2023-11-29
RGB顏色空間與CIELab顏色空間是色差儀中常用的兩個測色空間,這兩個顏色空間在對顏色進(jìn)行定量表達(dá)時,其表示方法是不同的。要想在獲得相同的顏色信息,在同一顏色空間下進(jìn)行顏色的比較,就需要進(jìn)行色彩空間的轉(zhuǎn)換。本文對色差儀RGB顏色空間與CIELab顏色空間轉(zhuǎn)換方法做了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!
由三基色原理知,大多數(shù)顏色可以由紅、綠、藍(lán)三基色按照不同的比例合成。RGB顏色空間是在三基色理論上開發(fā)的相加混色顏色空間,在RGB顏色空間中,三個坐標(biāo)軸分別表示為R、G、B三個顏色通道分量,國際照明委員會(CIE)將RGB每個分量都分為256級,因此每個通道分量的取值范圍為0-255,共能表示256*256*256(約1600萬)種顏色。在顏色空間的原點處,三基色都為0,即原點對應(yīng)的是黑色(0,0,0),距離原點最遠(yuǎn)的頂點,即立方體原點的斜對角的頂點處的三原色分量為達(dá)到最高值,為白色(255,255,255)。除黑白兩點所在的頂點外,立方體剩下的六個頂點,有三個頂點分別為三基色,如圖中標(biāo)注的紅、綠、藍(lán),剩下的三個頂點表示的顏色是三原色中兩兩混合之后的顏色,為品紅、青和黃。在該立方體內(nèi)部,任意顏色F可以表示為坐標(biāo)中的一點,調(diào)整三原色中任一系數(shù)都會改變F的坐標(biāo)值,同時,改變?nèi)我活伾?,三原色的三色值也會發(fā)生變化。
RGB顏色空間采用物理三原色對顏色進(jìn)行表示,這種方式比較簡單,但給定任意一個R、G、B值,無法準(zhǔn)確知道所表述的顏色,并不符合人的視覺特點。而且RGB顏色空間不是一個均勻的顏色空間,即空間坐標(biāo)上等距離的兩點并不能表示出顏色的差異性,因此,RGB顏色空間并不適合用作色差檢測。
Lab顏色空間的每種顏色由 L(明度)、a(表示由紅至藍(lán)的色度)顏色、b(表示由黃至藍(lán)的色度)顏色三種參數(shù)表示。圖像中的每個像素有對應(yīng)的Lab值,即對應(yīng)的L通道、a通道和b通道。明度和顏色是分開的,L通道沒有顏色,a通道和b通道只有顏色。與RGB顏色空間不同的是R、G、B三通道既包含有明度又包含有顏色。L取值為[0,100](純黑一純白)、a從綠色到紅色由綠色到紅色的光譜變化、b由藍(lán)色到黃色的光譜變化,正為暖色,負(fù)為冷色。當(dāng)a和b值增大時,色點遠(yuǎn)離中心,色飽和度增大。同時,Lab顏色空間三個通道都是灰度通道。
Lab顏色空間不但可用數(shù)學(xué)理論量化的色彩空間,使不同設(shè)備的色彩能夠相互比較、模擬和匹配。還可以很好地描述現(xiàn)有的色彩,實現(xiàn)了顏色的均勻分布;而且以數(shù)字化方式來描述人的視覺感應(yīng),與設(shè)備無關(guān),所以它彌補了RGB模式必須依賴于設(shè)備色彩特性的不足。
與RGB顏色空間相比,CIELAB顏色空間是一種基于人眼生理特征的顏色系統(tǒng)可用數(shù)字化的方法表達(dá)人眼的視覺感受,并且CIELAB顏色空間分布均勻,兩個顏色坐標(biāo)點之間的幾何距離,與人眼感知到的物體色差相一致。同時該顏色空間色域更加寬廣,幾乎代表了自然界中所有顏色的編碼,任何顏色在CIELAB空間中都會有一個準(zhǔn)確的數(shù)值表示。
從RGB色彩空間到CIELAB色彩空間是不能直接轉(zhuǎn)換的,需要首先從RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到CIEXYZ色彩空間,然后再轉(zhuǎn)換為 CIELAB色彩空間。
從RGB色彩空間到CIEXYZ色彩空間可以通過乘以一個3×3矩陣轉(zhuǎn)換,它們之間存在下面的線性關(guān)系:
CIELAB色彩空間是直接從CIEXYZ色彩空間上發(fā)展起來的,它們之間的關(guān)系是非線性的,相應(yīng)的轉(zhuǎn)換公式如下:
坐標(biāo)(X0,Y0,Z0)相應(yīng)于白光(即 R、G、B分別等于255)所對應(yīng)的X、Y、Z值。
CIEXYZ顏色空間,也稱CIE1931顏色空間。CIE希望通過該顏色空間下的三個分量(X,Y,Z)能夠描述人顏色視覺系統(tǒng)所能察覺的任意一種顏色,其中X和Z定義為顏色的色度,Y為顏色的亮度。該顏色空間在廣泛的實驗基礎(chǔ)上得到的平均人眼顏色響應(yīng),符合人眼對顏色觀測的視覺特點,是國際委員會定義的與設(shè)備無關(guān)的顏色表示法,因此通常作為國際性的顏色空間標(biāo)準(zhǔn)。對于無法直接轉(zhuǎn)換的兩個顏色空間,XYZ顏色空間通常可以作為橋梁,使兩種顏色空間能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
另外,CIEXYZ顏色空間主要應(yīng)用于分光光度計和數(shù)字顏色分析器等分析儀器,它為這一類儀器提供了待分析樣本所需的透射或折射的三色光信號。雖然 CIEXYZ顏色空間在分析化學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用也頗為廣泛,但是它所表示的顏色與人眼感知不太一致,導(dǎo)致在不同顏色對比中存在一定缺陷。因此,該顏色模型往往只是用于線性轉(zhuǎn)換到其他顏色空間的過渡顏色空間。
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