐标系，以坐标的单位1建立颜色立方体，如下图所示，坐标原点（0，0，0）表示黑色，坐标点（1，1，1）表示白色，立方体的3个顶点表示RGB这3个基色。在该模型中，灰度等级沿着主对角线从原点的黑色到（1，1，1）的白色分布。在彩色图象处理学中，R、G、B分别表示图像红、绿、蓝的亮度值，其大小限定在0～1或1～255。

国际照明委员会CIE在1931年的第八次会议上提出和推荐了1931CIE-RGB标准色度学系统，该系统用波长为λR=700.0nm（红），λG=546.1nm（绿），λB=435.8nm（蓝）的光谱色为三原色匹配标准白光，标准白光的RGB光通量ФR，ФG，ФB按以下比例混合而成：ФR：ФG：ФB=1：4.4590：0.06011，若规定（R）为一个基本单位，（G）为4.5907个基本单位，（B）0.061个基本单位，则任何一种彩色C可表示为：C=R（R）+G（G）+B（B）。

将RGB三刺激值进行归一化后得到色品坐标，彩色光的色品不受亮度的影响，其与三刺激值之间的关系如下：

2.XYZ颜色空间

1931CIE-RGB系统可以用来标定颜色和进行色度计算，但是该系统的光谱三刺激值存在负值，既不利于计算，也不利于理解。因此，CIE推荐了1931CIE-XYZ标准色度学系统。1931CIE-XYZ系统选用X、Y、Z为三原色，但在1931CIE-RGB系统色品图上，新三原色X、Y、Z的色品点处在光谱色色品轨迹之外，是不存在的光谱色。X、Y、Z三原色是在1931CIE-RGB系统基础上，经重新选定三原色和数据变换而确定的，不能用来进行实际的混合匹配。在由X、Y、Z构成的颜色空间中，彩色C可表示为：C=X（X）+Y（Y）+Z（Z）。

XYZ表色系统需要满足如下3个条件：①三色比例系数X，Y，Z皆大于0；②Y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，经过大量实验，RGB颜色模型与XYZ颜色模型的关系式如下：

3.Lab颜色空间

在颜色空间中的任何一点，在通过该点的任一方向上，与该点距离相同表示颜色感觉变化相同，这样的颜色空间称为均匀颜色空间。在均匀颜色空间中，三个参数的变化直观的反映了颜色的变化。L*a*b*颜色空间为CIE于1976年提出的一种均匀颜色空间，在Lab颜色空间中一个很小的颜色变化都可以通过人眼察觉出来。在L*a*b*颜色空间中，L*为亮度，a*、b*为反映色度的彩色分量，a*分量由绿色渐变到红色，b*分量由蓝色渐变到黄色。

L*a*b*颜色空间和XYZ颜色空间的转换关系如下。